表面吸着高分子系における超長寿命電荷分離状態の生成とその最適化条件の探求

在表面吸附聚合物体系中创造超长寿命的电荷分离态及其优化条件的探索

基本信息

批准号：
15033242
负责人：
宮坂博
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

光励起によって生成した電荷分離状態の再結合を抑制し長寿命化させることは、後続の諸過程における電荷の効率的利用のための必須条件である。このためには、電荷分離の後に電荷シフト反応を経由してアニオン-カチオンの対間距離を長距離化し、電荷再結合反応に対する電子的相互作用を減少させ結果的に小さな速度定数とする手法が一般的なstrategyと考えられている。側鎖に芳香族基を持つ高分子系は、光誘起電荷分離の後、側鎖間の電荷シフト反応を行う。したがって長いアニオン-カチオン対間距離を固定化することができれば、このような高分子系をbuilding blockとして長寿命電荷分離状態を作成することが可能となる。本研究では機能性界面・表面における長距離電荷輸送に関した最適化条件を獲得することを目的とし、高分子化合物における(1)素過程としての側鎖芳香族基間ホール移動過程の機構解明、(2)吸着状態における電荷分離状態のダイナミクスの測定を行った。これらの結果、(1)について、フェムト秒過渡吸収二色性の測定から、この迅速な電荷シフト過程のメカニズムとして、数ps領域で(a)3個以上の芳香族基への非局在化が起こり、その後(b)ホールシフト反応がサブナノ秒領域で進行することがわかった。この(a)の非局在化によって、実効的なアニオンーカチオンクーロン引力の低下、また媒体再配向エネルギーの減少がおこり、その後の時間域でのホールシフト反応を可能としているとの結論を得た。また吸着表面上での光誘起電子移動ダイナミクスに与える高分子鎖長効果を、ナノ秒レーザー分光によって測定し、吸着表面上での高分子のホール移動過程速度を決定した。その結果、吸着系においても中極性溶媒系と同程度である10^9/secの高速のホール移動速度を有することが判明した。これらの結果と数値計算に基づき、最適化のためのホールトラップ確率を提案した。

限制和增强通过光激发和增强寿命产生的电荷分离状态的重组是有效利用电荷在随后的过程中的先决条件。为此，一种方法是通过电荷分离后通过电荷转移反应增加对成对对距离的方法，从而减少了与电荷重组反应的电子相互作用，从而导致速率常数较小被认为是一种常见的策略。侧链上有芳族基团的聚合物系统会经历光诱导的电荷分离，然后在侧链之间进行电荷移位反应。因此，如果可以固定长阴离子对距离距离，则可以使用像构建块这样的聚合物系统创建长寿命分离状态。这项研究旨在获得功能界面和表面上长距电荷转运的优化条件，以及（1）阐明侧链芳族芳族芳族芳族间孔间孔转移的机理，作为聚合物化合物中的基本过程，（2）测量吸附状态中电荷分离状态的动力学。结果，对于（1），发现（a）到三个或多个芳族组发生在几个PS区域中，作为这种快速电荷转移过程的机制，然后（b）孔移动反应在次秒区域进行。得出的结论是，（a）有效地降低了阴离子阵线库仑的吸引力和培养基重新定向能的降低，从而在时间范围内产生了随后的霍尔移反应。此外，通过纳秒激光光谱法测量了聚合物链长度对光诱导的电子传递动力学的影响，并确定了吸附表面上聚合物的孔转移过程的速率。结果，发现吸附系统的高孔运动速度为10^9/sec，这与中极极性溶剂系统相似。基于这些结果和数值计算，提出了优化的孔陷阱概率。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Role of Special Pair in Charge-Separating Event in Photosynthesis

特殊对在光合作用电荷分离事件中的作用

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Chem. Eur. J. 10
影响因子：
0
作者：
Hidekane Ozeki;Akihiro Nomoto;Kazuya Ogawa;Yoshiaki Kobuke;Masataka Murakami;Kou Hosoda;Masana Ohtani;Satoru Nakashima;Hiroshi Miyasaka;Tadashi Okada
通讯作者：
Tadashi Okada

Dynamics and Mechanisms of Multiphoton Gated Photochromic Reaction of Diarylethene Derivatives

二芳基乙烯衍生物多光子门控光致变色反应动力学及机理