高励起状態生成をトリガーとして機能する分子素子の開発

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21350075
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤塚 守 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40282040)
• キーワード: 高励起状態 / 電荷分離 / 自由エネルギー依存性 / 再配向エネルギー / ポルフィリン / ポルフィセン / ヘミポルフィセン / Marcus理論

研究概要

本研究計画では、高励起状態からのみ進行する化学反応を検討することで分子素子へ展開可能な光機能性分子の創製を図る。高励起状態の生成は、短波長レーザー照射、照射間隔および照射波長を制御したフェムト秒レーザーを光機能分子に多段階照射(マルチレーザー照射)または高強度フェムト秒レーザー照射による多光子吸収(シングルレーザー照射)など種々の光照射法により制御する。今年度においては以下の成果を得た。
高励起状態を経た電子移動過程を最低励起状態を経た場合と比較した場合、電子移動速度の自由エネルギー変化依存性が異なることを、亜鉛ポルフィリンを用いた超分子ドナーアクセプターダイアッドより明らかにしているが、さらにこの詳細を明らかにすることを目的として、ポルフィリンの異性体である、ポルフィセンおよびヘミポルフィセンを用いた超分子ドナーアクセプターダイアッドを用いることで検討を行った。これらすべての異性体について超分子ドナーアクセプターダイアッドの生成を確認し、さらに、過渡吸収測定により、電荷分離速度を導出した。電荷分離過程における再配向エネルギーはポルフィリンが一番小さく、ポルフィセン、ヘミポルフィセンの順に大きくなることを実験的に見出した。この再配向エネルギーの差異はドナー部位の酸化に伴う構造変化を反映したものであり、実際、上記の順に結合長変化が大きくなることを理論計算との比較より明らかにした。さらに、電荷分離における電子カップリングの大きさがドナーアクセプターの結合長の差異を反映していることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Reorganization energy of supramolecular donor-acceptor dyad of octaethylporphyrin isomers and axial-coordinated acceptor : Experimental and computational study (2011)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Fujitsuka
  • 雑誌名: J.Photochem.Photobiol.A, Chem. 巻: 217 ページ: 242-248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced electron transfer in a quantum dot-cucurbituril supramolecular complex (2011)
  • 著者名/発表者名: Shi-Cong Cui, Mamoru Fujitsuka
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.C 巻: 115 ページ: 1824-1830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron transfer in the supramolecular donor-acceptor dyad of zinc hemiporphycene (2010)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Fujitsuka
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 巻: 114 ページ: 4156-4162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating host-guest interactions in a metal-organic framework using apolarity-sensitive probe (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Rye Choi, Mamoru Fujitsuka
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Lett. 巻: 1 ページ: 1101-1106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Europium-based metal-organic framework as a photocatalyst for the one-electron oxidation of organic compounds (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Rye Choi, Mamoru Fujitsuka
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 26 ページ: 10437-10443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and properties of fullerene (C_<70>) complexes of 2,6-bis(porphyrin)-substituted pyrazine derivatives bound to a Pd(II) ion (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Eda, Mamoru Fujitsuka.
  • 雑誌名: Supramolecular Chemistry 巻: 22 ページ: 517-523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron transfer from oligothiophenes in the higher triplet excited states (2010)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Fujitsuka
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 巻: 114 ページ: 10789-10794
  • 査読あり
• [学会発表] オリゴチオフェン高励起三重項状態からの電子移動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤塚守
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学(横浜市)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] ポルフィリンおよび異性体の超分子内電荷分離過程 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤塚守
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉大学(千葉市)
  • 年月日: 2010-09-10
• [学会発表] ELECTRON TRANSFER IN SUPRAMOLECULAR DONOR-ACCEPTOR DAYDS OF PORPHYRIN ISOMERS (2010)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Fujitsuka
  • 学会等名: XXIII IUPAC Symposium on Photochemistry 2010
  • 発表場所: Univ.Ferrala, Ferrala (Itary)
  • 年月日: 2010-07-14
• [備考]
  • URL: www.sanken.osaka-u.ac.jp