電磁誘起透明化による有機分子集合体－量子光結合系の量子ダイナミクスの理論研究

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本年度は、複数の制御光を同時に照射した際の分子集団中の電磁誘起透明化の実現可能性を新たに検討した。複数の吸収ピークにおいて同時に電磁誘起透明化を起こすことが可能であれば、従来以上に操作性の高い光スイッチングデバイスへの応用が実現できると期待される。結果として、予想とは異なり、従来に見られなかった特異な吸収スペクトルの変化が複数制御光の同時照射により誘起されることが判明した。制御光複数照射による光学応答特性の制御研究は殆ど例がなく、そのメカニズムも未解明では有るが、外部光照射を利用した物質の吸収強度の新規制御法として今後の発展が期待できるものと考えられる。また、電磁誘起透明化の分子系への適用を目指して、電磁誘起透明化に最適とされるA型三準位をもつ新規分子群の探索も行った。過去の研究において指摘したように、HOMO-1とHOMO、LUMOとLUMO+1がそれぞれ近縮重したテトララジカル的な性質をもつ分子は一重項第一励起状態が光学禁制になりやすいため、A型準位の分子を実現する可能性が高いと予想される。そこで、二種類のアセンを部分骨格にもちテトララジカル性を有すると期待されるPentalenodiacene(PDA)の電子状態を量子化学計算により解析した結果、この分子群は実際にA型三準位をとることが確認された。これは、軌道準位と分子の幾何構造の観点から電磁誘起透明化の実現を指向した初めての例であり、今回考慮した系以外にも、様々なテトララジカル的な性質をもつ分子においてA型三準位を見いだせるものと予想される。また、PDAをはじめとする種々の一重項開殻分子系の電子状態解析から、化学結合強度の指標であるジラジカル因子が次世代高性能太陽電池の鍵として期待されているシングレットフィッションを高効率に起こす分子系の設計において有用であることを明らかにした。この結果は励起状態の性質と基底状態の開殼性との相関を利用した新規機能性分子設計指針の構築、及びその発展に寄与するものと期待される。