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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

Research Project

Project/Area Number 15J03139
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

間瀬 一馬  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsフォトン・アップコンバージョン / 三重項-三重項消滅 / エネルギーマイグレーション / ペロブスカイト / 液晶 / シクロファン / 三重項増感 / 三重項エネルギー移動 / ハロゲン化鉛系ペロブスカイト
Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Specific Uniaxial Self-assembly of Columnar Perylene Liquid Crystals in Au Nnofin Arrays2018

    • Author(s)
      D. Kichise, K. Mase, S. Fujikawa, N. Yanai, N. Kimizuka
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 47 Issue: 3 Pages: 354-357

    • DOI

      10.1246/cl.171228

    • NAID

      130006434140

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stimuli-ResponsiveDual-Color Photon Upconversion:A Singlet-to- Triplet Absorption Sensitizer in aSoft Luminescent Cyclophane2018

    • Author(s)
      Kazuma Mase,Yoichi Sasaki, Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • Journal Title

      angewandte chemie inteational edition

      Volume: 57 Issue: 11 Pages: 2806-2810

    • DOI

      10.1002/anie.201712644

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Triplet sensitization by perovskite nanocrystals for photon upconversion2017

    • Author(s)
      Mase Kazuma、Okumura Keisuke、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • Journal Title

      Chem Commun,

      Volume: 53 Issue: 59 Pages: 8261-8264

    • DOI

      10.1039/c7cc03087h

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Employing Core-Shell Quantum Dots as Triplet Sensitizers for Photon Upconversion2016

    • Author(s)
      Keisuke Okumura, Kazuma Mase, Nobuhiro Yanai*, Nobuo Kimizuka*
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 22 Issue: 23 Pages: 7721-7726

    • DOI

      10.1002/chem.201600998

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Photon upconversion based on triplet sensitization using perovskite nanocrystals2017

    • Author(s)
      Kazuma Mase, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 無機ナノ材料への色素集積に基づくフォトン・アップコンバージョン2016

    • Author(s)
      間瀬一馬、奥村佳亮、楊井伸浩、君塚信夫
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Columnar liquid crystals for low-power photon upconversion2015

    • Author(s)
      Kazuma Mase
    • Organizer
      Pacifichem2015
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center Halls I, II, III
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 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液晶の創出2015

    • Author(s)
      間瀬 一馬
    • Organizer
      九州地区高分子若手研究会・夏の講演会
    • Place of Presentation
      KMM ビル(4階会議室)
    • Year and Date
      2015-06-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] カラムナー液晶中の三重項拡散制御に基づく低励起光フォトン・アップコンバージョン2015

    • Author(s)
      間瀬 一馬
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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