| Project/Area Number |
22KF0295
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| Project/Area Number (Other) |
22F21333 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
楊井 伸浩 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90649740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
PARMAR BHAVESHKUMAR 九州大学, 工学研究院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 光物性 / フォトン・アップコンバージョン / 多孔性金属錯体 / 励起三重項 |
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| Outline of Research at the Start |
低エネルギー光を高エネルギー光に変換するフォトン・アップコンバージョンは太陽電池や人工光合成の効率を飛躍的に向上させるとして期待されているが、固体中におけるフォトン・アップコンバージョンは効率が低いという問題があった。本研究では金属イオンと架橋配位子からなるmetal-organic framework (MOF)中に色素を規則的に配列させることで、高効率なフォトン・アップコンバージョンを示す固体材料の開発を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
低エネルギー光を高エネルギー光に変換するフォトン・アップコンバージョンは太陽電池や人工光合成の効率を飛躍的に向上させるとして期待されている。しかし、これまで固体中におけるフォトン・アップコンバージョンは効率が低いという問題があった。本研究では金属イオンと架橋配位子からなるmetal-organic framework (MOF)中に色素を規則的に配列させることで、高効率なフォトン・アップコンバージョンを示す固体材料の開発を試みた。
近赤外光を可視光にフォトン・アップコンバージョンするMOF材料を実現するため、発光色素を精密に集積したMOFの設計と合成に取り組んだ。テトラセンなどのアセン系色素に金属配位部位として複数のカルボン酸を導入した分子を合成した。得られた色素含有配位子と反磁性の金属イオンとの錯形成により新規MOFの構築を行った。得られたMOFの発光寿命測定において遅延蛍光成分が観測され、三重項―三重項消滅によりアップコンバージョン過程が起こっていることを確認できた。更には超高速過渡吸収分光測定と過渡ESR測定によりアップコンバージョンの逆過程であるシングレット・フィッションの進行も確認できた。すなわち今回合成したMOF材料は固体中でフォトン・アップコンバージョンを起こすことに加え、シングレット・フィッションも同時に示すことから、太陽光に含まれる長波長光と短波長光のエネルギーの有効活用に繋がりうる材料を構築することが出来たといえる。
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