光電極反応の磁場制御

光电极反应的磁场控制

• 批准号: 11118257
• 负责人: 米村 弘明
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11118257/
• 关键词: 光電流; 修飾電極; 磁場効果; 希釈磁性半導体; 量子サイズ効果; 半導体超微粒子; フラーレン; 3重項ラジカル対

昨年度報告したCds超微粒子修飾電極における磁場効果(Δ=-3%)はポルフィリン-ビオローゲン修飾電極における磁場効果(Δ=15%:磁場による光電流の変化量)に比較して小さい。そこで、本年度は磁場効果の増大を図るために、II-VII族半導体のカチオンの部分を磁性イオンに置換した混晶、すなわち希薄磁性半導体に注目した。具体的には、CdSにMN^<2+>を含ませた希薄磁性半導体の超微粒子を用いて、光電流に対する磁場効果を検討した。また、励起3重項の量子収率が高く光物性が注目されているC_<60>を光増感剤として用い、磁場による影響の増大も図った。具体的には、フラーレン(C_<60>)-フェノチアジン(PH)連結化合物を電極に固定し、光電流に対する磁場効果について試みた。具体的には以下の研究を行った。1.Cd_<1-X>Mn_XS超微粒子の作成方法はCdS超微粒子と同様にAOT逆ミセルを用いて調整した。超微粒子をSAMを用いて金電極に固定して修飾電極を作成した。光照射を行うことで安定なアノード方向の光電流を観測できた。修飾電極に磁場印加(0.76T)すると、光電流の減少が観測できた。磁場による光電流の変化率(Δ)は-8%となった。これはCdS超微粒子の場合(-3%)より約2.5倍程度磁場の影響が大きくなった。この結果はスピンを持つMn^<2+>のために、光電流に及ぼす磁場の影響が増大されたと考えられる。また、超微粒子化してないCd_<1-X>Mn_XS修飾電極ではアノード方向の光電流は観測されたが、磁場効果は観測されなかった。従って、超微粒子化(量子サイズ効果)は光電流に対する磁場効果を観測するための必要条件である事がわかった。2.最初に、C_<60>-PH連結化合物のベンゾニトリル溶液をNd-YAGレーザー(532nm)で光励起して、過渡吸収スペクトル及び時間分解EPRを測定した。過渡吸収スペクトル測定では700nm付近の吸収(C_<60>の励起3重項(^3C_<60>^*))は消失し、新たに520nmの吸収ピーク(PH^+・)と600nm以上の吸収(C_<60>^-・)が観測された。さらに、ラジカル対に帰属される吸収の減衰速度定数(kd;s^<-1>)は磁場を加えると小さくなり、0.2T以上で一定値になった。電荷再結合反応がマーカス理論のトップ領域にあるにもかかわらず、この電荷分離状態は長寿命(130ns:0T)であった。これは逆電子移動反応がスピン多重度に支配されているためと考えられる。時間分解EPRの結果も上記の事を支持した。に、C_<60>-PH連結化合物と両親媒性分子の混合LB膜をITO透明電極に一層固定して修飾電極を作成した。修飾電極を光照射すると、安定なアノード方向の光電流が観測された。しかしながら、現在のところ光電流に対する明確な磁場効果は観測されていなかった。

In last year's report, the magnetic field effect (Δ=-3%) of Cds ultrafine particle modified electrode was relatively small compared with that of Cds ultrafine particle modified electrode (Δ=15%). This year, the magnetic field effect increased, and some of the magnetic field of II-VII semiconductors was replaced by mixed crystals. Specifically, CdS MN^<2+> is included in the application of ultra-fine particles in thin magnetic semiconductors, and the effect of photocurrent on magnetic fields is discussed. The quantum efficiency of excitation is high, and the optical property is high<60>. Specifically, the (C_<60>)-(PH) linking compound is used to immobilize the electrode and to test the magnetic field effect of the photocurrent. Specific research is conducted on the following topics. 1. The preparation method of Cd_<1-X>Mn_XS ultrafine particles is different from that of CdS ultrafine particles. Ultrafine particle SAM is made by fixing gold electrode and modifying electrode. Light irradiation is stable, and the photocurrent in the direction of light irradiation is stable. The decrease of photocurrent due to the magnetic field (0.76T) of the modified electrode was measured. The conversion rate of photocurrent in magnetic field (Δ) is-8%. In the case of CdS ultrafine particles (-3%), the influence of magnetic field is about 2.5 times greater. The results show that the influence of Mn^&lt;2+&gt;, photocurrent and magnetic field increases greatly. The ultra-fine particle-modified Cd_<1-X>Mn_XS electrode is used to measure the photocurrent in the opposite direction, and the magnetic field is used to measure the photocurrent in the opposite direction The necessary conditions for the measurement of photocurrent and ultra-fine particles (quantum particles) 2. The initial, C-PH<60>-linked compounds were determined by UV excitation, transient absorption and time-dependent decomposition EPR in Nd-YAG solution at 532nm. The absorption near 700nm (C<60>_excitation triplet (^3C_<60>^*)) disappeared, while the absorption at 520nm (PH^+·) and absorption above 600nm (C_<60>^-·) disappeared. The attenuation rate of absorption is constant (kd;s^<-1>), and the magnetic field is constant above 0.2T. The charge recombination theory has a long lifetime (130ns:0T). The reverse electron movement is reversed. The results of time decomposition EPR are recorded on the record. A <60>mixed LB film of C_(2-) H_(2-) H_(3-) H_(3-) H_(2-) H_(3-) H_(3-) H_(3-H_(3-) H_(3-) H_ The modified electrode is irradiated with light, and the photocurrent in the stable direction is measured. In the case of photocurrent, the magnetic field is clearly measured.

项目成果

Hiroaki Yonemura: "Effect of π-System on Long-Range Photoinduced Electron Transfer in Through-Ring α-Cyclodextrin Complexes of Carbazole-Viologen Linked Compounds"Tetrahedron Letters. 39. 6915-6918 (1998)

Hiroaki Yonemura：“π 系统对咔唑-紫精连接化合物的通环 α-环糊精复合物中长程光致电子转移的影响”四面体快报 39。6915-6918 (1998)。

Takashi Nakano: "Second-Harmonic Generation From Langmuir-Blodgett Monolayers of Ruthenium-Polypyridine Complexes with Different Number of Alphatic Tails"Nonliner Optics. Vol.22. 115-118 (1999)

Takashi Nakano：“具有不同数量阿尔法尾部的钌-聚吡啶复合物的 Langmuir-Blodgett 单分子层产生的二次谐波”非线性光学。

米村弘明: ""超分子構造と磁場による光誘起電子移動反応の制御""光化学. Vol.29. 20-25 (1998)

Hiroaki Yonemura：“通过超分子结构和磁场控制光诱导电子转移反应”，光化学第 20-25 卷（1998 年）。

Hiroaki Yonemura: ""Magnetic Field Effects on Photocurrent Responses from Modified Electrodes with CdS Nanoparticles""Electrochemistry. Vol.67. 1209-1210 (1999)

Hiroaki Yonemura：“磁场对 CdS 纳米粒子修饰电极光电流响应的影响”电化学。