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2022 年度 実績報告書

多重励起技術による動的エキシトンの対間距離ダイナミクスの可視化

公募研究

研究領域動的エキシトンの学理構築と機能開拓
研究課題/領域番号 21H05395
研究機関大阪大学

研究代表者

五月女 光  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (60758697)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
キーワード励起子 / 電荷分離状態 / 対間距離 / 太陽電池 / 発光材料 / 多重励起 / Pump-repump-probe分光
研究実績の概要

2022年度は、既存の時間分解分光では可視化の難しいDAペアの対間距離ダイナミクスを検出可能な分光手法の開発をめざし、多重励起技術を用いることで、イオン解離の進行度に依存して変調される過渡信号を取得し、時々刻々と変化していくD+A-の対間距離ダイナミクスの計測に成功した。これに並行し、32連の励起光パルス列を用いた信号増強型Pump-Repump-Probe分光を新規に開発し、この手法を液相における多光子イオン化により生成したカチオン(A)・電子(D)ペアの拡散ダイナミクスの可視化に応用した。その結果、イオン種や電荷キャリアの拡散の鍵因子である誘電率や拡散係数は、フェムト・ピコ秒の極短時間領域ではもはや一定ではなく時間とともに変化すること、電荷再結合や解離過程の精密解析にはこうした周辺場の動的効果が重要であることを明らかにした(H. Sotome* et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 2022, 24, 14187-14197. Back cover)。光レドックス触媒反応や光誘起ラジカル生成過程を対象として、時間分解分光を用いて反応機構解析の研究を進め、光重合開始剤のラジカル生成ダイナミクスについて、共同研究として、フリーラジカルは三重項状態を経由し生成したラジカル対から効率的に生成することを見出した。この知見は先行研究の報告を覆すものであり、光重合開始剤の合理的設計指針を取得できた(K. Sameshima, T. Kawakami, H. Sotome* et al., J. Photochem. Photobiol. A 2023, 437, 114479.)。構造揺らぎが高効率発光の鍵となるTADF分子系についても共同研究を進め、低波数ラマン分光と量子化学計算を用いて、逆項間交差を促進する低波数振動モードを特定した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] <i>s</i>-Indacene Revisited: Modular Synthesis and Modulation of Structures and Molecular Orbitals of Hexaaryl Derivatives2023

    • 著者名/発表者名
      Jhang Shun-Jie、Pandidurai Jayabalan、Chu Ching-Piao、Miyoshi Hirokazu、Takahara Yuta、Miki Masahito、Sotome Hikaru、Miyasaka Hiroshi、Chatterjee Shreyam、Ozawa Rumi、Ie Yutaka、Hisaki Ichiro、Tsai Chia-Lin、Cheng Yen-Ju、Tobe Yoshito
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 ページ: 4716~4729

    • DOI

      10.1021/jacs.2c13159

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamics and mechanism of radical formation in a highly sensitive oxime photoinitiator as revealed by time-resolved absorption and EPR measurements2023

    • 著者名/発表者名
      Sameshima Kaori、Kawakami Tomomi、Sotome Hikaru、Fuki Masaaki、Kobori Yasuhiro、Miyasaka Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 437 ページ: 114479~114479

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2022.114479

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cage‐Like Sodalite‐Type Porous Organic Salts Enabling Luminescent Molecule's Incorporation and Room‐temperature Phosphorescence Induction in Air2023

    • 著者名/発表者名
      Sei Hiroi、Oka Kouki、Sotome Hikaru、Miyasaka Hiroshi、Tohnai Norimitsu
    • 雑誌名

      Small

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1002/smll.202301887

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Doubly linked chiral phenanthrene oligomers for homogeneously π-extended helicenes with large effective conjugation length2022

    • 著者名/発表者名
      Nakakuki Yusuke、Hirose Takashi、Sotome Hikaru、Gao Min、Shimizu Daiki、Li Ruiji、Hasegawa Jun-ya、Miyasaka Hiroshi、Matsuda Kenji
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 1475

    • DOI

      10.1038/s41467-022-29108-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Femtosecond dynamics of stepwise two-photon ionization in solutions as revealed by pump?repump?probe detection with a burst mode of photoexcitation2022

    • 著者名/発表者名
      Sotome Hikaru、Koga Masafumi、Sawada Tomoya、Miyasaka Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 ページ: 14187~14197

    • DOI

      10.1039/D1CP03866D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] All-Visible (&gt;500 nm)-Light-Induced Diarylethene Photochromism Based on Multiplicity Conversion via Intramolecular Energy Transfer2022

    • 著者名/発表者名
      Ikariko Issei、Kim Sunnam、Hiroyasu Yae、Higashiguchi Kenji、Matsuda Kenji、Hirose Takashi、Sotome Hikaru、Miyasaka Hiroshi、Yokojima Satoshi、Irie Masahiro、Kurihara Seiji、Fukaminato Tuyoshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 13 ページ: 7429~7436

