光電変換機能を精密にプログラム化した超分子集合体の創製と応用

具有精确编程光电转换功能的超分子组装体的创建和应用

• 批准号: 12J07312
• 负责人: 酒井 隼人
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J07312/
• 关键词: コロネンイミド; ポルフィリン; 分子集合体; 水素結合; 光エネルギー変換; 自己組織化

エネルギー問題に対する地球規模的な議論の高まりに関連し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換は関心が高い。しかし、同分野では真空蒸着やスピンコートによる有機薄膜形成や基板加熱による薄膜内のグレインの制御と恣意的なトップダウン法が主流である。したがって、特性向上は実験現場のテクニカルな要素が色濃く、新戦略に基づく分子集積技術の開発は課題である。この点を克服するため超分子的手法に着目し、効率良い光電変換機能を引き出すために、光電変換プロセス、光吸収と励起子拡散、電子供与体Dと電子授与体A界面での電荷分離、外部電場によるキャリア移動という異なる複数の役割を連続的に発現可能なDとAが層分離・共役した集積体の構築を目指す。そこで平面性有機色素のカラム状集積能に着目し、ポルフィリン(D)とコロネンイミド(A)を用いることとした。そこで、まず水素結合形成可能なポルフィリン及びコロネンイミド体を合成した。次に、合成した分子間での電子移動特性について各化合物のサイクリックボルタンメトリ測定を通して行った。その結果、電荷分離状態はポルフィリンの励起状態よりも安定であったことから、ポルフィリン励起により、電子移動は生じることが示唆された。次に本集積体構築の鍵となる水素結合形成について^1HNMRのtitration実験によって検討した。コロネンイミド体を一定濃度とし、ポルフィリンを添加していったところ、コロネンイミドのイミド基上のプロトンに対応するシグナルのシフトが観測された。よってD分子とA分子間での水素結合形成を確認した。最後に高次組織体構築の検討を行った。D分子とA分子を良溶媒に1対1の割合で溶解し、無極性溶媒に投入した。調整した溶液をTEMグリッドに滴下し観察した。形状は各単量体の時には観察されなかったため、D-A混合分子から構成されていると示唆された。

随着对能源问题的全球辩论日益增长，将光能量转换为电能的光电转换引起了人们的兴趣。然而，在这个领域，主流是通过真空沉积和自旋涂层形成有机薄膜的形成，以及通过加热底物和任意自上而下的方法在薄膜内的晶粒控制。因此，改善属性受到实验领域的技术要素的强烈影响，基于新策略的分子整合技术的发展是一个挑战。 To overcome this point, we focus on supramolecular methods, and in order to bring out the efficient photoelectric conversion function, we aim to construct an integrated body in which D and A can continuously express multiple different roles: photoelectric conversion processes, light absorption and exciton diffusion, charge separation at the interface of electron donor D and electron donor A, and carrier movement by an external electric field.因此，使用了关注平面有机染料，卟啉（D）和冠状酰亚胺（A）的柱状积累能力。因此，首先，合成了能够形成氢键的卟啉和冠状酰亚胺。接下来，通过每种化合物的循环伏安法测量值测量合成分子之间的电子传递特性。结果，电荷分离态比卟啉的激发态更稳定，这表明当发生卟啉激发时发生电子转移。接下来，通过 ^1HHMR的滴定实验研究了氢键形成，这是该积累的建造的关键。当将冠状酰亚胺产物保持恒定浓度并添加卟啉时，观察到与冠状酰亚胺酰亚胺基团上质子相对应的信号的变化。因此，确认了D分子与A分子之间的氢键形成。最后，我们研究了高阶组织的构建。将D和A分子以1：1的比例溶解在良好的溶剂中，然后倒入Acolar溶剂中。将准备的溶液滴入TEM网格并观察到。在每个单体时未观察到该形状，表明它由混合D-A分子组成。

项目成果

光エネルギー変換機能を有する新規コロネンイミドーポルフィリン分子集合体の構築と光物性

具有光能转换功能的新型晕苯酰亚胺卟啉分子组装体的构建及光学性质

• 发表时间: 2013
• 作者: Taku Hasobe;Havato Sakai、Kentaro Mase;Kei Ohkubo;Shunichi Fukuzumi,;酒井隼人・大久保敬・福住俊一・羽曾部卓
• 通讯作者: 酒井隼人・大久保敬・福住俊一・羽曾部卓

Remarkable Enhancement of Photocatalytic Hydrogen Evolution Efficiency Utilizing An Internal Cavity of Supramolecular Porphyrin Hexagonal Nanocylinders Under Visible-Light Irradiation

• DOI: 10.1021/jp400381h
• 发表时间: 2013-03-07
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Hasobe, Taku;Sakai, Hayato;Fukuzumi, Shunichi
• 通讯作者: Fukuzumi, Shunichi

三重水素結合部位を有するコロネンイミド誘導体の合成とホストーゲスト型分子集合体の展開

具有氚键位点的晕苯酰亚胺衍生物的合成及主客体分子组装体的开发

• 发表时间: 2012
• 作者: Taku Hasobe;Havato Sakai、Kentaro Mase;Kei Ohkubo;Shunichi Fukuzumi,;酒井隼人・大久保敬・福住俊一・羽曾部卓;酒井隼人・羽曾部卓
• 通讯作者: 酒井隼人・羽曾部卓