Photon Upconversion through Toroidal Interactions

低エネルギー光を高エネルギー光に変換するフォトンアップコンバージョンにおいて、三重項三重項対消滅を経る機構が最も実用性の高いものと期待されている。この機構では増感剤からのエネルギー伝達、色素間のエネルギー移動と励起色素２分子の衝突、生成する高励起一重項状態からの発光などの多段階プロセスが関与し、その各プロセスの精密制御が重要である。しかしながら高効率フォトンアップコンバージョンを実現する最適な色素配列の指針はいまだ確立されていない。本研究では、ドーナツ状にπ系がつながった、いわゆるトロイダル相互作用を示すことが知られているヘキサアリールベンゼン誘導体を基盤骨格とした実証実験により、そのエネルギー移動効率の最適化により、フォトンアップコンバージョンの高効率化に資する新しい分子設計の設計指針を得ることを目的としている。本年度は、いくつかのヘキサアリールベンゼン誘導体において、側鎖アリール基のプロペラ様の動的な構造が様々な物性にどのような影響を与えるかを検討した。例えば、側鎖アリール基の中心のベンゼンに対するねじれ運動について、外部因子となる溶媒極性や粘度、その形状などにより、その安定角とダイナミズムに応じたオプティカル、並びにキロプティカル特性が変調可能であることが明らかとなった。特に、左右のねじりの方向を制御できるプロペラキラリティーを発現可能であることを明らかとした。このような動的な物性を中心とする一部の成果に関しては、学会発表、論文発表等で公表した。今後は各種分光法によってその挙動の詳細を明らかとするとともに、引き続きアップコンバージョンに資する誘導体の合成へと展開する。

低エネルギー光を高エネルギー光に変換するフォトンアップコンバージョンにおいて、三重項三重項対消滅を経る機構が最も実用性の高いものと期待されている。この機構では増感剤からのエネルギー伝達、色素間のエネルギー移動と励起色素２分子の衝突、生成する高励起一重項状態からの発光などの多段階プロセスが関与し、その各プロセスの精密制御が重要である。しかしながら高効率フォトンアップコンバージョンを実現する最適な色素配列の指針はいまだ確立されていない。本研究では、ドーナツ状にπ系がつながった、いわゆるトロイダル相互作用を示すことが知られているヘキサアリールベンゼン誘導体を基盤骨格とした実証実験により、そのエネルギー移動効率の最適化により、フォトンアップコンバージョンの高効率化に資する新しい分子設計の設計指針を得ることを目的としている。本年度は、いくつかのヘキサアリールベンゼン誘導体において、側鎖アリール基のプロペラ様の動的な構造が様々な物性にどのような影響を与えるかを検討した。例えば、側鎖アリール基の中心のベンゼンに対するねじれ運動について、外部因子となる溶媒極性や粘度、その形状などにより、その安定角とダイナミズムに応じたオプティカル、並びにキロプティカル特性が変調可能であることが明らかとなった。特に、左右のねじりの方向を制御できるプロペラキラリティーを発現可能であることを明らかとした。このような動的な物性を中心とする一部の成果に関しては、学会発表、論文発表等で公表した。今後は各種分光法によってその挙動の詳細を明らかとするとともに、引き続きアップコンバージョンに資する誘導体の合成へと展開する。