Development and application of new structural analysis on the light-induced radical pair by time-resolved electron spin resonance spectroscopy

时间分辨电子自旋共振光谱光诱导自由基对新结构分析的开发与应用

• 批准号: 17J01125
• 负责人: 長嶋 宏樹
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01125/
• 关键词: 電子スピン共鳴(EPR/ESR); 一重項分裂; ラジカルペア; 光化学; 電荷分離; スピン変換; 構造解析; 電子スピン分極イメージング; クリプトクロム; 時間分解電子スピン共鳴; シングレットフィッション; 五重項状態; 電子スピン共鳴

一重項分裂（singlet fission，SF）は一つの励起一重項状態から2つの三重項状態を形成する反応で、太陽電池の効率を引き上げる方法として注目されている。SFはスピン許容遷移であり、まず一重項状態の三重項励起子ペア1(TT)が形成される。次にそれが五重項状態5(TT)へと変換され、実際に時間分解電子スピン共鳴(TREPR)法で観測されている(Weiss et al., Nature Physics 2017, Tayebjee et al., Nature Physics 2017)。多重励起子が五重項状態を形成することは重要で、S0 + S0状態への失活や、逆反応である三重項三重項消滅(TTA)によるS1 + S0状態の再生が、一重項状態1(TT)の場合と比べてより抑制されている。そのため1(TT)から5(TT)へのスピン変換は太陽電池、発光デバイス、アップコンバージョン材料などの応用への鍵となる過程であり、スピン変換機構の解明が重要である。本研究では, 時間分解電子スピン共鳴計測を行い、五重項状態の形成を確認した。凝集体や結晶においては, 三重項励起子対が分子のオーダーした領域においてピコ秒-ナノ秒のスケールで移動することにより、全体として一重項状態にあった励起子対から五重項状態励起子対へと変換するS-Qミキシング(一重項-五重項混合)反応が起こっていると提案した。このような機構は溶液における凝集体や金ナノ粒子表面にSF材料を結合させたような系において重要であることを明らかにした. またSF材料の二量体における五重項状態の観測から、励起子が動かない系で五重項形成が一種の緩和効果によるとするモデルを提案した. 以上の成果をThe Journal of Physical Chemistry Cなどにおいて発表した.

Singlet fission (SF) is a method for exciting single-term state, forming triplet state and attracting attention to solar cell efficiency. SF allows the transition of the triplet excitation to 1(TT). (Weiss et al., 2001). The time resolved electron resonance (TREPR) method is used to measure the quintuple state 5(TT). Nature Physics 2017, Tayebjee et al., Nature Physics 2017)。Multiple excitation starts with quintuple state formation, S0 + S0 state inactivation, inverse excitation starts with triplet term elimination (TTA), S1 + S0 state regeneration, and simplex state 1(TT). It is important to understand the process of conversion of solar cells, light-emitting materials, and conversion mechanisms. In this study, the formation of quintuple states was confirmed by time-resolved electron resonance measurements. Condensed group crystallization, triplet excitation, molecular field, second-second shift, all-singlet state, triplet excitation, quintet state, excitation, transformation, S-Q equation (single-quintet mixture), reverse excitation, The structure of the solution is concentrated on the surface of the particles, and the material is combined with the material. The quintessential state of SF material is measured and excited, and the quintessential state is formed as a relaxation effect. The Journal of Physical Chemistry C.

项目成果

EPR and ENDOR studies on geometry of the reaction intermediates

反应中间体几何形状的 EPR 和 ENDOR 研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Nagashima Hiroki;Kawaoka Shuhei;Akimoto Seiji;Tachikawa Takashi;Matsui Yasunori;Ikeda Hiroshi;Kobori Yasuhiro;長嶋宏樹
• 通讯作者: 長嶋宏樹

Spin conversion of the singlet-fission-born multiexciton in the amorphous aggregates

非晶聚集体中单重态裂变产生的多激子的自旋转换

• 发表时间: 2018
• 作者: H. Nagashima;S. Kawaoka;S. Akimoto;T. Tachikawa;Y. Matsui;H. Ikeda;Y. Kobori
• 通讯作者: Y. Kobori

TREPR法によるシングレットフィッションにおける五重項状態の生成機構

TREPR方法研究单重态裂变五重态的生成机制

• 发表时间: 2018
• 作者: 長嶋宏樹;河岡秀平;秋本誠志;立川貴士;松井康哲;池田浩;小堀康博
• 通讯作者: 小堀康博

The quintet state generation process via inter- and intra-molecular singlet fission

通过分子间和分子内单重态裂变的五重态生成过程

• 发表时间: 2019
• 作者: Hiroki Nagashima;Yasunori Matsui;Shuhei Kawaoka;Seiji Akimoto;Takashi Tachikawa;Hiroshi Ikeda;Yasuhiro Kobori,
• 通讯作者: Yasuhiro Kobori,

Dimeric Structure of the Blue Light Sensor Protein Photozipper in the Active State

活性状态下蓝光传感器蛋白光电拉链的二聚体结构

• DOI: 10.1021/acs.biochem.7b01045
• 发表时间: 2017
• 期刊: Biochemistry
• 影响因子: 2.9
• 作者: Ozeki Kohei;Tsukuno Hiroyuki;Nagashima Hiroki;Hisatomi Osamu;Mino Hiroyuki
• 通讯作者: Mino Hiroyuki