超分子自己集合が可能にする固相・水中における高効率フォトン・アップコンバージョン

通过超分子自组装实现固相和水中的高效光子上转换

• 批准号: 15J03077
• 负责人: 小川 卓
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03077/
• 关键词: アップコンバージョン; 三重項; 三重項－三重項消滅; エネルギーマイグレーション; 自己集合; 分子結晶; 太陽電池; 有機金属錯体

三重項-三重項消滅に基づくフォトンアップコンバージョン（TTA-UC）は、ドナーとアクセプターを組み合わせて行う機構であり、低強度で高効率な波長変換が可能であることから様々な分野への応用が期待されている。実用化に適する固体中の TTA-UC システムではドナー・アクセプター分子が非常に密集して存在する関係上、溶液中とは異なる様々な励起子の失活過程が存在し、これが UC 量子収率を低下させる要因であった。特にアクセプター分子間の濃度消光と UC 発光のドナー分子への逆エネルギー移動は深刻な消光過程であるにも関わらず、それを改善する方法論はこれまでほとんど提案されていないのが現状であった。そこで本研究では、種々の失活過程を抑制し、TTA-UC によって得られた一重項励起子を効率よく回収するようなエネルギー捕集分子を導入した固体 UC システムを開発の開発を試みた。その結果、アクセプター分子の発光と吸収帯が大きく重なるコレクター分子を添加することにより、薄膜状態のアクセプター蛍光量子収率が二倍以上の向上を示し、その結果固体系で最大の 9.0％ というUC量子収率を実現した。また、アクセプターの一重項励起子のダイナミクスを解析することにより、29.7 nsの長寿命を有する非局在化一重項励起子が、26.1 nmもの大きな一重項拡散長を与えることを見出した。さらに、ドナー分子とコレクター分子が、薄膜中で空間的に分離して固定されているために、一重項の逆エネルギー移動が完全に抑制されていることを明らかにした。以上のように本研究では、TTA-UC 実用化のために非常に有用でありながら解決法が不明瞭であった固体 TTA-UC システムに対し独自の着眼点でその解決に臨み、その結果適切なアプローチを提案することに成功した。

Triple-term-triplet elimination (TTA-UC) is based on a combination of low intensity, high efficiency, and wavelength conversion. In practical applications, TTA-UC systems in solids have very dense molecular relationships, and in solutions, different excitation processes exist, resulting in lower UC quantum yields. In particular, intermolecular concentration extinction, UV emission, and reverse molecular migration are important aspects of the deep extinction process. In this study, the inactivation process of TTA-UC was inhibited, and the development of TTA-UC was attempted. As a result, the light emission and absorption band of the molecule is larger than that of the molecule, and the light quantum absorption rate of the thin film state is more than twice that of the solid system. The maximum UV quantum absorption rate of the solid system is 9.0%. The long lifetime of 29.7 ns of the single-term excitation driver is not limited to the single-term excitation driver of 26.1 nm. In addition, the separation of DNA molecules and Kokuta molecules, the separation of space in the film are fixed, and the reverse movement of one term is completely suppressed. The above research is very useful for TTA-UC implementation. The solution is unclear. The solution is critical and the result is appropriate.

项目成果

Development of Photon Upconversion Systems Based on Triplet-Triplet Annihilation in Supramolecular Assemblies

超分子组装中基于三重态-三重态湮灭的光子上转换系统的开发

• 发表时间: 2016
• 作者: Taku Ogawa;Nobuhiro Yanai;Nobuo Kimizuka
• 通讯作者: Nobuo Kimizuka

Triplet-Triplet Annihilation-Based Photon Upconversion Systems in Supramolecular Assemblies

超分子组装中基于三重态-三重态湮灭的光子上转换系统

• 发表时间: 2015
• 作者: Taku Ogawa;Nobuhiro Yanai;Nobuo Kimizuka
• 通讯作者: Nobuo Kimizuka

Photon Upconversion Molecular System Based on Well-Organized Ionic Crystals

基于有序离子晶体的光子上转换分子系统

• 发表时间: 2017
• 作者: Taku Ogawa; Nobuhiro Yanai;Nobuo Kimizuka
• 通讯作者: Nobuo Kimizuka

Air-stable and highly efficient photon upconversion in self-assembled molecular systems

自组装分子系统中空气稳定且高效的光子上转换

• 发表时间: 2015
• 作者: Taku Ogawa;Nobuhiro Yanai;Nobuo Kimizuka
• 通讯作者: Nobuo Kimizuka

Aggregation-free Sensitizer Dispersion in Rigid Ionic Crystals for Efficient Solid-State Photon Upconversion and Demonstration of Defect Effects

刚性离子晶体中的无聚集敏化剂分散，用于高效固态光子上转换和缺陷效应演示

• DOI: 10.1039/c8tc00977e
• 发表时间: 2018
• 期刊: J. Mater. Chem. C
• 作者: Taku Ogawa;Nobuhiro Yanai;Saiya Fujiwara;Thus-Quyen Thai Nguyen;and Nobuo Kimizuka
• 通讯作者: and Nobuo Kimizuka