Elucidation of photoionization process in condensed phase by using multiple excitation and development to high-efficiency electron transfer process

通过使用多次激发和开发高效电子转移过程来阐明凝聚相中的光电离过程

基本信息

批准号：
21H01889
负责人：
宮坂博
金额：
$ 11.4万
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：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光誘起電子移動反応はエネルギー変換に深く関わる過程であり、その高効率化は重要な課題である。本研究では多重励起により生成した高位電子励起状態からのイオン化を利用し距離の離れた電子供与体－受容体間での電荷分離反応を進行させることで、(1)迅速かつ高収率に、 (2)高エネルギー、かつ (3) 再結合反応が遅い電荷分離状態の生成手法の開拓と確立を目的としている。2022年度は、以下の点から研究を行った。① 低エネルギーイオン化を可能とする特異電子状態の特定と機構解明：溶液中において、置換基を持たない芳香族化合物は迅速に（< 100 fs）光イオン化が進行するが、N,N－ジメチルアミノ基を有する芳香族化合物では、溶媒和の時間程度（数100 fsから数 ps）の時定数で光イオン化が観測される。2021年度に続きヘテロ芳香環化合物であるN-メチルベンゾカルバゾールの光イオン化を測定した結果、N-メチルカルバゾールでは“遅いイオン化過程”が見出されたが、より大きなN-メチルベンゾカルバゾールでは“遅いイオン化過程“は進行しない事が判明した。詳細を検討するためにワークステーションを導入し分子軌道計算を行ったところ、N-メチルベンゾカルバゾールイオン化の前駆体として考えられる高い電子状態としてRydbergのような軌道が見出されず、遅いイオン化に対するRydberg状態の寄与を支持する結果が得られた。② カチオン－電子間距離の見積もり：昨年度に開発したクーロン場内での拡散方程式の数値解析プログラムを用いて、極性および無極性溶媒中の実測のイオン化状態の時間変化の解析を行った。その結果、極性溶媒中でも溶媒和前の短時間では低極性溶媒中のように、大きなクーロン引力と電子の移動度が効果的に作用し、放出直後の電子の極大距離や分布が変化し、その後のジェミネート対の時間変化に影響を与えていることが判明した。

光诱导电子转移反应是与能量转换密切相关的过程，提高其效率是一个重要问题。在本研究中，我们利用多次激发产生的较高能级电子激发态的电离来进行相距较远的电子供体和受体之间的电荷分离反应，目的是开发和建立分离方法。产生电荷分离态，(2)具有高能量，(3)具有缓慢的复合反应。 2022年，我们从以下几个方面进行了研究。 ① 识别能够实现低能电离的独特电子态并阐明其机理：在溶液中，不带取代基的芳香族化合物发生快速光电离（< 100 fs），但在含有 N,N-二甲基氨基基团的芳香族化合物中，观察到光电离时间常数与溶剂化时间相当（几个 100 fs 到几个 ps）。从2021年开始，我们测量了杂芳族化合物N-甲基苯并咔唑的光电离，发现N-甲基咔唑具有“缓慢的电离过程”，但较大的N-甲基苯并咔唑却具有“缓慢的电离过程”。电离过程没有进行。当我们安装工作站并进行分子轨道计算来研究细节时，我们发现没有发现类里德伯轨道可以被视为N-甲基苯并咔唑电离的前体。结果支持了这一贡献。 ② 阳离子-电子距离的估计：利用去年开发的库仑场扩散方程数值分析程序，分析了极性和非极性溶剂中实测电离态的时间变化。结果，即使在极性溶剂中，在溶剂化前的短时间内，大的库仑吸引力和电子迁移率也与低极性溶剂中一样有效地发挥作用，在释放后立即改变电子的最大距离和分布，然后发现这会影响成对的时间变化。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

One- and multi-photon cycloreversion reaction dynamics of diarylethene derivative with asymmetrical structure, as revealed by ultrafast laser spectroscopy.

超快激光光谱揭示了具有不对称结构的二芳基乙烯衍生物的单光子和多光子环化回复反应动力学。

DOI：
10.1039/b818591c
发表时间：
2009-03-31
期刊：
Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子：
0
作者：
Y. Ishibashi;Masayuki Mukaida;M. Falkenström;H. Miyasaka;S. Kobatake;M. Irie
通讯作者：
M. Irie

Photochemical Processes in Higher Excited States Produced by Multiphoton Absorption and Multiple Excitation in the Condensed Phase

凝聚相中多光子吸收和多次激发产生的更高激发态的光化学过程

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroshi Miyasaka
通讯作者：
Hiroshi Miyasaka

超短パルスレーザーによる凝縮相分子系の多重光子応答過程の研究

超短脉冲激光凝聚相分子体系多光子响应过程研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮坂　博
通讯作者：
宮坂　博

多重励起技術による光誘起電荷分離状態の計測と形成

使用多重激发技术测量和形成光生电荷分离态

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
五月女光; 宮坂博
通讯作者：
宮坂博

Direct Determination of Molar Absorption Coefficients of Several Molecules in the Lowest Excited Singlet States

直接测定最低激发单线态下几个分子的摩尔吸收系数

DOI：
10.1007/s43630-021-00104-z
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masafumi Koga; Hikaru Sotome; Naoki Ide; Syoji Ito; Yutaka Nagasawa; Hiroshi Miyasaka
通讯作者：
Hiroshi Miyasaka