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2012 年度 実績報告書

精密有機合成に基づく縮環炭素π電子系の機能発現

公募研究

研究領域高次π空間の創発と機能開発
研究課題/領域番号 23108704
研究機関東京大学

研究代表者

辻 勇人  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20346050)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
キーワードフェニレンビニレン / 色素増感太陽電池 / 光電変換 / 電子移動 / ポルフィリン / フラーレン / 分子ワイヤ / 光物性
研究実績の概要

独自に開発した炭素架橋フェニレンビニレン化合物(COPV)の強固な平面構造に由来する特異な物性とその応用について研究を行った.具体的には,色素増感太陽電池への応用ならびに長距離電子移動系の構築を行った.
COPVにアリールアミノ基とシアノアクリル酸部位を有するD-π-A型の誘導体を合成し,それを増感剤とした色素増感太陽電池を作製・評価したところ,光電変換効率は最高7.54%であった.ルテニウム等の希少元素を含まない色素としては良好な効率である.また,開放電圧は0.9V程度と高く,フィルファクターも0.77程度の高い値を示した.これは,分子の構造に由来するものと考えられる.
また,長距離電子移動系については,亜鉛ポルフィリン(ZnP)とフラーレンC60を連結したZnP-COPVn-C60(n = 1-3)を合成し,光誘起電子移動によって検証した.定常状態の紫外可視吸収スペクトルではZnPとC60のCT吸収帯が観測され,対応する非架橋体に比べて大きな電子的相関を有することを確認した.極性溶媒中では蛍光寿命および過渡吸収スペクトル測定から,電荷分離および電荷再結合速度は両プロセスとも対応する非架橋体に比べてそれぞれ10倍,1000倍程度加速されていることが明らかとなった.電子移動速度の温度依存性が極めて小さいことから,機構としては超交換相互作用が示唆される.また,分子長依存性から見積もった減衰係数(β)はそれぞれβ(CS) = 0.055 A-1,β(CR) = 0.044 A-1と,超交換相互作用による電子移動としては極めて小さな値を示すなど,炭素架橋による長距離電子移動の効率化を確認した.

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] New Dyes for Dye-sensitized Solar Cells Featuring a Carbon-bridged Phenylenevinylene Linker2013

    • 著者名/発表者名
      Zhu, X.; Tsuji, H.; Yella, A.; Chauvin, A.-S.; Gr#228;tzel, M.; Nakamura, E.
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 ページ: 582-584

    • DOI

      10.1039/C2CC37124C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tripyridyltruxenes: Thermally Stable Cathode Buffer Materials for Organic Thin-Film Solar Cells2012

    • 著者名/発表者名
      Tsuji, H.; Ota, Y.; Furukawa, S.; Mitsui, C.; Sato, Y.; Nakamura, E.
    • 雑誌名

      Asian J. Org. Chem.

      巻: 1 ページ: 34-37

    • DOI

      10.1002/ajoc.201200021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon-Bridged Oligo(phenylenevinylene)s: Stable π-Systems with High Responsiveness to Doping and Excitation2012

    • 著者名/発表者名
      Zhu, X.; Tsuji, H.; Navarrete, J. T. L.; Casado, J.; Nakamura, E.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 134 ページ: 19254-19259

    • DOI

      10.1021/ja309318s

    • 査読あり
  • [学会発表] 反応開発を起点とする革新的機能性材料づくり2013

    • 著者名/発表者名
      辻 勇人
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会,有機合成化学を起点とするものづくり戦略
    • 発表場所
      立命館大学(京都)
    • 年月日
      2013-03-22 – 2013-03-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel Carbon Materials toward Efficient Photovoltaics #8211; Carbon-bridged Phenylenevinylenes and their Application to Dye-sensitized Solar Cells2013

    • 著者名/発表者名
      Hayato Tsuji
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会,日中若手フォーラム
    • 発表場所
      立命館大学(京都)
    • 年月日
      2013-03-22 – 2013-03-25
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素架橋フェニレンビニレンを介した光誘起電子移動と色素増感太陽電池への応用2013

    • 著者名/発表者名
      辻 勇人,助川潤平,中村栄一
    • 学会等名
      高次π空間の創発と機能開発 第9回公開シンポジウム
    • 発表場所
      舞子ビラ(兵庫)
    • 年月日
      2013-03-13 – 2013-03-14
  • [学会発表] Carbon-bridged Phenylenevinylene (COPV) for a Linker of Novel and Efficient Sensitizers for Dye-sensitized Solar Cells2012

    • 著者名/発表者名
      Xiaozhang Zhu, Hayato Tsuji, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      4th International Symposium on Emergence of Highly Elaborated pi-Space and Its Function
    • 発表場所
      Hamanako Royal Hotel (Shizuoka)
    • 年月日
      2012-11-13 – 2012-11-14
  • [学会発表] 炭素架橋フェニレンビニレンにおける環歪みがもたらす特異な物性2012

    • 著者名/発表者名
      辻 勇人,朱 曉張,中村栄一
    • 学会等名
      第23回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都)
    • 年月日
      2012-09-19 – 2012-09-21
  • [学会発表] Fused furan as Stable and High-performance Semiconducting Material2012

    • 著者名/発表者名
      Hayato Tsuji, Chikahiko Mitsui, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      The 2012 International Conference on Flexible and Printed Electronics (ICFPE2012)
    • 発表場所
      The University of Tokyo (Tokyo)
    • 年月日
      2012-09-06 – 2012-09-08
  • [学会発表] 炭素架橋フェニレンビニレンにおける環歪み効果2012

    • 著者名/発表者名
      辻 勇人,朱 曉張,中村栄一
    • 学会等名
      高次π空間の創発と機能開発 第8回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知)
    • 年月日
      2012-07-19 – 2012-07-20
  • [図書] 高次π空間の創発と機能開発2013

    • 著者名/発表者名
      辻 勇人
    • 総ページ数
      113-117
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 未来を拓く元素戦略2013

    • 著者名/発表者名
      辻 勇人
    • 総ページ数
      131-138
    • 出版者
      化学同人
  • [産業財産権] 炭素架橋フェニレンビニレン誘導体、及びこれを用いた色素増感太陽電池2012

    • 発明者名
      中村栄一,辻 勇人,朱 曉張
    • 権利者名
      東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-204334
    • 出願年月日
      2012-09-18

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公開日: 2018-02-02  

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