光電変換または光スイッチング機能を持つ単分子膜修飾電極での電子移動反応場の設計と制御

我々は、一分子内に電子受容部位(A)、光増感部位(S)、そして電子供与部位(D)を持つ両親媒性三つ組分子A-S-Dの単分子膜で修飾した金電極が、光ダイオードの機能を示すことを見いだした。この光電変換機能の効率をあげるために、単分子膜内での電子移動反応場の設計と制御の観点から、本年度は以下の項目について検討した。1)S-AおよびS-D化合物の合成;消光速度定数の距離依存性を確立するために、結合距離を変化させたS-AおよびS-D化合物を合成した。S-A間の炭化水素鎖数は、4,6,8,11,および16で、S-Dは6,7,および9である。S部位にはピレンとナフタレン、A部位にはビオロゲン、そしてD部位にはフェロセンを用いた。2)蛍光強度および蛍光寿命測定による消光速度定数の評価のための単分子膜の成膜性の検討;分子膜内ではA-S-Dの分子間距離が小さいと、目的の分子内電子移動のほかに分子間でも電子移動がおこってしまうことが明らかになった。この分子間の寄与は50倍モル量の高級脂肪酸との混合膜にすることによって無視できることが見いだされた。この知見に基づいてより効率の高い光ダイオードの作成も試みた。3)消光速度定数の連結結合様式依存性;S-AおよびS-D化合物の結合鎖の数の効果を検討するために、一本鎖、二本鎖、および三本鎖連結S-D化合物を合成した。各連結鎖には、n-ブチル鎖、シクロヘキサン環、およびビシクロオクタン環を用いた。S、D部位にはナフタレンとフェロセンを用いた。光励起電子移動速度の測定については、現在準備段階である。

我々は、一分子内に電子受容部位(A)、光増感部位(S)、そして電子供与部位(D)を持つ両親媒性三つ組分子A-S-Dの単分子膜で修飾した金電極が、光ダイオードの機能を示すことを見いだした。この光電変換機能の効率をあげるために、単分子膜内での電子移動反応場の設計と制御の観点から、本年度は以下の項目について検討した。1)S-AおよびS-D化合物の合成;消光速度定数の距離依存性を確立するために、結合距離を変化させたS-AおよびS-D化合物を合成した。S-A間の炭化水素鎖数は、4,6,8,11,および16で、S-Dは6,7,および9である。S部位にはピレンとナフタレン、A部位にはビオロゲン、そしてD部位にはフェロセンを用いた。2)蛍光強度および蛍光寿命測定による消光速度定数の評価のための単分子膜の成膜性の検討;分子膜内ではA-S-Dの分子間距離が小さいと、目的の分子内電子移動のほかに分子間でも電子移動がおこってしまうことが明らかになった。この分子間の寄与は50倍モル量の高級脂肪酸との混合膜にすることによって無視できることが見いだされた。この知見に基づいてより効率の高い光ダイオードの作成も試みた。3)消光速度定数の連結結合様式依存性;S-AおよびS-D化合物の結合鎖の数の効果を検討するために、一本鎖、二本鎖、および三本鎖連結S-D化合物を合成した。各連結鎖には、n-ブチル鎖、シクロヘキサン環、およびビシクロオクタン環を用いた。S、D部位にはナフタレンとフェロセンを用いた。光励起電子移動速度の測定については、現在準備段階である。