| 研究課題/領域番号 |
25248007
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中野 雅由 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80252568)
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| 研究分担者 |
久保 孝史 大阪大学, 理学研究科, 教授 (60324745)
米田 京平 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助教 (80734102)
鎌田 賢司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (90356816)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 開殻性 / 非線形光学 / ジラジカル / 開殻一重項 / フェナレニルラジカル / マルチラジカル / 光物性 / 励起状態 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、新しい非対称開殻分子系の開拓を目指して、金属－炭素結合を有する基本的な分子において開殻性、非対称性と３次非線形光学効果（第二超分極率γ）の相関について検討した。結果から、(i) σ電子が主寄与であること、(ii) π電子が負の寄与を与えること、(iii) 中間的な電荷移動(CT)性と開殻性の領域で大きな負のγを与えること、(iv)中間開殻性領域ではσ電子はπ電子に比べて7倍大きなγを与えることなど、従来のπ電子有機化合物とは異なる興味深い性質が明らかになった。これらの結果から、金属－炭素結合を含有する有機金属化合物は、新しい非対称開殻系の候補として期待されることが判明した。一方、有機化合物においては、開殻性を有するチチバビン炭化水素のC原子をNやB原子に置換した非対称モデルを構築し、非対称性、開殻性とγとの相関を検討した。その結果、両端のC原子をそれぞれN, B原子に置換したものは非対称性が大きくなり、γはもとの対称開殻系より小さくなったが、電場を引加によりCTの程度を弱めることで、γの正や負の値への顕著な増大が見られた。これは、非対称2サイトモデルの結果と合致しており、閉殻領域で非対称性を制御することでさらなるγの増大が得られる可能性を初めて示した。この結果をさらに検討するために、π－π積層型フェナレニル二量体の分子間距離と各中心原子をN, B原子に置換した系を考慮し、開殻性と非対称性を変化させ、γとの相関を検討した。その結果、新たにB,N置換した閉殻系において、分子間距離が大きな領域で著しいγの増大が見られた。これは解析の結果、中間イオン性に起因する増大であり、中間開殻性に加えて新たなγの増大設計指針が得られた。久保は、より二光子吸収測定が容易な新たなフェナレニル一次元積層集合系の合成に着手し、鎌田は、より高精度の測定を可能にするよう取り組んでいる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
中間開殻性や非対称開殻性を有する実在系が有機、無機双方で予想され、中でも非対称開殻系の検討から、これまで全く未検討の中間イオン性を有する閉殻系におけるγの増大が存在することが発見された。これは、従来の開殻系とは異なり、安定な閉殻領域に存在するにもかかわらず、中間開殻系に匹敵するかそれ以上のγの大きさを与える可能性があり、全く新しい非線形光学材料の設計指針を与えると期待されるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
得られた新しい設計指針の具体系の提案やその解析、および実験値との比較のためにマクロな非線形感受率を算出する方法への展開を目指す。実験では、良質なIDPL薄膜の作製を試みるとともに測定の検出特性の再検討を行い、引き続き確認実験を行う。
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