電磁誘起透明化による有機分子集合体－量子光結合系の量子ダイナミクスの理論研究

电磁诱导透明有机分子组装量子动力学-量子光耦合系统的理论研究

基本信息

批准号：
10J01539
负责人：
南拓也
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、複数の制御光を同時に照射した際の分子集団中の電磁誘起透明化の実現可能性を新たに検討した。複数の吸収ピークにおいて同時に電磁誘起透明化を起こすことが可能であれば、従来以上に操作性の高い光スイッチングデバイスへの応用が実現できると期待される。結果として、予想とは異なり、従来に見られなかった特異な吸収スペクトルの変化が複数制御光の同時照射により誘起されることが判明した。制御光複数照射による光学応答特性の制御研究は殆ど例がなく、そのメカニズムも未解明では有るが、外部光照射を利用した物質の吸収強度の新規制御法として今後の発展が期待できるものと考えられる。また、電磁誘起透明化の分子系への適用を目指して、電磁誘起透明化に最適とされるA型三準位をもつ新規分子群の探索も行った。過去の研究において指摘したように、HOMO-1とHOMO、LUMOとLUMO+1がそれぞれ近縮重したテトララジカル的な性質をもつ分子は一重項第一励起状態が光学禁制になりやすいため、A型準位の分子を実現する可能性が高いと予想される。そこで、二種類のアセンを部分骨格にもちテトララジカル性を有すると期待されるPentalenodiacene(PDA)の電子状態を量子化学計算により解析した結果、この分子群は実際にA型三準位をとることが確認された。これは、軌道準位と分子の幾何構造の観点から電磁誘起透明化の実現を指向した初めての例であり、今回考慮した系以外にも、様々なテトララジカル的な性質をもつ分子においてA型三準位を見いだせるものと予想される。また、PDAをはじめとする種々の一重項開殻分子系の電子状態解析から、化学結合強度の指標であるジラジカル因子が次世代高性能太陽電池の鍵として期待されているシングレットフィッションを高効率に起こす分子系の設計において有用であることを明らかにした。この結果は励起状態の性質と基底状態の開殼性との相関を利用した新規機能性分子設計指針の構築、及びその発展に寄与するものと期待される。

今年，我们新研究了当多个控制灯同时照射时电磁诱导分子群透明的可行性。如果能够同时在多个吸收峰产生电磁感应透明，则有望实现比以往操作性更高的光开关装置的应用。结果发现，与预期相反，通过多个控制光的同时照射，引起了以前从未见过的吸收光谱的独特变化。尽管几乎没有关于通过多次受控光照射来控制光学响应特性的研究，并且其机制仍然未知，但我们相信，未来有望发展成为一种利用外部光照射来控制材料吸收强度的新方法。它将完成。此外，为了将电磁感应透明性应用于分子系统，我们寻找了一组新的具有 A 型三能级的分子，这些分子被认为是电磁感应透明性的最佳选择。正如过去的研究指出，具有四自由基性质的分子，其中HOMO-1和HOMO，以及LUMO和LUMO+1接近简并，往往具有单重态第一激发态光学禁戒，因此预计存在实现类型级分子的可能性很高。因此，我们通过量子化学计算分析了部分骨架中具有两种并苯并有望具有四价性质的五并二苯（PDA）的电子态，结果发现该分子团实际上具有三个A-类型水平得到确认。这是第一个旨在从轨道能级和分子几何形状的角度实现电磁感应透明的例子，除了这次考虑的系统之外，具有各种四自由基性质的A型分子预计还会发现三个能级。此外，通过对包括PDA在内的各种单线态开壳层分子体系的电子结构分析，我们发现作为化学键强度指标的双自由基因子可用于提高单线态裂变效率，有望提高单线态裂变效率。已经证明，这种方法可用于设计引发这种现象的分子系统。这一结果预计将有助于利用激发态特性和基态开放性之间的相关性构建和开发新的功能分子设计指南。