高分子超薄膜の複合化と光誘起電荷分離に関する研究

复合超薄膜聚合物及光致电荷分离研究

• 批准号: 06650950
• 负责人: 山田 淳
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650950/
• 关键词: 高分子超薄膜; 水面展開法; 両親媒性色素; 蛍光; SHG; 光誘起電子移動; 電荷分離

光合成反応の基本は、nm(10nm)レベルの極めて薄い生体膜で進行する高効率の光誘起電荷分離過程である。人工系でも光機能分子を適切に配列したnmレベルの超薄膜を開発することにより、人工光合成型光エネルギー変換システムを実現することができると考えられる。本研究では、電子供与体分子(D)あるいは電子受容体分子(A)を複合化した厚さ数十nmの高分子超薄膜を水面展開法によって作製し、膜の光機能特性について検討した。その成果を以下にまとめる。1。Dとしてポルフィリンとルテニウム錯体、Aとしてビオローゲンとキノン、高分子支持体としてポリ塩化ビニル(PVC)とポリメチルメタクリレート(PMMA)を組み合わせた超薄膜の作成に成功した。2。膜の光機能を蛍光法ならびに第二高調波発生(SHG)法により検討した。電子式冷却器、バリアブルゲートユニット、低温バスサ-キュレーターを備品として購入して測定の高感度化・高性能化を図り、超薄膜における蛍光、SHG信号の測定を可能とした。3。ポルフィリン錯体についてLB膜のSHG特性を調べ、高分子超薄膜における配向性の相違点について調べた。さらにポルフィリン担持PVC膜とキノンとの相互作用を溶液中で調べ、ポルフィリンの膜表面への選択的分布を明らかにした。4。ルテニウム錯体担持膜とビオローゲン担持膜の重ね合わせの方向を変えて蛍光を測定し、膜界面での電子移動がおこる事を明らかにした。また両色素担持膜との比較を行い、膜表面での高効率な電子移動を確認した。5。ルテニウム錯体担持膜の積層化とSHG特性の関係を明確にし、膜形成時に錯体が膜表面へ選択的に分布することを確認した。

光合作用反应的基础是高效的光致电荷分离过程，该过程在纳米（10 nm）级的极薄生物膜中进行。即使在人工系统中，通过开发具有适当排列的光功能分子的纳米级超薄膜，也可以实现人工光合作用型光能转换系统。在这项研究中，我们通过水表面显影方法制备了与电子供体分子（D）或电子受体分子（A）复合的厚度为数十纳米的超薄聚合物薄膜，并研究了其光学功能特性电影的。结果总结如下。 1.我们成功地制备了一种超薄膜，其中卟啉和钌配合物作为D，紫精和醌作为A，聚氯乙烯（PVC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为聚合物载体。 2.采用荧光法和二次谐波发生（SHG）法研究了薄膜的光学功能。我们购买了电子冷却器、可变门单元和低温浴循环器作为设备，以提高测量的灵敏度和性能，从而可以测量超薄膜中的荧光和SHG信号。 3.我们研究了卟啉配合物的 LB 膜的 SHG 特性，并研究了超薄聚合物膜的取向差异。此外，我们研究了卟啉负载的PVC膜与溶液中醌之间的相互作用，并阐明了卟啉在膜表面的选择性分布。 4.通过改变钌络合物负载膜和紫罗碱负载膜的堆叠方向来测量荧光，结果表明电子转移发生在膜界面处。我们还比较了两种染料支撑的薄膜，并证实了薄膜表面的高效电子转移。 5.我们阐明了钌络合物负载薄膜的堆叠与SHG特性之间的关系，并证实了络合物在成膜过程中选择性地分布到薄膜表面。

项目成果

Sunao Yamada: "Second-order nonlinear optical properties of amphiphilic porphyrins in Langmuir-Blodgett monolayer assemblies" Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry. (印刷中). (1005)

Sunao Yamada：“Langmuir-Blodgett 单层组件中两亲性卟啉的二阶非线性光学特性”《光化学与光生物学杂志 A：化学》（出版中）。

山田 淳: "良好なSHG特性を示すZ型LB膜(化学)" 化学同人, 1 (1995)

Jun Yamada：“Z 型 LB 薄膜表现出良好的 SHG 特性（化学）” Kagaku Doujin, 1 (1995)