開殻性を持つ分子からなる高効率一重項分裂系の量子設計

由开壳层分子组成的高效单线态裂变系统的量子设计

• 批准号: 21H01887
• 负责人: 中野 雅由
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01887/
• 关键词: エキシトン; 開殻性; 一重項分裂ダイナミクス; 分子集合系; 一重項分裂; 量子化学; エキシトンダイナミクス; 有機太陽電池

実在系における高効率な一重項分裂(SF)過程の発現と制御において重要な外場・環境効果に着目し、ペンタセンの多量体モデルにおけるSFダイナミクスの外部静電場効果、および環状集合系構造による依存性をまず検討した。前者についてはSFを支配する因子である励起エネルギーや電子カップリングを外部静電場存在下で計算したところ、SFの仮想遷移状態である電荷移動(CT)状態の励起エネルギーが大きく増減することが判明し、SFダイナミクスが大きく変化する可能性が示唆された。実際に、量子ダイナミクスシミュレーションを行ったところ、二量体の面間方向に静電場を印加した場合に、SF速度が増大することが見出された。静電場効果は結晶場として与えられる場合もあり、結晶場の存在が電荷移動状態を安定化しSFダイナミクスに与える機構を明らかにした。また、弱いジラジカル性(小さなy_0)をもつ高効率SF分子系の探索については、ペンタセンの構造異性体に対応する種々の5、7員環含有縮環炭化水素系を検討し、開殻性(y_0-y_1map)の観点から新規分子系の探索を行った。その結果、単分子レベルでのエネルギー整合条件を満たす新規系が複数見いだされた。その中には、分子間CT状態制御の観点から有望な、分子内電荷移動(イオン)性構造の寄与を有する分子系が見いだされた。合成実験サイドでは、SFに適していると思われる一重項ジラジカル性を有する新規化合物の合成と物性評価に関し研究を行った。フェナレニルを基盤とする一重項ジラジカル種は、ジラジカル性が17%程度であることが分かった。また、異常に長い単結合を持つ化合物を合成し、ジラジカル性が12%であることを明らかにすることができた。ジラジカル性の大きさを考えると、これらの化合物は優れたSF特性を示すと予想される。光学物性測定実験サイドでは、π共役系への置換基の接続位置における電子分布が二光子吸収過程に及ぼす影響を実験的に解明するとともに、分子集合体における三重項間の強い相互作用や特異な光物性を見出した。加えて、実験的への活用に向いた一重項と三重項の間のスピン変換における反応速度論の体系化を進めた。

The occurrence and control of high efficiency single term splitting (SF) process in the system are discussed in detail. The external electrostatic field effect of SF and the dependence of SF on the structure of ring assembly system are discussed. In the former case, the SF control factor is calculated in the presence of an external electrostatic field, and the SF transfer state is calculated in the presence of an external electrostatic field. In the case of the SF transfer state, the charge transfer state is calculated in the presence of an external electrostatic field. When the electrostatic field increases in the plane direction of the two quantities, the SF velocity increases. Electrostatic field effects on crystallization field and charge transfer state stabilization The high efficiency SF molecular system was explored in the study of 5-and 7-membered ring containing condensed ring hydrocarbon in the structural heterostructure of the molecule. The open shell (y_0-y_1 map) was explored in the study of new molecular system. The results of this study are summarized in the following paragraphs: Among them, there are molecular systems where the control of intermolecular CT states is not possible and the structure of intramolecular charge transfer (ION) is involved. The synthesis and physical properties of new compounds were studied. The basic principle is to increase the quality of the product by 17%. In addition, the synthesis and properties of the compound are 12% and 12% respectively. The chemical properties of these compounds were investigated and their SF properties were demonstrated. Optical Properties Determination of the electron distribution, the interaction between the triplet term and the specific optical properties of the molecular aggregate in the two-photon absorption process and the effect of the interaction between the triplet term and the specific optical properties In addition, the application of the triple term in the middle of the triple term in the middle of the triple term in the system

项目成果

Enhancement of two-photon absorption by intermolecular multi-radical interaction in single crystal of open shell molecule

开壳分子单晶中分子间多自由基相互作用增强双光子吸收

• 发表时间: 2021
• 作者: Tatsuki Konishi;Takashi Kubo;Ryohei Kishi;Masayoshi Nakano;Kenji Kamada
• 通讯作者: Kenji Kamada

Theoretical study on the difference in single-molecule electron conductivity of paddlewheel-type binuclear Cr(II) complexes between antiferromagnetic and ferromagnetic states

叶轮型双核Cr(II)配合物反铁磁态与铁磁态单分子电子电导率差异的理论研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Naoka Amamizu;Hiromasa Sato;Keigo Cho;Yasutaka Kitagawa;Masayoshi Nakano
• 通讯作者: Masayoshi Nakano

高効率シングレットフィッションに向けた5員環・7員環含有縮環共役分子系についての理論研究

含5元环和7元环的稠合共轭分子体系高效单线态裂变的理论研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 坂井 亮太;岡田 健治;宮本 孟;中野 雅由
• 通讯作者: 中野 雅由

単分子スイッチング素子の設計に向けたCr(II)二核錯体の単分子電気伝導性に関する理論研究

Cr(II)双核配合物单分子电导率的理论研究用于单分子开关器件的设计

• 发表时间: 2021
• 作者: 甘水 君佳;佐藤 宏賢;長 奎吾;北河 康隆;中野 雅由
• 通讯作者: 中野 雅由

Solid-state near-infrared triplet-triplet annihilation photon upconversion with rubrene derivative

红荧烯衍生物的固态近红外三重态-三重态湮没光子上转换

• 发表时间: 2021
• 作者: 澤 あか音;Neeti Tripathi;Heck Claire;玉井 尚登;葛原 大軌;山田 容子;鎌田 賢司
• 通讯作者: 鎌田 賢司