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

电磁诱导透明有机分子组装量子动力学-量子光耦合系统的理论研究

基本信息

批准号：
10J01539
负责人：
南拓也
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

今年，当多个对照灯同时受照射时，我们新研究了分子组电磁诱导的透明度的可行性。如果可以同时在多个吸收峰下同时执行电磁诱导的透明度，则可以预计可在可操作性更高的光学开关设备上的应用比以前更高。结果，与预测不同，发现以前没有看到的吸收光谱的奇异变化是由多个控制灯的同时辐照引起的。尽管几乎没有通过照射多个受控灯来进行有关光学响应特征的控制研究的例子，但这种机制尚不清楚，但人们认为可以将未来的发展作为一种使用外部光照射控制物质吸收强度的新方法。此外，为了将电磁诱导的透明度应用于分子系统，我们还搜索了一组具有A型三个水平的新分子，这被认为是电磁诱导的透明度的最佳选择。正如先前的研究中所指出的那样，具有homo-1和homo，lumo和lumo+1的四个自由基特性的分子每个人都容易在Singlet首次激发态下进行光学禁止，并且预计它们很可能很可能与A级级别实现分子。因此，通过量子化学计算分析了预期具有两种类型的assenes的四方特性的丙烯二环烯（PDA）的电子状态，并且已经证实，这组分子实际上将A-Type占三个水平。这是从轨道水平的角度和分子的几何结构中实现电磁诱导的透明度的第一个例子，并且可以预期，在本文中考虑到的系统以外的各种四方特性的分子中，A型三个水平可以找到三个水平。此外，从包括PDA在内的各种单螺式壳分子系统的电子状态分析中，已经揭示出，这是化学键强度的指标的Diradical因子对产生单链鱼的分子系统的设计很有用，这些分子系统预计将是下一代高性能溶细胞的关键，具有高效率。预计该结果将有助于使用新型功能分子设计指南的构建和开发，该指南利用激发态的性质与基态的开放性之间的相关性。