| 研究領域 | 光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05112
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| 研究機関 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
伊藤 亮孝 高知工科大学, 環境理工学群, 講師 (20708060)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 高分子ナノ粒子 / 金属錯体 / りん光 / 光誘起電子移動 / 励起エネルギー移動 / 人工光合成 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、様々なイオン性の化学種をその内部に取り込むことができる微小球状「ナノイオンキャリア」を利用した高効率な光誘起反応システムの構築を目指している。現在までに、ナノイオンキャリア内に担持した化合物間における光誘起電子／エネルギー移動反応を中心とした研究に取り組み、以下の成果を得た。
光吸収材料としてトリス（2,2′-ビピリジン）ルテニウム(II)、電子受容体としてメチルビオロゲンを共担持したキャリア試料内において、光励起によって生成したルテニウム(II)錯体の三重項MLCT励起状態からメチルビオロゲンへの電子移動が高い効率で起こることを見出した。さらにその動的挙動を時間分解発光測定の結果から明らかにし、学術論文として報告した。
さらにキャリア内部における光誘起反応の挙動解明・一般化を目指し、ルテニウム(II)ポリピリジン錯体からアントラセン誘導体への励起エネルギー移動システムを構築した。配位子構造を変化させた一連のルテニウム(II)ポリピリジン錯体とカチオン化したアントラセン誘導体を合成し、ナノイオンキャリアに導入したところ、その挙動が化学構造や電荷数に強く依存することが明らかになった。また、ナノイオンキャリアに担持されたルテニウム(II)錯体は、いずれも水溶液のものより高い発光量子収率を示すとともに、ごく微量のアントラセン誘導体との共担持でも励起エネルギー移動反応が観測された。以上の知見は本研究で目指す構築に重要な役割を果たすものであり、ナノイオンキャリアを用いた高効率光誘起反応システム構築に向けた基礎的知見の獲得に成功した。
また重合反応の条件を検討することによって、これまで難しかったナノイオンキャリアの化学組成や粒径を制御して合成するための知見を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究提案当初に想定していなかった化学種による担持性の違いが現れたものの、ナノイオンキャリア内に共担持した化学種間における光誘起電子移動と励起エネルギー移動の実験的観測と、前者についてはその挙動を解明することができた。担持性の違いは本系の一般性・汎用性に係る重要な情報であり、その知見は光反応システムの動的挙動を明らかにする手掛かりになると考えられる。これらは当初の計画をよく反映した進行度であり、研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
効率的にナノイオンキャリアに導入可能な金属錯体と消光剤を選択し、その種類や量を系統的に変化させた共担持試料を調製し、光吸収・発光スペクトル、発光量子収率、時間分解発光、過渡吸収分光法を駆使して、それらの間に起こる光誘起反応挙動を追跡する。また、光増感錯体と触媒錯体を共担持した光触媒反応系にも取り組む。反応に伴う物質移動も重要な役割を担うと予想されることから、ナノイオンキャリアの粒径や組成の影響も検討する予定である。
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