近赤外光利用を可能にする新規アップコンバージョン光エネルギー生成・回収法の開発

开发一种新的上转换光能产生和回收方法，可以使用近红外光

• 批准号: 17J04798
• 负责人: 奥村 佳亮
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J04798/
• 关键词: フォトン・アップコンバージョン; 三重項－三重項消滅; 三重項-三重項消滅; 近赤外光

本研究では、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）における新規三重項増感機構の開拓に取り組んだ。従来のTTA-UCシステムには、増感剤分子の系間交差などの三重項増感過程におけるエネルギー損失により、アンチストークスシフト（UCによるエネルギー変換幅）が制限されるという課題が存在していた。近年、新規の三重項増感剤として無機ナノ結晶が注目を集めている。増感剤として無機ナノ結晶を用いた系では、系間交差に伴うエネルギー損失が非常に小さいため、大きなアンチストークスシフトを伴うUCの実現が期待できる。当研究室はハロゲン化セシウム鉛ペロブスカイトナノ結晶（PNCs）が三重項増感剤として機能することを見出した。PNCsは幅広い吸収を持ち、バンドギャップを容易に制御できるため、増感剤としてPNCsを用いたTTA-UCは様々な励起波長に対応可能な一般的方法論となり得る。増感剤としてPNCsを用いたTTA-UCシステムを可視光－紫外光領域におけるUCに展開した。種々のシステムについて検討を重ねた結果、増感剤としてCsPb(Cl/Br)3 PNCs、トランスミッター分子として1-naphthalenecarboxylic acid、発光体分子として2,5-diphenyloxazoleを用いる系においてTTA-UCが発現することを明らかにした。この系において、可視光（波長445 nm）から紫外光（波長363 nm）へのUCが観測され、同波長範囲における増感剤分子を用いた系に匹敵する高いUC効率（＞4%）を示した。さらに、より長波長の励起光（波長488 nm）を用いた場合にも、同様のUC発光が観測された。ここで達成されたアンチストークスシフト値は0.88 eVと非常に大きく、増感剤としてPNCsを用いる本研究の戦略の有効性を示す結果であるといえる。

在这项研究中，我们致力于在基于三重态-三重态湮灭的光子上转换（TTA-UC）中开发一种新的三重态敏化机制。传统的TTA-UC系统存在反斯托克斯位移（UC的能量转换宽度）受到三重态敏化过程中的能量损失的限制，例如敏化剂分子的系间窜越。近年来，无机纳米晶体作为新型三线态敏化剂引起了人们的关注。在使用无机纳米晶体作为敏化剂的系统中，与系间跨越相关的能量损失非常小，因此我们可以期望实现具有大反斯托克斯位移的UC。我们的实验室发现卤化铅铯钙钛矿纳米晶体（PNC）具有三重态敏化剂的作用。由于 PNC 具有广泛的吸收性并且带隙易于控制，因此使用 PNC 作为敏化剂的 TTA-UC 可以成为适应各种激发波长的通用方法。使用 PNC 作为敏化剂的 TTA-UC 系统是针对可见紫外区域的 UC 开发的。经过对各种系统的反复研究，TTA-UC在使用CsPb(Cl/Br)3 PNCs作为敏化剂、1-萘甲酸作为递质分子、2,5-二苯基恶唑作为发光分子的系统中表达透露说。在该系统中，观察到从可见光（波长445 nm）到紫外光（波长363 nm）的UC，与相同波长范围内使用敏化剂分子的系统相比，显示出较高的UC效率（>4%）。此外，当使用较长波长的激发光（波长 488 nm）时，观察到类似的 UC 发射。这里实现的反斯托克斯位移值非常大，达到0.88 eV，这可以说是证明了本研究使用PNC作为敏化剂的策略的有效性的结果。

项目成果

Triplet Sensitization by Perovskite Nanocrystals for Visible-to-UV Photon Upconversion

钙钛矿纳米晶体的三重态敏化用于可见光到紫外光子的上转换

• 发表时间: 2018
• 作者: Okumura Keisuke; Yanai Nobuhiro; Kimizuka Nobuo
• 通讯作者: Kimizuka Nobuo

Triplet sensitization by perovskite nanocrystals for photon upconversion

钙钛矿纳米晶体的三重态敏化用于光子上转换

• DOI: 10.1039/c7cc03087h
• 发表时间: 2017
• 作者: Mase Kazuma;Okumura Keisuke;Yanai Nobuhiro;Kimizuka Nobuo
• 通讯作者: Kimizuka Nobuo

Translating MOF chemistry into supramolecular chemistry: soluble coordination nanofibers showing efficient photon upconversion

将 MOF 化学转化为超分子化学：可溶性配位纳米纤维表现出高效的光子上转换

• DOI: 10.1039/c8cc01594e
• 发表时间: 2018
• 作者: Masanori Hosoyamada; Nobuhiro Yanai; Keisuke Okumura; Takayuki Uchihashi;Nobuo Kimizuka
• 通讯作者: Nobuo Kimizuka

Visible-to-UV Photon Upconversion Sensitized by Lead Halide Perovskite Nanocrystals

卤化铅钙钛矿纳米晶体敏化的可见光到紫外光子上转换

• DOI: 10.1246/cl.190473
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 1.6
• 作者: Okumura Keisuke;Yanai Nobuhiro;Kimizuka Nobuo
• 通讯作者: Kimizuka Nobuo

Visible‐to‐UV Photon Upconversion in Nanostructured Chromophoric Ionic Liquids

纳米结构发色离子液体中的可见光到紫外光子上转换

• DOI: 10.1002/open.201900304
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 2.3
• 作者: Hisamitsu Shota;Miyano Junji;Okumura Keisuke;Hui Joseph Ka‐Ho;Yanai Nobuhiro;Kimizuka Nobuo
• 通讯作者: Kimizuka Nobuo