自己組織化による光機能発現

通过自组织表达光学功能

• 批准号: 25248018
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 17.97万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25248018/
• 关键词: 自己組織化; 光機能; 有機太陽電池; 光電荷分離; 細胞; ナノカーボン

本研究では自己組織化と光機能性分子/ナノ材料を組み合わせ、高効率エネルギー変換や新規生体機能を発現する次世代人工光合成を創成していくことを目指した。すなわち、ナノ領域での光機能性分子/ナノ材料、メゾ-マイクロ領域の自己組織化の鍵となる相互作用を理解し、制御することを目的とした。特に次のような学際的な手法により、特異な巨視的特性-機能を発現させることを行った。(1) 種々の分子/ナノ材料を階層的に自己組織化するための構造ー機能相関の学理を解明することを目指した。特にフラーレン・カーボンナノチューブ・グラフェンを半導体電極上に同時に自己組織化し、光電変換特性を発現することに成功した。 (2) ポルフィリン、共役ポリマー、フラーレン誘導体などの光機能性分子/ナノ材料を合理的に電極上に自己組織化させることで高効率太陽光エネルギー変換を実現することを目指した。特に 浸漬溶媒を変化することで酸化チタン上の色素分子の吸着状態を変化させ、結果として色素増感太陽電池性能を制御できることを見いだした。一方、有機薄膜太陽電池では共役ポリマーの主鎖構造にハロゲン原子を導入することでフラーレン誘導体との混合膜状態を変化させ、太陽電池特性を制御することに成功した。(3) 光電荷分離分子と生きた細胞を自己組織化を通じて融合することで細胞機能を光で制御することを行った。具体的には光電荷分離分子を生きた細胞膜に導入し光照射を行うと、細胞膜電位の脱分極が起こること、また光電荷分離寿命と脱分極の大きさに相関があることを見いだした。

This study is aimed at creating a new generation of photosynthetic molecules/materials for self-organization and high efficiency. To understand and control the interaction of photofunctional molecules/materials in the domain of light and light The characteristics and functions of special macrovision are revealed in this paper. (1)The molecular/material hierarchy of species is self-organizing, and the structure and function of species are explained. In particular, the semiconductor electrode has been successfully organized and its photoelectric conversion characteristics have been developed. (2)The photo-functional molecules/materials are organized on the electrodes in a reasonable manner, so that the high-efficiency sunlight can be generated. The adsorption state of pigment molecules on the acidified solar cell is changed, and the performance of the pigment-enhanced solar cell is controlled. The main lock structure of a square and organic thin film solar cell is successfully controlled by the introduction of atoms into the solar cell. (3)Photoelectric charge separation molecules, cell self-organization, fusion, cell function, photocontrol, etc. Specific photocharge separation molecules are introduced into the cell membrane, the cell membrane potential is depolarized, and the photocharge separation lifetime is large.

项目成果

Photofunctional Materials for Energy and Biological Applications

用于能源和生物应用的光功能材料

• 发表时间: 2013
• 作者: 植松宏紀;水島健;鶴田篤史;藤本聡;Hiroshi Imahori
• 通讯作者: Hiroshi Imahori

Incorporation of Graphene to Fullerene Clusters and Fullerene-Nanotube Composites and Their Photoelectrochemical Properties

• DOI: 10.1149/2.001310jss
• 发表时间: 2013
• 期刊: ECS Journal of Solid State Science and Technology
• 影响因子: 2.2
• 作者: T. Umeyama;Jinseok Baek;Noriyasu Tezuka;Kazuki Morita;H. Imahori

原著論文、総説、著書、特許など

原始论文、评论、书籍、专利等

Highly Efficient Porphyrin-Sensitized Solar Cells

高效卟啉敏化太阳能电池

• 发表时间: 2013
• 作者: Chiba T;Matsuo H;Kawamura Y;Nagamori S;Nishiyama T;Wei L;Nakayama A;Nakamura T;Sakiyama M;Takada T;Taketani Y;Suma S;Naito M;Oda T;Kumagai H;Moriyama Y;Ichida K;Shimizu T;Kanai Y;Shinomiya N.;Hiroshi Imahori
• 通讯作者: Hiroshi Imahori

Photoinduced Charge Separation and Charge Transport in Carbon Nanostructure-Based Devices

基于碳纳米结构的器件中的光致电荷分离和电荷传输

• 发表时间: 2013
• 作者: Miyaji T*;Kuromori T*;Takeuchi Y;Yamaji N;Yokosho K;Shimazawa A;Sugimoto E;Omote H;Ma JF;Shinozaki K;Moriyama Y (* equally contribution);Hiroshi Imahori
• 通讯作者: Hiroshi Imahori