拡散制御による太陽光駆動型アップコンバージョン系の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

長波長の光を高エネルギーな短波長光へと変換する、フォトン・アップコンバージョン系(PUC)は、太陽光の高度利用のための重要な要素技術である。しかし、現在研究されているPUC系の多くは、光子密度が極めて高いレーザー光を光源として用いており、実質的に太陽光下で駆動 する反応系とは言い難い。我々は、分子の拡散現象という新たな視点に基づきPUCを開発し、非レーザー光であってもPUCが可能かつ、7 mW/cm2 以下という極めて低い閾値を観測することに成功している。これらの予備的検討をもとに、本系の更なる高性能化を行い、将来的には太陽光下で駆動するPUC系の構築を目指す。拡散制御を行う媒体として、粘土鉱物やドナー・エミッターのイオン対などに着目して研究を行った。本年度では、イオン性のドナーとエミッター分子の合成を行い、これら分子群の基本的な光化学特性について詳細に調査した。独自合成したドナー分子は、水溶液においても約300マイクロ秒という極めて長い三重項寿命を有しており、有望なドナーであることを明らかにした。さらに進んで、これらイオン性ドナーとエミッターの組み合わせを「水溶液中」で仔細に検討した。アニオン性のドナー分子とアニオン性のエミッター分子であるDCDPAを組み合わせたところ、非レーザー光源である通常の蛍光分光光度計を用いても良好なPUC発光が認められた。一方、カチオン性のドナーとエミッターの組み合わせでは、PUC発光が認められなかった。これらをベースに本年度は、純水溶液を用いたアニオン・アニオンの組み合わせによるPUC特性に関して仔細に調査したところ、そのPUC閾値は測定下限の6mW/cm2以下であった。太陽光でPUCを行うための閾値目標は、概ね5mW/cm2であり、本系の閾値は、太陽光の有効活用に十分資する値である。これらの成果を、学会発表や原著論文で発表した。