フラーレンを含む高効率光電荷分離系の開発

含富勒烯的高效光电荷分离系统的开发

• 批准号: 09740471
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740471/
• 关键词: フラーレン; ポルフィリン; 人工光合成; 光誘起電子移動; 自己組織化単分子膜; 光電変換素子; 自己集合単分子膜

フラーレンは特異な曲面状π電子系を有していることから次世代の光・電子材料としての応用が期待されている。そこでフラーレンを化学修飾することによりその光物性を明らかにすることを試みた。まず、両親媒性ポリスルフォネートの疎水性場にC_<60>を共有結合で挿入した。このクラスター内でC_<60>は非常に短波長シフトした蛍光を示したことから、C_<60>が疎水的な微視的環境にあることがわかった。第2にポルフィリンに2個のC_<60>を連結することを試みた。テトラフェニルポルフィリンのフェニル基上にシスまたはトランスの配置になるようにC_<60>を連結した。プロトン核磁気共鳴法、紫外可視吸収分光法、蛍光分光法によりシス体ではC_<60>同士が相互作用するために2個のC_<60>が近接した配置をとることが示唆された。第3にポルフィリンにC_<60>およびC_<70>を同じスペーサーで連結し、その光物性を比較した。定常状態の蛍光分光法および蛍光寿命測定からポルフィリンの励起1重項状態からフラーレンへの電子移動が起こることが示唆された。またその光励起電荷分離速度はC_<60>よりもC_<70>の方が2倍速かったことから、高次フラーレンであるC_<70>もまた光合成型の光電荷分離系に適用できることがわかった。第4にポルフィリン-C_<60>連結分子にメチルチオ基を導入し金電極上に単分子膜を作製した。この修飾電極を用いた湿式2極系光電気化学セルの評価を行ったところ、その量子収率は約1%であった。また、ポルフィリンのみからなる参照系と比較するとその光電流値が約5倍増加していることがらC_<60>が良好な電子伝達体として機能していることが明らかになった。

The special curved π-electron system is expected to be used in the next generation of optical and electronic materials. The optical properties of the film were investigated. The interaction between the two molecules is a common phenomenon<60>. The <60><60>environment of Weishi app is very short wavelength. The second is the C_link<60>. The link between the two groups is called "C"<60>. The interaction of two C_s with each other is demonstrated by nuclear magnetic resonance, ultraviolet visible absorption <60><60>spectroscopy and fluorescence spectroscopy. The third is to compare the optical properties of C<60>_<70>s and C_s. The steady state fluorescence spectroscopy and fluorescence lifetime measurement The charge separation speed of <60>photoexcitation is <70>2 times <70>faster than that of photosynthesis. The fourth <60>is the preparation of molecular films on gold electrodes. The modified electrode is used in wet two-electrode photoelectrochemical system. The quantum yield is about 1% The photocurrent value of the sample is about 5 times higher than that of the reference system. The sample has good electron conductivity and good function<60>.

项目成果

Hiroshi Imahori: "Supramolecular Complexation of Porphyrin and Quinone with Two Coordination Bonds and Intramolecular Electron Transfer" J.Porphyrins and Phthalocyanines. 1. 55-66 (1997)

Hiroshi Imahori：“具有两个配位键的卟啉和醌的超分子络合和分子内电子转移”J.卟啉和酞菁。

今堀 博: "「光化学エネルギー変換-基礎と応用」-光合成反応モデル-光電荷分離モデル(超分子系)-" アイピーシー, 11 (1997)

Hiroshi Imahori：“‘光化学能量转换 - 基础与应用’ - 光合反应模型 - 光电荷分离模型（超分子系统） -”IPC，11 (1997)

Suguru Higashida: "Synthesis of Copolymers Containing C_<60>,Cyclododecyl,and Sulfonate Groups:Photophysical Behavior of C_<60> in Highly Constrained Microenvironments" Chem.Lett.1998. 382-382 (1998)

Suguru Higashida：“含有 C_<60>、环十二烷基和磺酸盐基团的共聚物的合成：高度受限微环境中 C_<60> 的光物理行为”Chem.Lett.1998。

今堀 博: "シンプルプラン:未来の人工光合成" 化学と工業. 50. 723-725 (1997)

Hiroshi Imahori：“简单计划：未来的人工光合作用”化学与工业 50. 723-725 (1997)。

Hiroshi Imahori: "Synthesis and Photophysical Proprrties of Porphyrin-Tetracyanoanthraquinodimethane-Porphyrin Triad: Photon-Dependent Molecular Switching" Chem.Lett.1998. 805-806 (1998)

Hiroshi Imahori：“卟啉-四氰基蒽醌二甲烷-卟啉三联体的合成和光物理性质：光子依赖性分子开关”Chem.Lett.1998。