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

基本信息

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

项目摘要

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。

基于三重态 - 三个an灭的光子上转换（TTA-UC）是一种结合捐助者和受体的机制，预计将应用于各种领域，因为它允许低强度和高效的波长转换。在适合实际使用的固体中的TTA-UC系统中，供体受体分子的存在非常密集，并且存在各种激烈的失活过程，与溶液中的分子有所不同，这是降低UC量子量产率的因素。特别是，尽管受体分子之间的浓度淬灭和UC发射对供体分子的反向能量转移的猝灭过程很少，但几乎没有改进它们的方法。因此，在这项研究中，我们试图开发一种固体UC系统，该系统引入了能量收集分子，该分子抑制了各种失活过程，并有效地恢复了TTA-UC获得的SINGLET激子。结果，通过添加具有较大重叠的光发射和受体分子的吸收带的收集器分子，在薄膜状态下的受体荧光量子产率的提高了两倍以上，从而在固体系统中最大的UC量子量产率为9.0％。此外，通过分析受体单元激子的动力学，我们发现一个寿命长29.7 ns的DELEACALIZED SINGLET激子可产生单重散射长度至26.1 nm。此外，由于供体分子和收集器分子在空间分离并固定在薄膜中，因此揭示了单线的反向能传递完全抑制。如上所述，这项研究探讨了实心TTA-UC系统的解决方案，该系统对于TTA-UC的实际使用非常有用，但是解决方案尚不清楚，因此，我们成功地提出了适当的方法。