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2014 年度 実施状況報告書

有機系太陽電池への適用を指向した近赤外光増感アップコンバージョン分子系の創製

研究課題

研究課題/領域番号 26620033
研究機関首都大学東京

研究代表者

久保 由治  首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (80186444)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードアップコンバージョン / ゲル / ボロン酸 / 近赤外線吸収色素 / 有機系太陽電池
研究実績の概要

2個の低いエネルギー光子を1個のより高いエネルギー光子に変換できるアップコンバージョン(UC)は有機系太陽電池の高度化に不可欠な光捕集効率の向上に寄与する。本研究では,太陽光など低強度かつ非コヒーレントな入射光で達成可能な有機色素系三重項-三重項消滅型UCシステムの構築を目的とした。今年度は,以下の項目について知見を得た。
1) ボロネートゲル中におけるアップコンバージョン特性の評価:当研究室では, 有機ジボロン酸を架橋剤とする高分子ゲルの機能化研究をおこなっており, ポリビニルアルコール (PVA) の利用はボロン酸型蛍光色素のグラフトを可能にした。そこで, 当該ボロネートゲルの化学修飾性に着目した取り組みの一環として, UCゲルの調製を試みた。ボロン酸リンカーを有するPt(II)テトラフェニルポルフィリン増感色素 (S) を新規に合成し, PVA にグラフトした。これをDMSO 中で9,10-ジフェニルアントラセン (E) および有機ジボロン酸と混合することで, 橙色の透明なボロネートゲルが得られた。調製したゲルに510 nmの光を照射したところ, 435 nmに極大発光波長をもつ(E)由来の蛍光が観察され, 通気条件下でもUC 特性が見出された。
2)近赤外光吸収増感剤の合成:UC分子系に適用可能な近赤外線吸収色素は高効率な励起三重項状態の発現が要求されるので,その合成は容易ではない。そこで,長波長領域に吸収帯をもつボロンジベンゾピロメテンに着目して,重原子を導入した関連色素体を合成した。そのうち,シクロメタル化白金錯体系色素は,近赤外光吸収特性を持つばかりでなく,励起三重項状態の形成を示唆する結果を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

近赤外光吸収特性と高効率励起三重項状態を併せ持つ増感剤の合成に苦労した。種々の合成検討の結果,シクロメタル化白金錯体系近赤外線吸収色素の合成に成功した。しかしながら,励起三重項状態の形成が示唆された一方で,光照射下,酸素に対して不安定である結果を得ている。状況によっては,分子を改良する事態になるかもしれない。

今後の研究の推進方策

まずは,われわれが合成した近赤外光吸収増感色素と発光剤(ペリレンジイミド)を組みあわせ,アップコンバージョン(UC)現象を発現するかどうかを検討する。一方,ボロネートUCゲルについては,その機構に沿ったフォトダイナミクスの知見の獲得に努める。

次年度使用額が生じた理由

同内容で申請していた民間財団助成(第40回岩谷科学技術研究助成)が採択され,単年度で200万円の研究費がついたため。

次年度使用額の使用計画

UC現象の詳細を解析する装置が不足している。たとえば,照射強度可変型のレーザーの購入などを検討する。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [学会発表] ボロネートゲル中におけるアップコンバージョン特性の評価2015

    • 著者名/発表者名
      松本寛人・神谷夕夏・善積貴也・西藪隆平・久保由治
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-29
  • [学会発表] マルチチエニル基導入型ボロンジベンゾピロメテン系色素の合成と性質2014

    • 著者名/発表者名
      須田優紀江・西藪隆平・久保由治
    • 学会等名
      第41回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      宇部市文化会館文化ホール
    • 年月日
      2014-11-27
  • [備考] 首都大学東京 大学院都市環境科学研究科 分子応用化学域 久保研究室

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/kubolab/kubolabtop.html

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公開日: 2016-05-27  

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