配列制御ルテニウム錯体担持ポリペプチドの合成と固体光電気化学素子への応用

序列控制钌配合物负载多肽的合成及其在固态光电化学器件中的应用

基本信息

批准号：
09750893
负责人：
小林範久
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750893/
关键词：
ポリペプチドルテニウム錯体配列制御光電気化学

项目摘要

速い電荷移動が発現できる構造規則性高分子系の設計を目的として、前年度の計算結果、合成法を参考に、αヘリックスおよびβシート構造を有するポリペプチド側鎖にトリスビピリジルRU錯体(Ru(bpy)3^<2+>)を静電吸着させた高分子膜を調製、その電気化学挙動、光電特性を検討した。また、成膜時に電場を印加することで電極上での高分子自体の配向性を制御することができるため、より速い電荷移動系の設計を目的として、電場配向処理を施した系に関しても検討した。側鎖にRu錯体を静電吸着したポリペプチドの電荷移動および光電特性調製した膜がαヘリックス・βシート構造をとることはCDスペクトルより確認した。膜中での電荷移動挙動は電気化学系における見かけの拡散係数より評価し、構造規則性を持たない系と比較検討した。構造規則性を持たない系に比べαヘリックス系では約1桁高い拡散係数(1×10^<-9>cm^2/scc)が認められた。また、静電吸着量を増やすことでその差は大きくなり20倍以上大きな拡散係数が得られた。βシート系においてもαヘリックス系より小さいものの高い拡散係数を示したことから、構造規則性、それに伴う側鎖配列規則性が優れた電荷移動特性の発現を導くことが明らかとなった。光電特性もこの結果を受け、α-ヘリックス系がもっとも高い値を示した。電荷移動および光電特性に及ぼす電場配向効果電場配向処理を施すことでαヘリックス系の拡散係数は約1.5倍また光電流は3倍以上大きな値が得られた。電場配向によりポリペプチド主鎖が膜厚方向に並ぶことで、電荷移動に対し有利な経路が形成され、不活性であったRu(bpy)3^<>2+サイトをも電荷ホッピング可能となるため電荷量・拡散係数の増大を導くことが考えられる。以上電場配向処理により光電特性が向上することが明らかにされ、電場配向処理を施したαヘリックス系が最も優れた光電特性を有することが示された。

为了设计一种具有快速电荷转移的结构规则聚合物体系，我们应用了三联吡啶RU配合物（Ru（我们制备了静电吸附bpy的聚合物薄膜）3^<2+>）并研究了其电化学行为和光电行为特性。此外，由于可以通过在成膜过程中施加电场来控制电极上聚合物本身的取向，因此为了设计更快的电荷转移系统，我们也在考虑经过电场取向处理的系统。。通过CD光谱证实侧链上静电吸附Ru配合物的多肽具有α-螺旋/β-折叠结构的电荷转移和光电特性。根据电化学系统中的表观扩散系数评估膜中的电荷转移行为，并与没有结构规律的系统进行比较。发现α-螺旋系统的扩散系数(1×10^<-9>cm^2/scc)比没有结构规则的系统大约高一个数量级。此外，通过增加静电吸附量，差异增大，并且获得了20倍以上的扩散系数。 β-折叠系统还表现出较高的扩散系数，尽管比α-螺旋系统小，这表明结构规律性和伴随的侧链排列规律性导致了优异的电荷转移特性的发展。根据这些结果，α-螺旋系统的光电特性显示出最高值。电场取向对电荷转移和光电性能的影响通过电场取向处理，α-螺旋体系的扩散系数提高了约1.5倍，光电流提高了3倍以上。通过电场取向使多肽主链在膜厚方向上排列，形成有利于电荷转移的路径，即使在先前不活泼的Ru(bpy) 3^2+ 位点，电荷跳跃也成为可能。据认为会导致电荷量和扩散系数的增加。如上所述，已经清楚了通过电场取向处理改善了光电特性，并且已经表明经过电场取向处理的α-螺旋系统具有最优异的光电特性。