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

基于激发能级控制和长寿策略创建高效上转换材料

• 批准号: 22KJ2393
• 负责人: 原田 直幸
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2393/
• 关键词: フォトン・アップコンバージョン; 三重項状態; 紫外光; 低励起光強度; 多孔質フィルム; ナフタレン誘導体; 紫外発光体

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。

Methods of triplet term-triplet elimination of organic molecules using low and high photon transition Solar cells and photocatalysts are expected to have high light utilization efficiency due to their weak light utilization (mW/cm2). TTA-UC is a three-fold photosensitizer that absorbs light and emits light, and the combination of light emitting molecules is important. Applicants are also successful in developing visible-ultraviolet molecular materials. In the case of simulated sunlight and indoor LED lighting, the lighting intensity is low. This material is a reactive organic solvent. It is a solvent that can be used in a solution. It is a solvent that can be used in a solution. This year, the problem was solved and the previous year's production was optimized. This material is porous, low volatility solution, molecular dispersion, TTA. The solution is similar to the high temperature solution. As a result, the material has a TTA-UC efficiency of more than 27%. The excitation intensity of TTA-UC is 0.60mW/cm2.

项目成果

ポーラスフィルムを用いた高効率な可視‐紫外アップコンバージョン材料の開発

利用多孔薄膜开发高效可见光-紫外上转换材料

• 发表时间: 2023
• 作者: ○原田 直幸;宇治 雅記;Baljeet Singh;君塚 信夫;楊井 伸浩
• 通讯作者: 楊井 伸浩

Green-to-UV photon upconversion enabled by new perovskite nanocrystal-transmitter-emitter combination

• DOI: 10.1039/d1nr06588b
• 发表时间: 2021-11-23
• 期刊: NANOSCALE
• 影响因子: 6.7
• 作者: Koharagi, Mio;Harada, Naoyuki;Yanai, Nobuhiro
• 通讯作者: Yanai, Nobuhiro

Heavy metal-free visible-to-UV photon upconversion with over 20% efficiency sensitized by a ketocoumarin derivative

重%20不含金属%20可见光到紫外%20光子%20上转换%20with%20over%2020%%20效率%20敏化%20by%20a%20酮香豆素%20衍生物

• DOI: 10.1039/d1tc05526g
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Materials Chemistry C
• 影响因子: 6.4
• 作者: Uji Masanori;Harada Naoyuki;Kimizuka Nobuo;Saigo Masaki;Miyata Kiyoshi;Onda Ken;Yanai Nobuhiro
• 通讯作者: Yanai Nobuhiro

Development of new emitter for efficient visible-to-ultraviolet photon upconversion

开发用于高效可见光到紫外光子上转换的新型发射器

• 发表时间: 2021
• 作者: ○Naoyuki Harada;Yoichi Sasaki;Nobuo Kimizuka;Nobuhiro Yanai
• 通讯作者: Nobuhiro Yanai

重金属を用いずに可視光を紫外光へと高効率変換する分子性材料を発見

发现一种无需使用重金属即可有效将可见光转化为紫外线的分子材料