Creation of open-shell nonlinear optical molecular systems based on the generation, transport and transformation of singlet and triplet excitons

基于单线态和三线态激子的产生、传输和转换创建开壳非线性光学分子系统

• 批准号: 18H01943
• 负责人: 中野 雅由
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H01943/
• 关键词: 一重項分裂; 非線形光学; 開殻性; エキシトン; 一重項-三重項変換; 分子集合系; ダイナミクス; ダイナイミクス; １重項-3重項変換; 三重項-三重項消滅; 一重項＆三重項変換; 三重項–三重項消滅; 一重項&-三重項変換

本年度は、昨年度に引き続き、窒素と硫黄を置換したバタフライ型のアセンについて、量子化学計算、励起子動力学シミュレーション、Marcus理論を用いてSF-induced-NLO物性の検討を行った。その結果、これらの系は、効率的なSFのエネルギーレベル整合条件を満たし、典型的なSF分子であるペンタセンよりも優れた3次NLO特性（2次超分極率γ）を示すことがわかった。また、様々なスリップ積層二量体モデルについて、相関三重項対[1(TT)]状態のSF速度とγを調べた。比較的大きな1(TT)収率を持つパッキングでは、1(TT)状態のγ/モノマーが大幅に増加することが観測され、以前の研究で得られた設計指針とよく一致している。特に、ヘテロ原子を含むバタフライ型のアセンは、他の系に比べてγ/monomerが大きく増加していることがわかった。今回得られた結果は、効率的なSF誘起NLO材料の設計指針の構築に貢献するとともに、バタフライ型アセンが従来のNLOシステムを超える可能性があることを示している。SFダイナミクスの方法論に関しては、結晶場効果について古典分極力場を用いた計算法を導入し、相対緩和因子を用いた解析法の開発に成功した。以上により、ミクロからマクロに亘るSF現象の計算解析手法が確立したため、より包括的・総合的なSFの新しい発現・制御機構や物質設計原理の発見のために最終年度前年度申請をおこない、採択された。合成実験サイドでは、アントラセン環同士を分子内で空間的に近接させた分子の合成を行い、その光物性について調べた。光学物性測定実験サイドでは、マルチラジカル性固体のNLO特性ついて、ラジカル性分子微結晶の二光子吸収スペクトル特性の再現性確認を行い、前年度の結果との整合性を確認した。これらの結果は、新たに採択された基盤Bにおいて新規SF系の観点からより詳細な機構解明に繋がると期待される。

This year, we conducted a study of SF-induced-NLO properties using quantum chemical calculations, excitation dynamics, and Marcus theory. The results show that the SF molecular structure is optimized for the 3rd order NLO characteristic (2nd order superpolarization γ). The SF velocity of [1(TT)] state is adjusted by the correlation triplet. Compared with the large 1(TT) acquisition rate, the 1(TT) state γ/γ increased significantly, and previous studies found that the design guidelines were consistent. Special, atomic, and other systems are more complex than gamma/monomer. The results of this study indicate that SF contributes significantly to the design of NLO materials. The methodology of SF is related to the development of crystal field theory and classical component field theory. The calculation and analysis method of SF phenomenon is established, including the new development of SF, the control mechanism and the development of material design principle, and the annual application before the final year. The synthesis of molecules is carried out in close proximity to the molecular space, and the optical properties of the molecules are modulated. Optical property measurement was carried out to confirm the reproducibility of NLO characteristics of solid, two-photon absorption characteristics of solid molecular crystallites, and the conformity of results of previous years. The results of this study are as follows: (1) The new structure of SF system is as follows:

项目成果

Diindenoanthracene Diradicaloids Enable Rational, Incremental Tuning of Their Singlet-Triplet Energy Gaps

• DOI: 10.1016/j.chempr.2020.02.010
• 发表时间: 2020-06-11
• 期刊: CHEM
• 影响因子: 23.5
• 作者: Dressler, Justin J.;Cardenas Valdivia, Abel;Haley, Michael M.
• 通讯作者: Haley, Michael M.

反芳香族化合物テトラシクロペンタテトラフェニレンの二量体における開殻性、芳香族性、非線形光学特性の理論研究

反芳香族化合物四环戊四亚苯基二聚体的开壳层性质、芳香性和非线性光学性质的理论研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 杉浦亮介;岸亮平;永海貴識;戸部義人;中野雅由
• 通讯作者: 中野雅由

[2Fe-2S]フェレドキシン活性中心の酸化還元電位と水素結合の効果に関する理論研究

[2Fe-2S]铁氧还蛋白活性中心氧化还原电位和氢键效应的理论研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Ichiro Hisaki;Qin Ji;Kiyonori Takahashi;Norimitsu Tohnai;Takayoshi Nakamura;冨永萌・寺本玲奈・北河康隆・中野雅由;江良伊織・寺本玲奈・青木笙悟・多田隼人・北河康隆・中野雅由
• 通讯作者: 江良伊織・寺本玲奈・青木笙悟・多田隼人・北河康隆・中野雅由

Theoretical study on electronic structures of redox catalysts: [Ru(bpy)2(pbn)]2+ and [Ru(bpy)2(bpp)]2+

氧化还原催化剂[Ru(bpy)2(pbn)]2和[Ru(bpy)2(bpp)]2电子结构的理论研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Eduardo Gomez;Maria Rosaria di Nunzio;Miquel Moreno;Ichiro;Hisaki;Abderrazzak Douhal;寺本玲奈・青木笙悟・江良伊織・多田隼人・北河康隆・中野雅由
• 通讯作者: 寺本玲奈・青木笙悟・江良伊織・多田隼人・北河康隆・中野雅由

ビス(ジピリナト)錯体の光物性の金属イオン種依存性についての理論研究

双联吡啶配合物光物理性质金属离子种类依赖性的理论研究

• 发表时间: 2018
• 作者: 青木笙悟・北河康隆・多田隼人・江良伊織・中野雅由