超低強度光・低エネルギー光による高効率フォトン・アップコンバージョンの実現

利用超低强度光和低能量光实现高效光子上转换

基本信息

批准号：
15J03139
负责人：
間瀬一馬
金额：
$ 1.79万
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

项目摘要

本年度は、申請書の通り、凝縮系において低励起光強度で駆動し、かつ大きなアンチストークスシフトを示す三重項-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）の達成を目標と掲げて、次の三項目について研究を実施した。１．ハロゲン化鉛ペロブスカイトのナノ結晶について三重項増感機能を検討した。ハロゲン化セシウム鉛ペロブスカイトのナノ結晶を作製し、その表面を三重項アクセプターで化学修飾すると、ペロブスカイトからアクセプター分子への三重項エネルギー移動が起こり、TTA-UC発光が得られることを見出した。この成果は三次元構造を有したペロブスカイトを用いて三重項増感を達成したはじめての例であり、ペロブスカイトの励起状態について重要な知見を与えるものである。２．凝縮系における遅い分子拡散ならびに、ドナー分子とアクセプター分子の相分離現象を解決すべく、液晶性のアクセプターを開発し、エネルギーマイグレーションを用いたTTA-UCについて検討した。液晶中での三重項エネルギーマイグレーションを、過渡吸収測定および粉末 X 線回折測定より評価することで、従来未解明であったTTA-UCと分子構造秩序の間の関係を明らかにした。３．UC発光色のスイッチングという新たな機能発現に成功した。結晶ならびに過冷却固体で異なる発光波長を示す蛍光性シクロファンをアクセプター、重原子効果によって基底一重項から励起三重項への直接遷移が可能なOs錯体をドナーとして用いることにより、緑色と黄色のUC発光色を熱可逆的にスイッチングすることに成功した。この結果は、項間交差による励起エネルギー損失のないドナー分子と柔軟性を有するアクセプター分子の構造双安定性を結び付け、そのアンチストークスシフトを最大に活かすことにより初めて達成されたものであり、分子組織化に基づくTTA-UCに二波長変換という新しい局面を開いている。

根据该申请，今年的目标是实现基于三重态-三重态湮灭的光子上转换（TTA-UC），该光子上转换在凝聚系统中以低激发光强度驱动，并表现出大的反斯托克斯位移，对此进行了研究。以下三项。 1.研究了卤化铅钙钛矿纳米晶的三线态敏化功能。我们发现，当制备铯铅卤化物钙钛矿纳米晶体并用三重态受体对其表面进行化学修饰时，发生从钙钛矿到受体分子的三重态能量转移，从而产生TTA-UC发射。该结果首次利用具有三维结构的钙钛矿实现了三重态敏化，并提供了关于钙钛矿激发态的重要知识。 2.为了解决凝聚体系中缓慢的分子扩散以及供体和受体分子之间的相分离现象，我们开发了液晶受体并利用能量迁移研究了TTA-UC。通过使用瞬态吸收测量和粉末 X 射线衍射测量评估液晶中的三重态能量迁移，我们阐明了 TTA-UC 与分子结构有序之间以前未知的关系。 3.我们成功地表达了切换 UC 发光颜色的新功能。通过使用在晶体和过冷固体中表现出不同发射波长的荧光环芳烷作为受体和Os络合物，由于作为供体的重原子效应，允许从接地单线态直接跃迁到激发三线态，绿色和黄色我们成功地实现了热可逆地转换发光颜色。这一结果是首次通过将供体分子的结构双稳定性（不会因系间窜越而导致激发能量损失）与灵活的受体分子相结合，并充分利用反斯托克斯位移来实现，这开启了对偶的新阶段。 -基于色谱法的TTA-UC中的波长转换。