液滴からの溶媒脱離で生成する微小固体を利用した未知の電子励起状態の検出

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初年度の研究において,微小液滴を利用することにより,自己吸収の影響を受けない発光分光スペクトルの観測装置を構築し,溶質分子会合体(ピレン微小個体)からの発光スペクトルの観測に成功した。本年度は,同装置を利用して,混合溶質会合体中での電子エネルギー移動速度定数を決定する研究を行った。具体的には,エタノール液滴中におけるピレン分子からペリレン分子への電子エネルギー移動過程を対象とした。ピレンとペリレンは,いずれも大きな光吸収係数を有する分子であるが,光吸収波長が異なっている。例えば320nm付近で,ピレンが大きい光吸収係数(ε=3×10^4M^<-1>cm^<-1>)をもつのに対し,ペリレンはほとんど光を吸収しない。この特徴を利用して,ピレン/ペリレン混合エタノール液滴中のピレン分子のみを,YAGレーザ励起の色素レーザ(320nm)により光励起した。レーザ光照射後の発光スペクトルには,ピレンモノマーおよびピレンエキシマーからの発光に加えて,ピレンからペリレンへ電子エネルギーが移動したことを示すペリレンモノマー発光も現れた。発光分光スペクトル強度分布のペリレン濃度依存性を測定し,ピレンからペリレンへの電子エネルギー移動の速度を決定すると同時に,同エネルギー移動過程が,ピレンエキシマー生成過程に比べて15倍速いことを明らかにした。ピレン/ペリレン系の電子エネルギー移動過程は初めて観測されたものではないが,微小液滴を用いることで,自己吸収の影響が実験的に解消でき,解析が簡略化されたことで,信頼度の高いエネルギー移動速度を決定することが可能となった。溶質会合系のエネルギー移動過程の速度論的研究に微小液滴を利用するという新しい方法は,今後の光化学における新展開をもたらすものと期待される。