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光エネルギー変換機能型セルロース超薄膜の創製

具有光能转换功能的超薄纤维素薄膜的制作

基本信息

批准号：
07J05739
负责人：
榊原圭太
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

セルロースの高機能性材料しての利用には高次構造の制御が重要であり、Langmuir-Blodgett(LB)法はそれを可能とする有望な方法である。本研究は、自己組織性と光誘起電子移動機能を期待して分子設計された高位置選択的置換セルロース誘導体からLB法により三次元ナノ超分子体を構築し、それらの電気的・光電気化学的性質を精査することにより、光電変換機能材料としての利用の可能性を検討したものである。前年度において、新規なセルロース誘導体、6-0-ポルフィリン-2,3-ジ-0-ステアロイルセルロースの優れた光電変換特性を見出している。本年度は更なる機能向上化を目的として、以下の成果を得た。(1)ポルフィリン環中心金属と光電流特性の関係について精査することで、光電流量子収率を約6倍向上させることに成功した。これはポルフィリン基の酸化電位及び水面上での単分子膜の安定性が量子収率に対して大きな影響を与えることを見出した。しかし、多層膜構造の外部量子収率が一層とほぼ同等であり、電子ホッピング機構を回避するLB多層膜の構築という新たな課題が生じた。そこで、(2)ポルフィリンセルロースとフラーレン(C60)を混合することで、一層あたりの量子収率を約4倍向上させるとともに、LB多層膜においても高い外部量子収率を実現した。これらの結果から、C60分子が電荷分離を促進するのみなちず、層間の電子キャリアとして電子移動を仲介する機能を見出した。セルロースを基盤とした光電変換素子は合成高分子で得られる特性値に匹敵ないしは凌駕したものである。今後、高機能化セルロース誘導体の特徴を活かした光エネルギー変換材料の開発に期待がもたれる。

The Langmuir-Blodgett(LB) method is a promising method for the utilization of high-performance materials. In this study, we are looking forward to molecular design, high-position selective substitution, LB method, three-dimensional supramolecular construction, electro-photochemistry, and the possibility of utilization of photo-electronic functional materials. In the past year, the new regulation of the photoelectric conversion characteristics of the 6-0-polyhedral inducer, 6-0-polyhedral inducer, and 6-0-polyhedral inducer was introduced. This year, the functions of the company have been upgraded, and the following achievements have been achieved. (1)The relationship between photocurrent characteristics and metal in the center of the ring was investigated carefully. The photocurrent quantum yield was about 6 times higher than that of the ring. The acidification potential of the polymer base and the stability of the polymer film on the water surface have great influence on the quantum efficiency. However, the external quantum yield of multilayer film structures is equal to that of one layer, and new issues arise in the construction of LB multilayer films that avoid the electronic chip mechanism. The quantum yield of a single layer is about 4 times higher than that of an LB multilayer film. As a result, the C60 molecule has the function of promoting charge separation and electron migration between layers. The photoelectric conversion element has been synthesized into a polymer. In the future, the characteristics of highly functional polymer inducers are expected to be developed in the future.