研究者詳細 - 山方　啓

共同研究・競争的資金等の研究 - 山方　啓

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粉末系光触媒材料における欠陥の理解と制御

2022年10月 - 2024年09月

泉科学技術振興財団研究助成

担当区分：研究代表者

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反応機構に立脚した高活性可視光応答型光触媒の開発

2022年06月 - 2023年03月

八雲環境科学振興財団環境研究助成

担当区分：研究代表者

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励起キャリア移動の指向性制御による高効率光触媒表面の構築

研究課題/領域番号：21H02050 2021年04月 - 2024年03月

日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究(B)

吉田真明, 酒多喜久, 山方啓, 長坂将成

配分額：17550000円（直接経費：13500000円、間接経費：4050000円）

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動的エキシトンの学理構築と機能開拓

研究課題/領域番号：20H05831 2020年11月 - 2025年03月

日本学術振興会科学研究費助成事業学術変革領域研究(A)

今堀博, 小堀康博, 佐伯昭紀, 山田容子, 東雅大, 三ツ沼治信, 梶弘典, 山方啓, 家裕隆, 作田絵里, 村上達也, 鈴木克明

配分額：66170000円（直接経費：50900000円、間接経費：15270000円）

本学術変革領域では、従来の光化学における「静的エキシトン」の概念を打ち破る学術領域「動的エキシトン学」の構築にむけ、分野融合・統合的研究を推進する。そのために総括班では、本領域全体での「学問分野の枠を超えた有機的連携の堅持」を最重要課題と位置づけ、期間内に全ての計画班員12名が役割分担して領域の推進に貢献する。特に、班長及び研究課題代表者による共同研究支援に加えて、若手研究者育成支援、女性研究者育成支援、国際活動支援、産学連携支援の五つの支援を柱に、様々な具体的施策により、領域の目標と方針を計画班員に周知徹底し、目標の達成に向け先導的な役割を達成を目指す。
研究領域全体の研究方針の作成は領域代表者の今堀と各班長、研究課題代表１－４を中心に行った。拡大運営委員会、領域会議等で計画班、公募班員全員が集まる機会を複数回設け、領域目標の周知・確認を繰り返し行った。また、広報活動の一環として、また領域目標の共有に向けて、領域ホームページ、プレスリリース、学会発表、アウトリーチ等も積極的に活用した。これらの機会を利用して、計画班員全員が互いの動的エキシトン研究の進捗を密に共有した。計画、公募班員は二ヶ月に一回程度、メールやZoomなどのインターネット会議で研究の進捗を各班長、研究課題代表に報告し、各班長、研究課題代表は班長会議、研究課題会議、サイトビジットにより、計画、公募班全体の研究の進捗を把握した。これにより、必要に応じて適切なタイミングで、機動的な共同研究の提案、開始、とりまとめを行えた。

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広帯域時間分解分光による動的エキシトン時間発展の追跡

研究課題/領域番号：20H05838 2020年11月 - 2025年03月

日本学術振興会科学研究費助成事業学術変革領域研究(A) 学術変革領域研究(A)

山方啓

配分額：72930000円（直接経費：56100000円、間接経費：16830000円）

近年、新しい非フラーレン型アクセプター（NFA）の開発に伴い、有機太陽電池の発電効率が飛躍的に向上している。したがって、さらなる発電効率の向上には、これらのNFAにおける光励起電子と正孔の動きを詳しく理解することが重要である。そこで、本研究では、分子振動数が局所的な電荷密度変化に敏感に応答することを利用して振動数変化からNFAの分子内における電子と正孔の分布を解析することを目的とした。
まず、NFAとして最も良く用いられるITIC薄膜にポンプパルスを照射してC≡N基の振動数変化を時間分解赤外分光計測を用いて調べた。その結果、暗状態で観察された2220 cm-1のピークは、光照射によって強度が減少し、2205 cm-1と2175 cm-1に新しいピークが出現した。これらのピーク強度はいずれも同じ速度で変化し、1000 ps以内に始状態に回復した。
次に電子ドナーであるPBDB-T分子とバルクヘテロ接合薄膜を調製し、ITICを光励起すると、ITIC単膜と同様に2220 cm-1の強度が減少し、2205 cm-1と2175 cm-1に新しいピークが出現した。しかし、2205 cm-1のピーク強度は光照射10 ps以内に減少し、2175 cm-1は1000 ps経っても減衰しなくなった。C≡Nの振動数は電子密度の増加と減少に対し、いずれも結合が弱くなり、振動数低下をもたらす。したがって、これらの新しいピークはそれぞれC≡N近傍に正孔と電子が局在化した状態に帰属される。そして、これらのピーク強度の時間変化から、ITIC単膜の場合には分子内あるいは分子間で電子と正孔が分離した状態が出現し、複合膜の場合にはITICからPBDB-Tへの正孔移動は10 ps以内に進行することが分かった。すなわち、時間分解赤外分光測定により、NFA分子内における電子と正孔の分布の変化を追跡できることを示した。

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表面欠陥準位を制御した新しい光触媒の開発

2020年11月 - 2021年10月

ENEOS水素基金

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人工光合成を実現する異種接合界面の光励起ダイナミクス

研究課題/領域番号：20H05117 2020年04月 - 2022年03月

日本学術振興会科学研究費助成事業新学術領域研究(研究領域提案型) 新学術領域研究(研究領域提案型)

山方啓

配分額：6500000円（直接経費：5000000円、間接経費：1500000円）

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異種接合光触媒界面の光励起ダイナミクス