Development of water-based photon upconversion system using graphene nanosheets

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フォトン・アップコンバージョン（UC）とは、2つの低エネルギー光子を、より高いエネルギーの単一光子に変換するプロセスである。ペロブスカイトを増感剤とし　薄膜でUCを実現した例はいくつか報告されているが、これらの研究は近赤外から可視域のUCに特化したものであり、他の波長域でのTTA-UCは未開拓であった。そこで本研究では、ポリメチルメタクリレート（PMMA）フィルム中においてMAPbBr3 ナノ結晶を新たに作製し、可視-紫外領域のUCへの利用を検討した。MAPbBr3/PMMA複合薄膜の作製は3つの段階で行った。①MABr、PbBr2、およびPMMAの混合物を、N,N-ジメチルホルムアミド（DMF）に撹拌しながら穏やかに加熱・溶解し、透明な前駆体溶液を得る②平滑なガラス基板上に一定量の前駆体溶液をスピンコーティングして，均一な前駆体コーティング層を得る③前駆体コーティングガラス基板を加熱しDMFを完全に蒸発させる　今回作製したMAPbBr3/PMMA複合膜は、絶対量子収率が57±1%と良好なフォトルミネッセンス特性を示した。MAPbBr3/PMMA複合膜の吸収は514 nmにバンドエッジがあり、530 nmに鋭い発光ピークを示し、MAPbBr3 ナノ結晶が形成された。PMMAマトリックス内でMAPbBr3 ナノ結晶が形成されたことは、PMMAフィルムおよびMAPbBr3/PMMAコンポジットフィルムのXRPDパターンの比較からも確認された。PMMAマトリックス中のMAPbBr3 ナノ結晶は、三重項のドナーとして利用可能であり、ピレンカルボン酸と組み合わせた際にMAPbBr3 ナノ結晶の発光寿命は、210 nsから56 nsへと減少し、高いエネルギー移動効率が達成された。今後、これらのシステムをさらに最適化することにより、薄膜で高いTTA-UC効率の達成に繋がると期待される。