時間分解赤外分光による遷移金属錯体の光化学過程の解明

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本研究は、時間分解赤外分光(TR-IR: Time-resolved infrared spectroscopy)によって遷移金属錯体の光化学過程のメカニズムを解明し、光触媒などの遷移金属錯体を活用した光エネルギー変換材料の高機能化に向けた設計指針を確立することを目的としている。本年度は、下記の三つのテーマについて研究を行った。第一の研究テーマとして、前年度より引き続き、水素発生光触媒への応用が期待される平面型白金錯体オリゴマーの光励起状態ダイナミクスの解明に取り組んだ。本年度は、白金錯体水溶液の詳細なTR-IRスペクトル測定を行い、量子化学計算の結果と比較することによって光励起状態の同定を行った。その結果、二量体と三量体の光励起状態のTR-IRスペクトルシミュレーション結果の和が、測定されたTR-IRスペクトルをよく再現することが明らかになった。このことは、白金錯体水溶液を光励起すると比較的長寿命の二量体及び三量体の光励起状態が形成され、それらが光反応過程などにおいて重要な役割を果たすことを示している。第二の研究テーマとして、前年度より引き続き、光捕集系への応用が期待されるリング状レニウム多核錯体の分子内励起エネルギー移動過程の解明に取り組んだ。 本年度は、新たに合成された複数のレニウム錯体を含むリング状レニウム多核錯体を対象として系統的にTR-IR測定を行った。その結果、分子構造と分子内励起エネルギー移動速度の相関に関する知見を得ることができた。本年度は、第三の研究テーマとして、熱活性型遅延蛍光によって駆動する有機EL発光材料の光励起状態ダイナミクスの解明にも研究を展開した。時間分解分光と量子化学計算を組み合わせることで、光励起状態における分子構造変形を明らかにし、熱活性型遅延蛍光過程に分子構造変形が重要な役割を果たすことを示した。