光電荷分離機能を持つ分子による電極修飾とその光電変換

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09237244
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 坂田 祥光 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60029874)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今堀 博 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (90243261)
• Keywords: 光電変換機能 / 光電荷分離機能 / C60 / 電子移動 / 自己集合単分子膜 / 超薄膜 / 分子集合体 / 電極修飾

Research Abstract

植物の光合成を模した光電荷分離機能分子の電極表面上での高秩序化した分子集合体の構築およびその光電変換機能を目指して研究を行い、以下の成果を得た。1)光電荷分離機能をもつ分子として従来よりもさらに電荷分離の寿命が長いと期待される三元系化合物を合成した。この化合物においてはポルフィリン、ピロメリットイミドおよびC60発色団が組み込まれている。この化合物は従来の類似化合物に比べて比較的長い電荷分離状態(1.3ns)を与えた。これは我々が提唱した"C60は電荷分離過程の電子移動を促進し、電荷再結合過程の電子移動を遅くする性質を持つ。"という結果を再確認するものであり、C60を電子移動系のアクセプター部品として使用することの有利さがあらためて明らかとなった。2)光電荷分離機能分子として末端にメチルチオ基を持つポルフィリン-C60連結二元系分子を合成し、金基板上に超薄膜化された。光電流を発生するこの膜の構造に関する情報を得るために種々の測定を行い、以下のような結果を得た。(1)X線光電子スペクトルから金基板上に上記二元系化合物が超薄膜化していることが支持された。また、従来のチオールやジスルフィド類に加えて、比較的合成が容易なチオエーテル類を用いても自己集合単分子膜が形成されることが明らかとなった。(2)エリプソメトリー法による膜厚の見積もりおよびサイクリックボルタンメトリー法による吸着分子数の見積もりから良質の単分子膜に比べて本実験では1〜2桁ほど被覆率が悪いことが判った。(3)フェーリエ変換赤外分光法による透過スペクトルと反射吸収スペクトルから分子が表面に対して垂直ではなく、平行に近く固定されていることが判った。

Research Products

• [Publications] Xiaojie Zhao: "Resonance Raman and FTIR Spectra of Isotrqes-Labeled Raduced 1,4-Bengoguinone and Its Protonated Forms in Solutions" Journal of Physical Chemistry A. 1997-4. 622-631 (1997)
• [Publications] Hiroshi Imahori: "Supramolecular Complexation of Porphyrin and Quinone with Two Coordination Bonds and Intramolecular Electron Trans fer" Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. 1.1. 55-66 (1997)
• [Publications] Hiroshi Imahori: "Sequential Photo induced Electron Relay. Accelerated by Fullerene in Porphyrin" Angewandte Chemie. 36・23. 2626-2629 (1997)
• [Publications] Hiroyuki Hignchi: "Sgnthesin and Properties of Tris(octaethyl porphyrin)s Connected with Vinylene Goups" Bulletin Chemical Society of gapan. 70・8. 1923-1933 (1997)
• [Publications] Ken-ichi Sugiara: "Interaction of Two Pophyrin Ringe:Metal Induced Structural Chenje of 5.5'-Ethylenebis(Porphyin)" Bulletin of Chemcal Souity of Japan. 70・5. 1115-1123 (1997)
• [Publications] Ken-ichi Sugiara: "Magnetic Ordercing of 5,10,15,20-Tetrakis[4^1-(tri flworomeekyl)-Lohenyl]Porphyrinato marganes(III)Tetrayanoethide wrih a b O K を" Chemistry Letters. 1997・10. 1071-1072 (1997)
• [Publications] Shinji Mikami: "Aguthain and Properties of Oligo-pare-phonglene-sutort,tuted porphynins." Chemistry Letters. 1997-8. 833-834 (1997)
• [Publications] Ken-ichi Sagiura: "Anecin Controlled Donor Alignment:Electrgynthosis and Crystal Structwe of Novel Cation Radical Salt" Chemistry Letters. 1997・4. 281-282 (1997)
• [Publications] Ken-ichi Sugiula: "Synthesis and Propertris of 2,3,7,8,12,13,17,18-Oktahiol methylm porphyrin(OMTP)" Chemistry Letters. 1997・4. 291-292 (1997)
• [Publications] Yoshiteru Sakata: "Control of Electron Transfer and Its Utiliqation" Pure and Applred Chemistry. 69・9. 1951-1956 (1997)
• [Publications] 今堀,博: "シンプルプラン:未来の人工光合成" 化学と工業. 50・5. 723-725 (1997)
• [Publications] Akito Ishida: "Photo Current generetion by surbace plesmm Exutation via Eler Tramofa Quenching of Excited Porphyins Linked Covalently to a Gold" Chemistry Letters. 1998・3. 267-268 (1998)
• [Publications] Akito Ishida: "Surface Plasman Excitation of a porphyrinh Covaletly Linked to a Gold Surface" Chemical Communications. 1998-1. 57-58 (1998)
• [Publications] Ken-ichi Saugiura: "Isoletion and Molewlar Structure of 1,1,2,4,5,5-hexagano-1.4-pentadienye Hrin" Chemistry Letters. 1998-1. 103-104 (1998)
• [Publications] 今堀 博: "光合成反応モデル-光電荷分離モデル" アイシピ-, 13 (1997)