励起状態でのダイナミクス制御に基づく高効率アップコンバージョン材料の開発

基于激发态动力学控制的高效上转换材料的开发

基本信息

批准号：
18J21140
负责人：
佐々木陽一
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
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、低エネルギーの光子を高エネルギーの光子に変換する方法論である。本研究では一重項－三重項遷移 (S-T遷移) を示す Os 錯体を三重項増感剤として用いて、近赤外光から可視光への TTA-UC の高効率化を目指している。しかしながら、 S-T 遷移を示す Os 錯体は励起状態の寿命が短く、三重項エネルギー移動 (TET) を効率的に起こせないという問題がある。一昨年度から昨年度にかけては、 Os 錯体に対し長寿命な励起状態を示すペリレンを連結させ、分子内 TET に基づく励起三重項 (T1) 状態の長寿命化を行った。その結果、有機溶媒中での励起状態の寿命が約120倍となった。しかし、連結後の錯体においてペリレン部位のりん光が確認され、 Os の重原子効果に由来するペリレン部位の励起状態の短寿命化が示唆された。本年度は、色素連結型の Os 錯体を設計する上で重原子効果の制御が重要であるという考えの下、フェニレン架橋における置換位置の影響を評価した。ペリレンを導入するフェニレン架橋上の置換位置をパラ位からメタ位に変えたところ、錯体全体の励起状態が約3倍長寿命化した。この結果は、メタ位で連結した錯体の方が T1 状態のスピン密度に対する Os の電子密度の寄与が小さいという量子化学計算結果と対応しており、色素連結型の錯体における架橋構造の重要性が明らかとなった。以上の知見は、今後の長寿命な励起状態を示す三重項増感剤の設計に活かされ、フォトン・アップコンバージョンの更なる展開に資するものと期待される。

基于三重态-三重态湮灭的光子上转换（TTA-UC）是一种将低能光子转换为高能光子的方法。在本研究中，我们的目标是通过使用具有单线态-三线态转变（S-T 转变）的 Os 复合物作为三线态敏化剂来提高 TTA-UC 从近红外光到可见光的效率。然而，表现出S-T跃迁的Os配合物的激发态寿命很短，并且不能有效地进行三重态能量转移（TET）。从前年到去年，我们将表现出长寿命激发态的苝连接到Os络合物上，并基于分子内TET延长了激发三重态（T1）态的寿命。结果，有机溶剂中激发态的寿命增加了约120倍。然而，在连接后的配合物中证实了苝部分的磷光，这表明由于Os的重原子效应，苝部分的激发态寿命较短。今年，我们基于控制重原子效应对于设计染料连接的锇配合物很重要的想法，评估了取代位置对亚苯基桥的影响。通过改变亚苯基桥上引入苝的取代位置，从对位改为间位，整个配合物的激发态寿命大约延长了三倍。该结果与在间位连接的配合物中Os电子密度对T1态自旋密度的贡献较小的量子化学计算结果相对应，并且证明了染料连接的配合物中桥结构的重要性。事情变得很清楚了。预计上述知识将用于未来设计具有长寿命激发态的三线态敏化剂，并将有助于光子上转换的进一步发展。

项目成果

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专利数量（0）

Near infrared-to-blue photon upconversion based on direct S-T absorption of molecular sensitizers

基于分子敏化剂直接 S-T 吸收的近红外到蓝色光子上转换

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
〇 Yoichi Sasaki
通讯作者：
〇 Yoichi Sasaki

一重項－三重項遷移を示すオスミウム錯体の励起状態の長寿命化と重原子効果

锇配合物中的长寿命激发态和重原子效应表现出单线态-三线态转变

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐々木陽一
通讯作者：
佐々木陽一

Photon Upconverting Solid Films with Improved Efficiency for Endowing Perovskite Solar Cells with Near‐Infrared Sensitivity

效率更高的光子上转换固体薄膜赋予钙钛矿太阳能电池近红外灵敏度

DOI：
10.1002/cptc.202000143
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
3.7
作者：
Kinoshita Mika;Sasaki Yoichi;Amemori Shogo;Harada Naoyuki;Hu Zhanhao;Liu Zonghao;Ono Luis K.;Qi Yabing;Yanai Nobuhiro;Kimizuka Nobuo
通讯作者：
Kimizuka Nobuo

近赤外－青フォトン・アップコンバージョンを示すヒドロゲルの開発

开发具有近红外蓝色光子上转换功能的水凝胶