光同調性分子膜を用いる光電変換デバイスの構築

利用光可调分子膜构建光电转换器件

• 批准号: 11167266
• 负责人: 山田 淳
• 金额: $ 2.24万
• 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 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11167266/
• 关键词: 光同調性分子膜; 単分子膜; 光電変換; 電子拡散効果; 交互積層法; ルテニウム錯体; ビオローゲン; 自己組織化単分子膜; 修飾電極; 光電流

電気化学的傾斜構造を持つ光同調性電子リレーユニットを二次元、三次元空間に配列させた分子組織系の構成により、カスケード的な光電子移動の実現ならびに電子拡散効果を利用した光電変換システムの構築する事を本研究の目的に研究を遂行した。主な成果は以下の通りである。(1)交互積層法による分子組織系の構成静電相互作用を活用した非共有結合による分子組織系の構成法について検討した。その結果、ポリカチオンとしてソフトな四級アンモニウム基をもつポリマーがふさわしい事が明らかとなった。一方アニオン色素には、スルホン酸基の数を1〜3個持つ色素について比較検討した結果スルホン酸基の数が少ない色素の方が積層化しやすいという興味深い結果が得られた。また色素の配向性について非線形工学の手法により評価した結果、双極子の配向画が40〜50゜であることも明らかにした。交互積層による三次元空間での規則的な分子配列構造が形成できる事が実証できた。(2)電子拡散性分子と光電変換電子供与体と電子受容体が1:0、1:1、1:2の組成比である光同調性ユニットを設計・合成した。ランプからの光をファイバーを通して修飾電極にあて、発生する光電流を比較検討した。その結果、電子受容体間での相互作用すなわち電子拡散効果により光電流効率が向上する事を見出した。(3)酸化チタン層を介する光同調性ユニットの合成と光電変換ITO電極表面にフラーレンを固定化し、引き続いてチタンブトキシド溶液に浸す事により酸化チタン層をフラーレンの上に作製した。更にポルフィリン溶液に浸す事により、ポルフィリンを固定化した。光電流の観測から、ポルフィリンとフラーレン間に電気化学的ポテンシャルがあり、光電子移動が起こる事を確認した。また、多段階の電気化学的傾斜構造を構成する事が高効率光電変換に重要である事も明らかにした。

The purpose of this study is to carry out research on the structure of electrochemistry tilt structure, photocoherence, electron scattering, two-dimensional and three-dimensional space alignment, molecular organization system, photoelectron movement and electron scattering effect. The main achievement is to pass through the following. (1)The composition of molecular organization system by the interaction layer method is discussed in detail by using electrostatic interaction and non-shared binding. The results of the study are as follows: The number of acid groups in one side of the pigment is 1 to 3. The results of comparison show that the number of acid groups in one side of the pigment is less than that of the pigment in the other side of the pigment. The results of the evaluation of the non-linear engineering method for the alignment of the pigment and the alignment of the dipole are 40 ~ 50. The regular molecular arrangement structure of alternating layers in three-dimensional space is formed. (2)The composition ratio of electron dispersive molecules to photoelectric conversion electron donors to electron acceptors is 1:0, 1:1, and 1:2. A comparison of the photocurrent generated by the modified electrode is made. As a result, the interaction between electron receptors, electron scattering effects, and photocurrent efficiency have been revealed. (3)Photoelectric conversion ITO electrode surface photocoherence synthesis of the acidified layer Immobilization of the acidified layer photocoherence synthesis of the acidified layer photoconductivity Immobilization of the polymer solution Photocurrent measurement, polarization, and electrochemistry are confirmed. The structure of multi-stage electrochemistry is important for high efficiency photoelectric conversion.

项目成果

S.Yamada et al.: "Precursor and Substituent Effects on the Alternate Adsorption of Polycation and Anionic Dyes as Studied by Harmonic Generation and Adsorption Spectroscopies"Journal of Photoscience. Vol.7. 9-13 (2000)

S.Yamada 等人：“通过谐波产生和吸附光谱研究聚阳离子和阴离子染料交替吸附的前体和取代基效应”《光科学杂志》。

S.Yamada: "A Study of Photoconversion Processes in Hybrid Nano-Organized Films Composed of Polymers and Photofunctional Dyes"Precision Polymers and Nano-Organized Systems, Bd., K.Kunitake,S.Nakahama,S.Takahashi and N.Toshima,Kodansha,Tokyo,Chapter V. 309-

S.Yamada：“由聚合物和光功能染料组成的混合纳米组织薄膜中的光转换过程的研究”精密聚合物和纳米组织系统，Bd.，K.Kunitake，S.Nakahama，S.Takahashi 和 N.Toshima，

S.Yamada: "Effects of spacer-chain length on the photoelectrochemical responses of monolayer assemblies with ruthenium tris(2,2'-bipyridine)-viologen linked disulfides"Thin Solid Films. Vol.350. 223-227 (1999)

S.Yamada：“间隔链长度对三（2,2-联吡啶）-紫精连接二硫化物单层组件光电化学响应的影响”固体薄膜。

H.Tokudome: "Magnitic Field Effects on Intramolecular Election Transfer of Triplet Excited Fullerene in a Fullerene-Phenothiazine Linked Compound"Proceedings of the 9th Tohwa University International Symposium. 319-322 (1999)

H.Tokudome：“富勒烯-吩噻嗪连接化合物中三重态激发富勒烯分子内选举转移的磁场效应”第九届东和大学国际研讨会论文集。

N.Terasaki: "Photochemical and Photoelectrochemical Properties of Monolayer Assemblies Consisting of Ruthenium Tris(2,2'-bipyrudine)-Viologen Linked and Nonlinked System"Proceedings of the 9th Tohwa University International Symposium. 327-330 (1999)

N.Terasaki：“由钌三(2,2-联吡啶)-紫罗碱连接和非连接系统组成的单层组件的光化学和光电化学性能”第九届东和大学国际研讨会论文集。