フラーレン誘導体のレーザー誘起電荷分離過程の近赤外過渡吸収法による研究

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フラーレンは様々な電子ドナーと光誘起電子移動を行うが、π共役系が発達したオリゴチオフェン、ポルフィリン等を電子ドナーとして用いた光誘起電子移動系は長寿命の電荷分離状態を生成し、光起電デバイスへの応用という観点から注目されている。オリゴチオフェンの両端にポルフィリンとフラーレンが結合した、ポルフィリン-オリゴチオフェン-フラーレン三元系の光誘起電荷分離過程の解明を行った。この系では、オリゴチオフェンは電子ドナーとして、またポルフィリン-フラーレン間の分子ワイヤーとして働くと期待される。オリゴチオフェン部位にクラウンエーテルを導入することにより、適切なイオン存在下、クラウンエーテルの金属イオン包摂に伴う構造変化がオリゴチオフェンのπ共役長を制御すると期待された。蛍光寿命測定、ナノ秒レーザーフラッシュホトリシス法による電荷分離挙動の測定から、金属イオン添加という単純な操作により、電荷分離のOn-Offが可能であることが判明した。一方、ポルフィリンの変わりに、共役長の異なるオリゴチオフェンを用いた、オクタチオフェン-テトラチオフェン-フラーレン連結系の光誘起電荷分離測定を行った。光励起後、フラーレンと近接するテトラチオフェン間での光電荷分離が高収率で起こり、その後オリゴチオフェン間の段階的な電子移動と、フラーレン間との電荷再結合過程が競争していることが判明した。オリゴチオフェンの並びを変えたテトラチオフェン-オクタチオフェン-フラーレン連結系でも同様の結果を得た。