2024/10/01
东京科学大学
庆应义塾大学
东京科学大学* 総合研究院 化学生命科学研究所／同自律システム材料学研究センター（ASMat）の福島孝典教授、福井智也助教、同 物質理工学院 応用化学系の福光真人大学院生、庆应义塾大学 理工学部 化学科の羽曾部卓教授らの研究グループは、さまざまな分子ユニットやポリマーを二次元構造へ集合化させる超分子足場を用いたアプローチにより、ペンタセンユニットが二次元集積化した有機薄膜を作製し、集合構造においてペンタセンが高速な一重項分裂と、それに続く高効率なフリー三重項生成の両方を発現することを見いだした。
一重项分裂は、一つの励起一重项状态から二つの励起叁重项状态が生成される现象であり、原理的に一つの光子から二つの励起子を形成できるため、薄膜太阳电池や光电子デバイスの性能向上の観点からも大きな注目を集めている。固体状态で効率的な一重项分裂を発现させるためには、クロモフォア同士が互いに近接しながらも、その周囲に一重项分裂の过程で生じるクロモフォアのコンフォメーション変化を许容する空间を确保する空间设计が必要である。しかし、そのような集合构造を実现するための合理的な方法论は确立されていなかった。
本研究では、叁脚型トリプチセン超分子足场を用いたアプローチにより、効率的な一重项分裂の発现に求められるクロモフォア同士の「近接」とその周囲への「空间の确保」という二つの条件を同时に満たす配置へとペンタセンを二次元集积化させることに成功した。このアプローチにより、クロモフォアの光电子机能を引き出す二元分子集合体の设计が可能となり、次世代エネルギーデバイスの开発に向けた応用が期待される。
本成果は、9月13日付（米国东部时间）の「Science Advances」誌にオープンアクセスで掲载された。
＊2024年10月1日に東京医科歯科大学と東京工業大学が統合し、东京科学大学（Science Tokyo）となりました。
プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。