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2013 年度 実績報告書

光機能化グラフェンの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23550207
研究機関京都大学

研究代表者

梅山 有和  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30378806)

キーワードグラフェン / ポルフィリン / 化学修飾 / スペーサー / 電子移動 / エネルギー移動
研究概要

酸化グラフェンを化学的手法により還元して得られる化学変換グラフェン(CCG)は、大量合成が容易であり、かつ溶液プロセスでの薄膜化が可能であるため、新たな炭素材料として注目を集めている。近年、CCGに様々な化学修飾を施して溶解性の向上や機能の付与を目指す試みが活発に行われている。その一つとして可視光領域に吸収帯を持ち、優れた電子ドナーとして働くポルフィリンを用いた修飾が報告されている。平成25年度の研究ではCCGに長さの異なる直線状で剛直なオリゴフェニレンスペーサーを介してポルフィリンを共有結合させた複合体(CCG-Phn-ZnP, n=1-5)を合成し、それぞれについて構造の同定と光物性の評価を行った。
パラ位にボロン酸エステルを有するフェニレンで修飾されたCCG (CCG-Ph-Bpin)と末端がブロモ化されたオリゴ-p-フェニレンスペーサーを有するポルフィリンを鈴木-宮浦カップリングさせることで複合体(CCG-Phn-ZnP)を合成した。この複合体はDMFなどの有機溶媒に可溶であった。複合体の吸収スペクトルはグラフェン、スペーサー、ポルフィリン部位の吸収を足しあわせた波形となった。また、複合体の発光スペクトルを測定したところ、複合体のポルフィリン由来の定常蛍光強度はスペーサーの長さに依存してそれぞれ異なることがわかった。これは、ポルフィリン-グラフェン間の距離が変化すると共に両者の励起状態での相互作用が変化し、それぞれの複合体が異なる消光挙動を起こすためであると考えられる。つまり、CCG-Ph1-ZnPではエキシプレックス形成を経由した失活が起こることが既に明らかになっている。スペーサー距離が長くなるにつれ、ポルフィリン分子のCCGに対する傾き角も変化している可能性があり、その結果、エネルギー・電子移動など他の失活過程が複雑に競争していると考えられる。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] グラフェンの有機太陽電池への応用2014

    • 著者名/発表者名
      梅山有和
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 2 ページ: 89-94

  • [雑誌論文] Design and Control of Organic Semiconductors and Their Nanostructures for Polymer–Fullerene-Based Photovoltaic Devices2014

    • 著者名/発表者名
      Umeyama, T.; Imahori, H.
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 2 ページ: in press

    • DOI

      10.1039/c3ta15387h

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Incorporation of Graphene to Fullerene Clusters and Fullerene-Nanotube Composites and Their Photoelectrochemical Properties2013

    • 著者名/発表者名
      T. Umeyama, J. Baek, N. Tezuka, K. Morita, and H. Imahori
    • 雑誌名

      ECS J. Solid State Sci. Technol.

      巻: 2 ページ: M3001-M3007

    • DOI

      10.1149/2.001310jss

  • [学会発表] オリゴフェニレンスペーサーを有するポルフィリン-グラフェン連結系の合成と光物性2014

    • 著者名/発表者名
      花岡拓磨,白鎭碩,梅山有和,今堀博
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] フラーレン-グラフェンおよびフラーレン-ナノチューブ-グラフェン複合体の形成とその光電気化学特性2013

    • 著者名/発表者名
      梅山有和,白鎭碩,手塚記庸,森田和樹,今堀博
    • 学会等名
      2013年光化学討論会
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] フラーレン-グラフェンおよびフラーレン-ナノチューブ-グラフェン複合体の形成2013

    • 著者名/発表者名
      梅山有和,白鎭碩,手塚記庸,森田和樹,今堀博
    • 学会等名
      第45回フラーレン-ナノチューブ-グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20130805-20130807
  • [学会発表] Development of Nanocarbon Materials for Solar Energy Conversion2013

    • 著者名/発表者名
      T. Umeyama
    • 学会等名
      The Second International Conference on Photocatalysis and Solar Energy Conversion: Development of Materials and Nanomaterials (PASEC-2)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20130708-20130713
    • 招待講演
  • [学会発表] 光機能性ナノカーボン複合材料

    • 著者名/発表者名
      梅山有和
    • 学会等名
      第3回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン若手研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 招待講演
  • [学会発表] Photofunctional Hybrid Nanocarbon Materials

    • 著者名/発表者名
      T. Umeyama
    • 学会等名
      JAIST International Symposium on Functional Polymer
    • 発表場所
      Komatsu, Japan
    • 招待講演
  • [備考] 梅山有和のホームページ

    • URL

      http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng_05/umeyama.html

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公開日: 2015-05-28  

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