励起エネルギー準位制御と長寿命化戦略に基づく高効率アップコンバージョン材料の創出

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有機分子の三重項-三重項消滅を利用したフォトン・アップコンバージョン（TTA-UC）は、低エネルギーの光子をより高エネルギーの光子に変換するための方法論である。太陽光レベル（mW/cm2）の弱い光を用いてエネルギー変換を行うことができるため、太陽電池や光触媒等の光利用効率を高める応用化が期待されている。TTA-UCでは光を吸収する三重項増感剤と光を放出する発光体分子の組み合わせが重要であり、これまでに申請者らは可視-紫外フォトン・アップコンバージョンを示す高効率な分子性材料の開発に成功している。また、擬似太陽光や室内LEDライトのような低励起光強度の環境においてもアップコンバージョンを起こすことに成功した。しかしながら、本材料は揮発性有機溶媒を使用していること、取り扱いが難しい光学セルを使用した溶液試料である等、アップコンバージョンの応用化に向けた課題が残っている。本年度は、上記課題を解決すべく前年度に作製を試みたフィルム系材料の最適化と詳細な評価を行った。本フィルム系材料は多孔質フィルムに低揮発性溶液を染み込ませたものであり、フィルム中では分子拡散に基づくTTAが起こる。したがって、バルク溶液系と同様の高いアップコンバージョン特性を示すことが期待される。結果として、本材料は27%以上のTTA-UC効率を示すことが分かり、またサンプル自体も高い透明性を示した。さらに、マイクロレンズアレイを組み合わせたサンプルを作製したところ、TTA-UCのしきい励起光強度を0.60mW/cm2まで小さくすることに成功し、取り扱いが容易で高効率なアップコンバージョン材料を開発することに成功した。