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Elucidation of photoionization process in condensed phase by using multiple excitation and development to high-efficiency electron transfer process

通过使用多次激发和开发高效电子转移过程来阐明凝聚相中的光电离过程

基本信息

批准号：
21H01889
负责人：
宮坂博
金额：
$ 11.4万
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：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光誘起電子移動反応はエネルギー変換に深く関わる過程であり、その高効率化は重要な課題である。本研究では多重励起により生成した高位電子励起状態からのイオン化を利用し距離の離れた電子供与体－受容体間での電荷分離反応を進行させることで、(1)迅速かつ高収率に、 (2)高エネルギー、かつ (3) 再結合反応が遅い電荷分離状態の生成手法の開拓と確立を目的としている。2022年度は、以下の点から研究を行った。① 低エネルギーイオン化を可能とする特異電子状態の特定と機構解明：溶液中において、置換基を持たない芳香族化合物は迅速に（< 100 fs）光イオン化が進行するが、N,N－ジメチルアミノ基を有する芳香族化合物では、溶媒和の時間程度（数100 fsから数 ps）の時定数で光イオン化が観測される。2021年度に続きヘテロ芳香環化合物であるN-メチルベンゾカルバゾールの光イオン化を測定した結果、N-メチルカルバゾールでは“遅いイオン化過程”が見出されたが、より大きなN-メチルベンゾカルバゾールでは“遅いイオン化過程“は進行しない事が判明した。詳細を検討するためにワークステーションを導入し分子軌道計算を行ったところ、N-メチルベンゾカルバゾールイオン化の前駆体として考えられる高い電子状態としてRydbergのような軌道が見出されず、遅いイオン化に対するRydberg状態の寄与を支持する結果が得られた。② カチオン－電子間距離の見積もり：昨年度に開発したクーロン場内での拡散方程式の数値解析プログラムを用いて、極性および無極性溶媒中の実測のイオン化状態の時間変化の解析を行った。その結果、極性溶媒中でも溶媒和前の短時間では低極性溶媒中のように、大きなクーロン引力と電子の移動度が効果的に作用し、放出直後の電子の極大距離や分布が変化し、その後のジェミネート対の時間変化に影響を与えていることが判明した。

Light induced electronic mobile anti 応はエネルギー variations in に deep く masato わる process であり, その high rate of unseen は important topic なである. This study では multiple wound up により generated した high electronic excited state からのイオン change を using のし distance from れた electronic body - by the capacitors between the body and supply での charge separation reverse 応を for させることで, (1) rapid かつ high に収 rate, (2) high エネルギー, かつ (3) Then, by combining the anti-応が遅応が遅 charge separation state <s:1> generation technique <e:1>, the と is developed to establish the を objective と <s:1> てるるる. In 2022, を and the following <s:1> points をら studied を rows った. ① Low エネギギギギをををををを may とする specific electronic states <s:1> specific と institutions explain: Solution において, replacement base をたないは quickly に aromatic compounds (< 100 fs) light イオン is changed to すがるが, N, N - ジメチルアミノを has an する aromatic compounds では, degree of solvent and の time (number 100 fs から ps) の destiny で light イオン change が観 measuring される. 2021 annual に続きヘテロ aromatic ring compounds である N - メチルベンゾカルバゾールの light イオン change を determination した results, N - メチルカルバゾールでは "遅いイオン process" が shows されたが, より big きな N - メチルベンゾカルバゾールでは "遅いイオン process" は for しないが convicted Ming た. Detailed を beg す検るためにワークステーションを import し molecular orbital calculation line をったところ, N - メチルベンゾカルバゾールイオン change before の駆 body として exam えられる high い electron state として Rydberg のような orbiting さが see れず, 遅いイオン change にす seaborne る Rydberg state as をの Holding the する result が, we get られた. (2) カチオン - the distance between the electronic の see product もり : yesterday annual に open 発したクーロン floor での company, dispersion equation is の the numerical analytical プログラムを with いて, polarity および nonpolar solvent in の be measured のイオン state の time variations change の analytical line をった. その results, polar solvent でも solvent and former の short time では low polarity solvent のように, big きなクーロンと electronic の mobile gravity degree が unseen fruit に role しや, released after straight の electronic の great distance distribution が - し, その after のジェミネートの time variations change に influence を and seaborne えていることが.at した.