機能性分子修飾ナノ微粒子の合成と光物性

功能分子修饰纳米粒子的合成及光学性质

• 批准号: 17036026
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17036026/
• 关键词: ポルフィリン; フラーレン; シリカ微粒子; 酸化物半導体; コロイド; 太陽電池; ホスト・ゲスト相互作用; 電子移動

本研究では、ポルフィリン組織化の土台として、光化学的に不活性で安価なシリカ微粒子に着目し、ポルフィリンをシリカ微粒子上に3次元的に組織化し、さらにフラーレンと共に酸化物半導体電極上に集積化することで、光電変換系を構築することを目指した。市販のアミノ基で修飾されたシリカ微粒子とポルフィリン活性エステルを反応させ、アミド結合によってポルフィリンをシリカ微粒子に固定化させることで、ポルフィリン修飾シリカ微粒子を作製した。光学顕微鏡写真から、マイクロ微粒子の表面がポルフィリン固定により、赤紫色に染まっていることが確認された。また、赤外スペクトルからは、アミド結合由来のピークが観測された。拡散反射吸収スペクトルでは、ポルフィリンのソレー帯のピークはクロロホルム中よりも少し長波長シフトしていることから、ポルフィリン同士が適度に相互作用していることが示唆された。以上より、ポルフィリンがシリカ微粒子表面上に化学修飾されていることがわかった。元素分析と表面積測定の結果から、ポルフィリン間の平均距離は、ポルフィリン間にフラーレン分子を挟み込んだ理想値よりも少し大きいことから、ポルフィリン修飾シリカ微粒子はフラーレンをポルフィリン間に取り込むことが可能である。修飾電極を用いて、3極系で光電変換特性を評価したところ、光電流発生効率は、フラーレンの濃度比が上がると共に上昇した。この値は、同程度のスペーサー鎖長を持つポルフィリン修飾金微粒子とフラーレン複合系における類似の実験条件下と比較して、約4倍高い。すなわち、シリカ微粒子を用いることで、ポルフィリン励起状態の失活を抑制し、光電流発生効率を大幅に向上することに成功した。また、シリカ微粒子を用いて、ドナー・アクセプターを電極上に組織化した光電変換系を初めて開発した。

在这项研究中，我们专注于光化学惰性和廉价的二氧化硅颗粒作为卟啉组件的基础，旨在通过在硅胶上三维组装卟啉，然后将它们与氧化物半径电气电极上的富勒烯组成。通过与卟啉活性酯的市售氨基反应，并通过将卟啉固定到二氧化硅颗粒中，制备了卟啉修饰的二氧化硅颗粒。光学显微照片证实，由于卟啉固定，微粒的表面被染色为紫色。此外，从红外光谱观察到源自酰胺键的峰。弥漫性反射吸收光谱表明，卟啉孔带的峰略微移至波长比氯仿中的峰值长，这表明卟啉相互作用中度相互作用。从上面可以发现，卟啉已在二氧化硅细颗粒的表面进行化学修饰。根据元素分析和表面积测量结果，卟啉之间的平均距离略大于将富勒烯分子夹在卟啉之间的理想值，因此卟啉修饰的硅质颗粒可以在卟啉之间掺入富勒烯。当使用三极系统的修饰电极评估光电转换特性时，光电流的产生效率随富勒烯浓度比的增加而提高。该值大约是在类似的实验条件下，在卟啉修饰的金颗粒中具有可比的间隔链长度和富勒烯络合物的相似实验条件。也就是说，通过使用二氧化硅细颗粒，抑制了卟啉激发态的失活，并大大提高了光电流的产生效率。此外，开发了第一个光电转换系统，其中使用二氧化硅细颗粒在电极上组织供体受体。

项目成果

Synthesis of Dendritic Branches With Peripheral Fullerene Subunits

具有外围富勒烯亚基的树枝状分支的合成

• 发表时间: 2006
• 期刊: Eur.J.Org.Chem. 2006・1
• 作者: T.Okada;K.Tanaka;M.Shiro;M.Shionoya;田中健太郎(分担);Ko Yoneda;Ko Yoneda;Keisaku Nakano;Hitoshi Kumagai;Keiichi Adachi;Keiichi Adachi;U.Hahn et al.
• 通讯作者: U.Hahn et al.

Photoinduced Electron Transfer in Langmuir-Blodgett Monolayers of Porphyrin-Fullerene Dyads

卟啉-富勒烯二元体 Langmuir-Blodgett 单分子层中的光诱导电子转移

• 发表时间: 2005
• 期刊: Langmuir 21・12
• 作者: T.Okada;K.Tanaka;M.Shiro;M.Shionoya;田中健太郎(分担);Ko Yoneda;Ko Yoneda;Keisaku Nakano;Hitoshi Kumagai;Keiichi Adachi;Keiichi Adachi;U.Hahn et al.;H.Imahori et al.;T.Vuorinen et al.
• 通讯作者: T.Vuorinen et al.

Photoinduced electron transfer in self-assembled monolayers of porphyrin-fullerene dyads on ITO

• DOI: 10.1021/la0500833
• 发表时间: 2005-07-05
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Chukharev, V;Vuorinen, T;Lemmetyinen, H
• 通讯作者: Lemmetyinen, H

化学フロンティア・ナノカーボンの新展開-(分担執筆)

化学前沿：纳米碳的新进展-（贡献者）

• 发表时间: 2005
• 作者: T.Okada;K.Tanaka;M.Shiro;M.Shionoya;田中健太郎(分担);Ko Yoneda;Ko Yoneda;Keisaku Nakano;Hitoshi Kumagai;Keiichi Adachi;Keiichi Adachi;U.Hahn et al.;H.Imahori et al.;T.Vuorinen et al.;V.Chukharev et al.;Y.Kobori et al.;T.Nagahara et al.;今堀 博 他
• 通讯作者: 今堀 博 他

Morphological and Spectroscopic Properties of Thin Films of Self-Assembling Amphiphilic Porphyrins on Hydrophilic Surface as Revealed by Scanning Near-Field Optical Microscopy

扫描近场光学显微镜揭示亲水表面自组装两亲性卟啉薄膜的形态和光谱特性

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Phys.Chem.B 109・42
• 作者: T.Okada;K.Tanaka;M.Shiro;M.Shionoya;田中健太郎(分担);Ko Yoneda;Ko Yoneda;Keisaku Nakano;Hitoshi Kumagai;Keiichi Adachi;Keiichi Adachi;U.Hahn et al.;H.Imahori et al.;T.Vuorinen et al.;V.Chukharev et al.;Y.Kobori et al.;T.Nagahara et al.
• 通讯作者: T.Nagahara et al.