近赤外光を可視光にアップコンバージョンするMOFの創出

点击翻译按钮获取中文摘要

低エネルギー光を高エネルギー光に変換するフォトン・アップコンバージョンは太陽電池や人工光合成の効率を飛躍的に向上させるとして期待されている。中でも近赤外光から可視光へのフォトン・アップコンバージョンは太陽電池や人工光合成といったエネルギー分野に加え、オプトジェネティクスや光線力学療法といったバイオ分野への応用も期待されている。しかし、これまで固体中におけるフォトン・アップコンバージョンは効率が低いという問題があった。本研究では金属イオンと架橋配位子からなるmetal-organic framework (MOF)中に色素を規則的に配列させることで、高効率なフォトン・アップコンバージョンを示す固体材料の開発を試みた。近赤外光を可視光にフォトン・アップコンバージョンするMOF材料を実現するため、発光色素を精密に集積したMOFの設計と合成に取り組んだ。本年度は特に配位子及びMOFの合成に注力した。テトラセンなどのアセン系色素に金属配位部位として複数のカルボン酸を導入した分子を合成した。複数の合成ルートを探索した結果、高い収率でMOF構築を系統的に検討するために必要な量の色素含有配位子を合成することに成功した。色素分子が合成できたことはNMRや質量分析により確認を行った。得られた色素含有配位子と反磁性の金属イオンとの錯形成により新規MOFの構築を行った。配位子と金属イオン、更に補助配位子の組み合わせを変化させ、合成の際の溶媒や温度といった条件を変化させることで最適な合成条件の探索を行ったところ、複数種類のMOFの合成に成功した。X線構造解析により密に色素部位が集積したMOFが形成されたことを確認できた。