光線力学療法と太陽エネルギー変換を目指した色素修飾ポリマーナノ微粒子

用于光动力疗法和太阳能转换的染料改性聚合物纳米粒子

• 批准号: 08F08769
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08769/
• 关键词: 光線力学療法; 太陽エネルギー変換; 色素増感太陽電池; ペリレン; 園頭カップリング; 酸化チタン; 光線温熱療法; ガドリニウム; ドラッグデリバリー; ナフタロシアニン; 光捕集; 両親媒性; ポルフィリン; 重合ミセル

光線力学療法と太陽エネルギー変換を目指した色素修飾ポリマーナノ微粒子の作製を試みた。まず、当初目的としていた色素修飾ポリマーナノ微粒子はその構造が複雑で、同定が困難であったために断念した。そこで、色素増感太陽電池の高効率化を目指して、新規ペリレン誘導体を合成した。この際、ペリレンに3重結合を介して電子供与性置換基であるトリアリールアミノ基を3個導入し、分子内電荷移動性を高めることで太陽光の捕集効率を上げることをねらった。トリアリールアミノ基は園頭カップリングによりペリレン骨格に導入できた。合成したペリレン誘導体の酸化電位、励起状態電位から色素増感太陽電池において、光電流発生を生じるのに十分な特性を有していることがわかった。色素を酸化チタン電極に吸着させ、色素増感太陽電池を作製し、疑似太陽光照射条件下で、太陽電池特性の評価を行った。その結果、以前に我々が報告したエネルギー変換効率を上回る値2.9%を実現できた。トリアリールアミノ基上に電子供与性の置換基を導入するにつれ、変換効率は向上した。この挙動はペリレンの最高占有分子軌道の電子分布および光捕集特性によって説明できた。さらに光線温熱療法を目指してイメージングの期待できるガドリニウムナフトフタロシアニンを合成した。合成したガドリニウムナフトフタロシアニンを細胞に導入し、光照射を行った結果、光線温熱効果により細胞を殺傷できることを見いだした。

我们尝试制造用于光动力疗法和太阳能转换的染料改性聚合物纳米粒子。首先，我们放弃了最初目标的染料改性聚合物纳米粒子，因为它们的结构复杂且难以识别。因此，我们合成了一种新的苝衍生物，旨在提高染料敏化太阳能电池的效率。此时，我们通过三键将三个给电子取代基三芳基氨基引入苝中，旨在增加分子内电荷迁移率，从而提高太阳光收集效率。通过Sonogashira偶联可以将三芳基氨基引入苝骨架中。合成的苝衍生物的氧化电位和激发态电位表明其具有足够的性能在染料敏化太阳能电池中产生光电流。通过将染料吸附到氧化钛电极上来制造染料敏化太阳能电池，并在模拟太阳光照射条件下评估太阳能电池的特性。结果，我们能够实现 2.9% 的能量转换效率，这超过了我们之前报道的能量转换效率。当三芳基氨基上引入给电子取代基时，转换效率得到提高。这种行为可以通过苝最高占据分子轨道的电子分布和光捕获特性来解释。此外，我们合成了萘酞菁钆，它有望用于以光热疗法为目的的成像。通过将合成的萘酞菁钆引入细胞中并用光照射它们，我们发现细胞可以被光的热效应杀死。

项目成果

Novel Synthetic Strategy for Organic Solar Cells

有机太阳能电池的新型合成策略

• 发表时间: 2012
• 作者: 山吉麻子;他;K. Kaneto;加納航治;H. Imahori
• 通讯作者: H. Imahori

Tunable, strongly-donating perylene photosensitizers for dye-sensitized solar cells

• DOI: 10.1039/c1jm10993f
• 发表时间: 2011-05
• 期刊: Journal of Materials Chemistry
• 作者: S. Mathew;H. Imahori

Energy and Electron Transfer Processes in Multiporphyrin Arrays

多卟啉阵列中的能量和电子转移过程

• 作者: S.Mathew;H.Imahori
• 通讯作者: H.Imahori