光電極反応の磁場制御

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本研究では光、磁場、電場という異なる3つの外部制御法を組み合わせつつ、複雑な修飾電極の光電気化学反応の反応機構を明らかにすると共に、光、磁場、電場に多角的に応答する巧妙かつ有用な光機能材料を開発する事を目的とした。具体的には以下の研究を行った。1.ポルフィリン(P)-ビオローゲン(V)連結化合物をLB法によりV側から一層固定した修飾電極を作成した。犠牲試薬としてトリエタノールアミン(TEOA)を加えて、このP-V対修飾電極の光電流に対する磁場効果に及ぼす電極電位の影響を検討した。修飾電極に光照射すると、アノード方向の安定な光電流が観測できた。修飾電極に磁場印加(0.5T)すると光電流の増加が観測できた。光電流増加率(Q)は磁場強度の増加に伴って増加し約0.3T以上で一定になった。電極電位を正側にシフトするとQ値が増加した。以上より、P-V修飾電極において磁場と電場を併用した光電気化学反応の制御法を開発できた。2.半導体超微粒子の量子サイズ効果を利用して光電変換機能に対する磁場効果を観測する事を試みた。CdS超微粒子をSteigerwaldらのAOT逆ミセル法を用いて調製した。CdS超微粒子をBardらによって報告された金電極にSAMを利用して固定化し、修飾電極を作成した。TEOAを添加し、光照射するとアノード方向に光電流が観測された。修飾電極のアクションスペクトルとCdS超微粒子の吸収スペクトルが一致した。光電流はCdS超微粒子の光励起により起こっている事がわかった。さらに、磁場の印加すると(0.5T)光電流の減少(2-3%)が観測された。ここで、超微粒子ではないCdSを修飾した電極では磁場効果は観測されなかった。従って、磁場効果は量子サイズ効果が原因と考えられる。以上より、CdS超微粒子修飾電極において初めて光電流に対する磁場効果が観測できた。