励起状態精密制御に基づいた光応答性有機半導体の分子設計

基于精确激发态控制的光响应有机半导体分子设计

基本信息

批准号：
22550128
负责人：
小林由佳
金额：
$ 2.16万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

光エネルギーの有効利用は、環境やエネルギーと言った人類が今まさに直面している問題の解決に直接繋がる事柄です。本研究では、光照射励により生じる光キャリアの寿命を延ばすための試みとして、光励起状態を精密に制御した有機半導体の分子設計指針に関する知見を得ることを目的としています。今年度は、低分子有機ラジカルの部分的な混入によって伝導性を発現する複数の有機伝導体の光応答特性に関する基礎的な知見を得るべく検討しました。その結果、これらの伝導性物質では、いずれも1000nmを超える近赤外領域(NIR)に強い吸収帯を有することが明らかになりました。これらの近赤外線吸収は電荷移動錯体などで見られるフリーキャリアを由来とする電荷移動吸収帯と似た性質ものでありますが、完全に等価なものではなく、本系特有の水素結合のダイナミクスとフリーキャリアが結合した吸収帯と考えられます。有機伝導体において、水素結合中のプロトンダイナミクスが近赤外線領域の光の吸収を増大させる効果はこれまでにあまり知られておらず、長波長領域の光エネルギーの利用に関して新しい知見を与えるものと期待されます。これは、プロトンダイナミクスと励起状態が低い光エネルギーで協調することを示唆しており、その因果関係については、理論的な手法を用いてその電子状態を明確にする必要があります。そして、これらの有機伝導体に擬似的な太陽光を照射した場合には、10-50%程度の伝導性の向上が認められました。光伝導性の波長依存性などについて、今後詳細に検討することによって、近接励起状態を有する有機導体の光キャリア特性に関する知見が得られるものと考えられます。

有效利用光能是直接导致解决人类目前面临的问题的问题，例如环境和能量。这项研究旨在深入了解有机半导体的分子设计指南，并精确控制光激发状态，以试图延长光照射产生的光载体的寿命。今年，我们研究了通过小分子有机自由基的部分污染表现出电导率的多个有机导体的光响应特性的基本知识。结果，揭示了所有这些导电材料在1000 nm以上的近红外区域（NIR）中具有强吸收带。这些近红外吸收的特性与从自由载体中得出的电荷转移吸收带（在电荷转移复合物中发现，但并非完全等效），被认为是一种吸收带，其中与该系统独有的氢键动力学和自由载体组合在一起。在有机导体中，迄今为止尚不为人所知，在氢键中质子动力学增加了近红外区域的光吸收，并且有望为在长波长区域中使用光能的使用提供新的见解。这表明质子动力学和激发状态与低光能坐标，并且必须使用理论技术阐明电子状态的因果关系。此外，当这些有机导体被模拟的阳光照射时，电导率的提高约为10-50％。通过详细检查光电导率的波长依赖性，我们认为将获得有关具有近距离激发态的有机导体光载体特性的知识。