助成番号５－２180753
研 究 成 果 報 告 書

研究テーマ（和文） ＡＢ

光捕集アンテナが惹起する非線形光学現象による高効率エネルギー変換技術の開拓

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Development of efficient light energy transformation method utilizing nonlinear
optical phenomenon induced by light-harvesting antenna

研
究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）シゲミツ名）ﾊｼﾞﾒ

研究期間 Ｂ

２０１９ ～ ２０２１

漢字 ＣＢ

重光孟

報告年度 ＹR

２０２１ 年

Hajime

研究機関名

大阪大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Shigemitsu

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名年

大阪大学大学院工学研究科応用化学専攻・助教

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
石油や天然ガスなどの有限のエネルギーに依存している人類にとって、太陽光などの新たなエネルギー源の開拓と利用は必須の課題である。そのため、太陽光を電気や化学エネルギーへと変換する『人工光合成』が活発に研究されている。しかしながら、その実用化には光捕集能やエネルギー変換効率の向上が大きな課題となっている。本研究では、高効率に光を捕集し、そのエネルギーを一点に集約できる『人工光捕集アンテナ (ALH: Artificial LightHarvesting Antenna)』を創出し、光エネルギーの革新的な利用技術を目指した。具体的には、環状オリゴ糖であるシクロデキストリン (CD) と複数の有機色素で構成される ALH を用いて、高効率に光を捕集し、内部に取り込んだゲスト分子に高速かつ高効率にエネルギーを集約することで、低エネルギー光を高いエネルギーの光に変換する非線形光学現象『フォトン・アップコンバージョン』を発生させる。この超分子複合体を利用した人工光合成の劇的な発展に挑戦した。当初の予定の結果は得られなかったが、有機色素の自己集合によって、光触媒活性が発現することや円偏光発光特性が発現することが明らかとなった。ローダミン色素の自己集合によって発現する光触媒は、水素発生反応や水中における難水溶性化合物の光酸化反応を可能にした。また、シクロデキストリンに複数のエキシマー色素を修飾することで、高輝度円偏光発光特性を発現することを見出した。さらに、この分子にゲスト分子を内包することで、円偏光発光特性が顕著に変化することも明らかとなった。

キーワード ＦＡ

光捕集アンテナ

超分子

非線形光学現象（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -シクロデキストリン

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Cyclodextrins with multiple pyrenyl groups: An approach to organic molecules
exhibiting bright excimer circularly polarized luminescence

著者名 ＧＡ

Hajime Shigemitsu 雑誌名 ＧＣ

雑誌

ページ ＧＦ

02

2

巻号 ＧＤ

61

著者名 ＧＡ

Hajime Shigemitsu 雑誌名 ＧＣ

Chemical Communications

ページ ＧＦ11217 ～ 11220

2

論文標題ＧＢAggregation-induced photocatalytic activity and efficient photocatalytic hydrogen
evolution of amphiphilic rhodamines in water

著者名 ＧＡ

Hajime Shigemitsu 雑誌名 ＧＣ

Chemical Science

ページ ＧＦ

11843 ～ 11848

2

論文標題ＧＢ

Enhancing photostability of a coumarin dye by self-inclusion into a cyclodextrin
cavity in aqueous solution and living cells

著者名 ＧＡ

Hajime Shigemitsu 雑誌名 ＧＣ

Asian journal of organic chemistry

ページ ＧＦ

11843 ～ 11848

2

雑誌

2

A cyanine dye based supramolecular photosensitizer enabling visible-light-driven
organic reaction in water

雑誌

発行年 ＧＥ

論文標題ＧＢ
雑誌

e202114700

Angewandte Chemie International Edition

発行年 ＧＥ発行年 ＧＥ発行年 ＨＤ000222100

巻号 ＧＤ

巻号 ＧＤ

巻号 ＧＤ

57119

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ発行年 ＨＤ総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

欧文概要 ＥＺ
The development and utilization of new energy sources such as sunlight is an essential task. For thisreason, "artificial photosynthesis," which converts sunlight into electricity and chemical energy, isbeing actively researched. However, the improvement of light-harvesting capacity and energy conversion
efficiency is a major challenge for its practical application. In this study, we created an "artificial
light harvesting antenna (ALH)" that can collect light efficiently and concentrate its energy to a single
point, aiming at an innovative technology for utilizing light energy. Although the originally planned
results were not obtained, it became clear that photocatalytic activity and circularly polarizedluminescence properties were induced by the self-assembly of organic dyes. The photocatalytic activity
exhibited by the self-assembly of rhodamine dyes enabled hydrogen evolution reactions and thephotooxidation of poorly water-soluble compounds in water. We also found that modification ofcyclodextrins with multiple excimeric dyes resulted in the development of high-brightness circularlypolarized luminescence properties. Furthermore, we found that the inclusion of a guest molecule in thismolecule markedly changed the circularly polarized luminescence properties.

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