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2010 Fiscal Year Annual Research Report

トップダウンアプローチによるボウル型3次元π共役化合物の合成と物性探索

Research Project

Project/Area Number 20681009
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

村田 靖次郎  京都大学, 化学研究所, 教授 (40314273)

Keywordsフラーレン / 開口フラーレン / ボウル型分子 / 三次元π共役
Research Abstract

有機薄膜太陽電池は低コストな光エネルギー変換システムとして注目されており、これまでにも多くの研究が報告されているが、その実用化に向けてはさらなる光電変換効率の向上が必要である。太陽電池デバイスの活性層を構成するアクセプター分子の研究に関しては、標準的材料であるPCBMより高いLUMOレベルをもつフラーレン誘導体を合成することが、太陽電池デバイスにおける開放電圧(Voc)と光電変換効率(PCE)を向上させる上で重要である。
一方、当研究室では最近、C60のσ骨格を変換することによりLUMO準位を精密制御した開口C60誘導体を合成した。開口C60誘導体のLUMO準位をサイクリックボルタンメトリー(CV)測定により決定した結果、エーテル誘導体はPCBMより高いLUMOレベルをもつことから、有機薄膜太陽電池のアクセプター材料として有用ではないかと考えた。新規開口フラーレン誘導体をアクセプター、P3HTをドナーとして有機薄膜太陽電池のデバイスを作製し、特性評価を行った結果、いずれのデバイスも太陽電池特性を示すことがわかった。特に、エーテル誘導体はPCBMよりLUMOが高いことを反映して、デバイスの開放電圧(0.74V)はPCBMのデバイス(0.60V)より20%ほど高い値を示した。また、開口C60誘導体のLUWO準位とデバイスの開放電圧には相関があり、フラーレンのσ骨格の構造変換がLUMO準位ならびにデバイスの開放電圧の制御に有効であることを見出した。

  • Research Products

    (12 results)

All 2011 2010

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Interaction potential and infrared absorption of endohedral H2 in C602011

    • Author(s)
      Ge, M.; Nagel, U.; Huevonen, D.; Room, T.; Mamone, S.; Carravetta, M.; Levitt, M.H.; Murata, Y.; Komatsu, K.; Chen, J.Y.-C.; Turro, N.J.
    • Journal Title

      J.Chem.Phys.

      Volume: 134 Pages: 054507/1-054507/13

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Characterization of Bispyrrolidine Derivatives of H2@C60 : Differentiation of Isomers using 1H NMR Spectroscopy of Endohedral H22011

    • Author(s)
      Li, Y.; Lei, X.; Lawler, R.G.; Murata, Y.; Komatsu, K.; Turro, N.J.
    • Journal Title

      Chem.Commun.

      Volume: 47 Pages: 2282-2284

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Magnetic Switch for Spin Catalyzed Interconversion of Nuclear Spin Isomers2010

    • Author(s)
      Li, Y.; Lei, X.; Jockusch, S.; Chen, J.Y.-C.; Frunzi, M.; Johnson, J.A.; Lawler, R.G.; Murata, Y.; Murata, M.; Komatsu, K.; Turro, N.
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc.

      Volume: 132 Pages: 4042-4043

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rational Synthesis, Enrichment, and 13C NMR Spectra of Endohedral C60 and C70 Encapsulating a Helium Atom2010

    • Author(s)
      Morinaka, Y.; Tanabe, F.; Murata, M.; Murata, Y.; Komatsu, K.
    • Journal Title

      Chem.Commun.

      Volume: 46 Pages: 4532-4534

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic Interaction of Solution-State Paramagnets with Encapsulated H2O and H22010

    • Author(s)
      Frunzi, M.; Lei, X.; Murata, Y.; Komatsu, K.; Iwamatsu, S-i.; Murata, S.; Lawler, R.G.; Turro, N.J.
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.Lett.

      Volume: 1 Pages: 1420-1422

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inelastic neutron scattering of a quantum translator-rotator encapsulated in a closed fullerene cage : Isotope effects and translation-rotation coupling in H2@C60 and HD@C602010

    • Author(s)
      Horsewill, A.J.; Rols, S.; Johnson, M.R.; Murata, Y.; Murata, M.; Komatsu, K.; Carravetta, M.Mamone, S.; Levitt, M.H.; Chen, J.Y-C.; Johnson, J.A.; Lei, X.; Turro, N.J.
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 82 Pages: 081410/1-081410/4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparative NMR Properties of H2 & HD in Toluene-d8 and in H2/HD@C602010

    • Author(s)
      Chen, J.Y.-C.; Marti, A.A.; Turro, N.J.; Komatsu, K.; Murata, Y.; Lawler, R.G.
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B

      Volume: 114 Pages: 14689-14695

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Organic Synthesis of Endohedral Fullerenes2010

    • Author(s)
      Yasujiro Murata
    • Organizer
      Pacifichem 2010
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii, U.S.A.(招待講演)
    • Year and Date
      2010-12-15
  • [Presentation] δ-Framework Transformation of Fullerenes2010

    • Author(s)
      Yasujiro Murata
    • Organizer
      Fullerene Silver Anniversary Symposium
    • Place of Presentation
      Crete, Greece(招待講演)
    • Year and Date
      2010-10-09
  • [Presentation] Organic Synthesis and Properties of H2@C60, H2@C70, and H2O@C602010

    • Author(s)
      Yasujiro Murata
    • Organizer
      Japan-China Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
    • Place of Presentation
      Changchun, P.R.China(招待講演)
    • Year and Date
      2010-07-26
  • [Presentation] Synthesis of Endohedral Fullerenes Encapsulating a Small Molecule2010

    • Author(s)
      Yasujiro Murata
    • Organizer
      The 1st China-Japan Young Scientist Forum
    • Place of Presentation
      Xiamen, P.R.China(招待講演)
    • Year and Date
      2010-06-20
  • [Presentation] Organic Synthesis of an Endohedral C60 Encapsulating a Small Molecule2010

    • Author(s)
      Kei Kurotobi, Yasujiro Murato
    • Organizer
      217th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada(招待講演)
    • Year and Date
      2010-04-28

URL: 

Published: 2012-07-19  

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