一重項分裂性超分子の創出と光線力学的反応への応用

单线态可裂变超分子的创建及其在光动力反应中的应用

基本信息

批准号：
19J23671
负责人：
深谷菜摘
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，水媒体中において優れた一重項分裂特性を示すπ共役分子集合体の創出を目的としている．これまで，一重項分裂が期待されるジケトピロロピロール（DPP）集合体に着目し，種々のスペクトル測定および顕微鏡観察により両親媒性DPP誘導体の集合特性を評価してきた．その結果，加熱後に急冷すると準安定状態であるナノ粒子状集合体を形成し，誘導期を伴いながらシート状集合体へ転移することを見出した．2021年度は，両親媒性DPP誘導体がナノ粒子状集合体およびシート状集合体を形成する機構について理解を深めるため，親水基の長さが異なる両親媒性DPP誘導体を新たに合成し，その集合特性を評価した．水媒体中におけるシート状集合体に対して良溶媒を加えながら吸収スペクトルを測定した結果，短い親水基を有する両親媒性DPP誘導体は単分散状態へ分解したのに対し，親水基を長くするとシート状集合体からナノ粒子集合体への転移が確認された．続いて，シート状集合体のサイズ制御に向けて，準安定なナノ粒子状集合体を用いて種重合に取り組んだ．超音波処理により調製したシート状集合体を種として用い，加熱冷却処理により速度論的かつ選択的に調製したナノ粒子状集合体に添加したところ，直ちにシート状集合体へ転移することがわかった．さらに，シート状集合体とナノ粒子状集合体の比率を変えて混合することにより，シート状集合体のサイズ制御を達成した．これらの結果は，水媒体中における種重合の実現において親水基と疎水基の精密な分子設計が重要であることを示している．集合体のサイズが光誘起ダイナミクスに及ぼす効果について知見を得るためフェムト秒過渡吸収分光測定を行った．その結果，サイズの異なるシート状集合体において同様のコヒーレントな分子振動が確認され，種重合により均質な集合体が形成していることが示された．

本研究的目的是创建一种 π 共轭分子组装体，该组装体在水介质中表现出优异的单线态裂变特性。到目前为止，我们主要关注二酮吡咯并吡咯（DPP）聚集体，它们预计会发生单线态裂变，并使用各种光谱测量和显微观察评估了两亲性 DPP 衍生物的组装特性。结果，我们发现，当加热后快速冷却时，会形成亚稳态的纳米颗粒状聚集体，并在诱导期转变为片状聚集体。 2021年，为了加深对两亲性DPP衍生物形成纳米颗粒状聚集体和片状聚集体的机理的理解，我们将合成具有不同亲水基团长度的新型两亲性DPP衍生物，并对其组装特性进行评估。。向水性介质中的片状聚集体中添加良溶剂并测定吸收光谱的结果发现，具有短亲水基团的两亲性DPP衍生物分解成单分散状态，而当亲水基团较长时，确认了从形状聚集体向纳米粒子聚集体的转变。接下来，我们使用亚稳态纳米粒子聚集体进行种子聚合，以控制片状聚集体的尺寸。当使用超声处理制备的片状骨料作为种子并添加到通过加热和冷却处理动态选择性制备的纳米粒子状骨料中时，发现种子立即转变为片状骨料．此外，通过以不同比例混合片状聚集体和纳米粒子聚集体来实现片状聚集体的尺寸控制。这些结果表明，亲水基团和疏水基团的精确分子设计对于在水介质中实现种子聚合非常重要。为了深入了解聚集体尺寸对光诱导动力学的影响，我们进行了飞秒瞬态吸收光谱测量。结果，在不同尺寸的片状聚集体中证实了类似的相干分子振动，这表明通过种子聚合形成了均匀的聚集体。