Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
低エネルギーな長波長光を高エネルギーな短波長光へと変換するフォトン・アップコンバージョン(PUC)は、光エネルギー変換系のなどの要素技術として重要である。特に、三重項消滅機構によるPUCは、微弱な太陽光下でもPUC可能な技術であるが、原理上２回以上の拡散衝突過程を必要とするため、溶液では拡散が律速段階となってしまう。申請者は、無機層状化合物に色素を固定化することで、拡散の限界を超えた反応が生ずることを見出している。本研究では、複数のアニオン性色素をアニオン交換性の層状化合物LDHに交互積層した複合アニオン膜を作成するとともに、本膜を用いて拡散限界を超えたPUC系を構築することを目的としている。
低エネルギーな長波長光を高エネルギーな短波長光へと変換するフォトン・アップコンバージョン(PUC)は、太陽電池をはじめとする光エネルギー変換系のなどの要素技術として極めて重要である。特に三重項消滅機構(TTA)によるPUCは、微弱な太陽光下でもPUC可能な技術であるが、溶液中では2回以上の分子の拡散衝突過程を必要とするため効率向上に限界がある。申請者らは、無機層状化合物(clayなど)に色素を固定化することで、拡散の限界を超えた反応が生ずることを見出している。本研究では、複数のPUCアニオン性色素をアニオン交換性の層状化合物LDHに交互積層した複合アニオン膜を作成するとともに、本材料を用いた拡散限界を超えたPUC系を構築することを目的としている。また、我々が有する技術の拡張を目的に、研究者独自および領域内の研究者が有する材料群を用いた交互積層膜の合成および構造解析を行なった。本年度の主要な研究実績を列挙する。a) 光集約能の確認：PUC用色素とエネルギー受容色素とを交互積層し、エネルギー移動および光捕集特性を検討したところ、約50分子のPUC色素がエネルギー受容色素に光集約することを見出した。b) 異種ナノシートの交互積層：領域内共同研究として、さまざまな複合アニオンナノシートおよび低分子系色素との交互積層に挑戦し、多くの材料で光機能を有する複合膜を得ることに成功した。c) 交互積層膜の微細構造解析：領域内共同研究によりGISAXS法による種々のナノシート積層体の構造解析に成功した。d) ポリ酸/LDH複合体の光触媒特性：この複合体が光触媒特性を有することを明らかにした。e) 高性能PUC系：副次的な研究成果として、層状化合物とPUC用色素複合体が、PUC発光を示し、極めて低い閾値エネルギーを有していることを明らかにした。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 2019 Other
All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Peer Reviewed: 8 results, Open Access: 7 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 6 results)
Chemistry Letters
Volume: 51 Issue: 2 Pages: 107-110
10.1246/cl.210621
130008161605
Energy & Environmental Science
Volume: 14 Issue: 10 Pages: 5358-5365
10.1039/d1ee00509j
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 118 Issue: 52 Pages: 1-12
10.1073/pnas.2113910118
Journal of the American Chemical Society
Volume: 142 Issue: 18 Pages: 8412-8420
10.1021/jacs.0c02053
化学工業
Volume: 71 Pages: 24-28
Journal of the Clay Science Society of Japan (in Japanese)
Volume: 58 Issue: 1 Pages: 26-37
10.11362/jcssjnendokagaku.58.1_26
130007625031
Sustainable Energy & Fuels
Volume: 3 Issue: 12 Pages: 3489-3497
10.1039/c9se00731h
Inorganic Chemistry
Volume: 58 Issue: 19 Pages: 12716-12723
10.1021/acs.inorgchem.9b01623