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c01903

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Edge‐to‐Center Propagation of Photochemical Reaction during Single‐Crystal‐to‐Single‐Crystal Photomechanical Transformation of 2,5‐Distyrylpyrazine Crystals**2022

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Kohei、Kitagawa Daichi、Sotome Hikaru、Ito Syoji、Miyasaka Hiroshi、Kobatake Seiya
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 ページ: e202212290

    • DOI

      10.1002/anie.202212290

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of Hydrophobic/Hydrophilic Balance on Aggregation Pathways, Morphologies, and Excited-State Dynamics of Amphiphilic Diketopyrrolopyrrole Dyes in Aqueous Media2022

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Natsumi、Ogi Soichiro、Sotome Hikaru、Fujimoto Kazuhiro J.、Yanai Takeshi、B?umer Nils、Fern?ndez Gustavo、Miyasaka Hiroshi、Yamaguchi Shigehiro
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 ページ: 22479~22492

    • DOI

      10.1021/jacs.2c07299

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多重励起技術による光誘起電荷分離状態の計測と形成2022

    • 著者名/発表者名
      五月女 光、宮坂 博
    • 雑誌名

      光化学

      巻: 53 ページ: 155~158

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多連光パルス列を用いたPump-Repump-Probe分光における信号増幅2022

    • 著者名/発表者名
      五月女 光
    • 雑誌名

      分光研究

      巻: 71 ページ: 185~188

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Multiple Excitation Methods and Application to Photoionization and Electron Transfer in Higher Excited States2023

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sotome
    • 学会等名
      The 12th Asian Conference on Ultrafast Phenomena (ACUP2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光性ジアリールエテン誘導体の近赤外2光子吸収特性と励起状態ダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      五月女 光, 長坂 龍洋, 小西 龍生, 鎌田 賢司, 森本 正和, 入江 正浩, 宮坂 博
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
  • [学会発表] 低波数ラマン顕微鏡を用いた光メカニカル結晶の不均一光化学反応の構造追跡2023

    • 著者名/発表者名
      尾座本 晋, 五月女 光, 森本 晃平, 片岡 壮吾, 北川 大地, 小畠 誠也, 宮坂 博
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
  • [学会発表] Ultrafast Formation of Long-Lived Charge-Separated State at High Energy Level by Two-Photon Ionization2022

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sotome, Tomomi Kawakami, Masafumi Koga, Hiroshi Miyasaka
    • 学会等名
      241st ECS Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photocyclization Reaction Dynamics of Inverse Diarylethenes2022

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sotome, Daichi Kitagawa, Shota Hamatani, Seiya Kobatake, Hiroshi Miyasaka
    • 学会等名
      28th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子集合体のメゾ・マクロスケール構造追跡に向けた低波数ラマン顕微鏡の開発2022

    • 著者名/発表者名
      五月女 光, 尾座本 晋, 宮坂 博
    • 学会等名
      2022年光化学討論会
  • [学会発表] 溶液中の多光子イオン化により生成したカチオン-電子対の超高速ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      澤田 知弥, 五月女 光, 宮坂 博
    • 学会等名
      2022年光化学討論会
  • [学会発表] オキシムエステル光重合開始剤の反応ダイナミクスと特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      鮫島 かおり, 五月女 光, 宮坂 博
    • 学会等名
      2022年光化学討論会
  • [学会発表] 2A/1A円錐交差を経由せず励起状態で完結する光誘起6π電子環状反応のダイナミクス研究2022

    • 著者名/発表者名
      五月女 光, 北川 大地, 濱谷 将太, 水田 健仁, 小畠 誠也, 宮坂 博
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会 2022横浜
  • [学会発表] 多光子イオン化により生成したカチオン-電子対の再結合ダイナミクス:電子易動度と対間距離分布の相関2022

    • 著者名/発表者名
      澤田 知弥, 五月女 光, 宮坂 博
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会 2022横浜
  • [学会発表] 液相におけるベンジジン誘導体の多光子イオン化ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      平田裕矢, 澤田知弥, 五月女 光, 宮坂 博
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会 2022横浜
  • [学会発表] 非対称な構造をもつジアリールエテン誘導体の非共鳴同時二光子励起による開環反応挙動2022

    • 著者名/発表者名
      水田 健仁, 五月女 光, 小畠 誠也, 宮坂 博
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会 2022横浜
  • [学会発表] Ultrafast Dynamics of Product Formation in 6p Electrocyclic Reactions of Photochromic Diarylethene Derivatives2022

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sotome
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC 2022)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 大阪大学大学院基礎工学研究科宮坂研究室ホームページ

    • URL

      http://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/laser/index.html

  • [備考] 学術変革領域A「動的エキシトン」領域ホームページ

    • URL

      https://dynamic-exciton.jp/

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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