2023 Fiscal Year Annual Research Report
弱励起光型アップコンバージョン分子システムの開発とセラノスティクスへの応用
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22K20538
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
水上 輝市 九州大学, 工学研究院, 特任助教 (60966357)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | フォトン・アップコンバージョン / TADF三重項増感剤 / 励起三重項 / セラノスティクス / ケージド化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、フォトン・アップコンバージョン（TTA-UC）セラノスティクスの実現に向けた、弱い励起光で高効率な可視→紫外TTA-UCを示すドナーおよびアクセプター分子の開発を目的に研究を行った。有機溶媒系において高効率な可視→紫外TTA-UCは達成できているが、閾励起光強度が依然として高く太陽光レベルの励起光強度では6％程度のUC効率に留まっている。また、重金属フリーかつ高効率な水系UCは実現されておらず、セラノスティクスの開拓に向けた水中TTA-UC分子システムの開発が必須である。前年度では、生体適応性の高いドナー分子として多重共鳴型熱活性化遅延蛍光分子に着目し、100%に近い高効率な三重項増感能を示す重金属フリーなドナー分子を開発した。一方で、紫外発光を示す従来のアクセプター分子は、ナノ粒子のような分子集合系ではエキシマ―を形成するために青色発光を示す課題があった。そこで、本年度は分子集合系においてもエキシマ―形成を抑制し、紫外領域で高い蛍光量子収率を示すアクセプター分子を設計・開発した。このアクセプター分子は有機溶媒中で高濃度においてもエキシマ―を形成せず、高効率な紫外域発光を示した。開発したドナーおよびアクセプター分子を用いて有機溶媒中において青色光で励起したところ紫外発光が観測され、25％を超える極めて高いUC効率を示す可視→紫外TTA-UCを達成した。新しく開発したアクセプター分子は非常に長い三重項寿命を有することが分かり、その閾励起光強度は太陽光程度の励起光強度を遥かに下回る0.1 mWcm-2であった。この低い閾励起光強度によって、太陽光レベルの励起光強度においてもUC効率は20％を達成した。本成果は、高性能な可視→紫外TTA-UCを示す分子デザイン指針を提供するものであり、TTA-UCセラノスティクスの開拓に向けた分子システムの構築が期待される。
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