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近赤外光アップコンバージョンの開拓とバイオ応用

Research Project

Project/Area Number 17F17336
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Nanomaterials chemistry
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

楊井 伸浩  九州大学, 工学研究院, 准教授 (90649740)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) JOARDER BIPLAB  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2017-11-10 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords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 / 光物性 / 光学特性 / MOF
Outline of Annual Research Achievements

フォトン・アップコンバージョン(UC)とは、低エネルギー光を高エネルギー光に変換する現象であり、太陽電池・光触媒などエネルギー産出デバイスの効率を飛躍的に向上させうる技術として近年大きな注目を集めている。特に三重項―三重項消滅(triplet-triplet annihilation, TTA)機構に基づくアップコンバージョン(TTA-UC)は、太陽光レベルの弱い励起光により効率的な波長変換を達成しうる。しかし、近赤外光を可視光にUCする固体材料の実現は、ドナーがISCする過程でエネルギーを失ってしまい、また固体中でドナーが凝集してしまうことから容易ではない。そこで本研究では系間交差を経ないS-T吸収を示すドナーを用い、S-T吸収型ドナーをアクセプターからなる多孔性金属錯体中に凝集させることなく導入することで、近赤外光から可視光へのアップコンバージョンを示す固体材料の創出を試みた。ドナーとして近赤外域にS-T吸収を示すOs錯体を用い、MOFとしてZr6クラスターを発光性配位子であるCPAEBAが架橋したものを用いた。ドナーを導入したMOF結晶を1,3,5-Tri (1-naphthyl) benzeneのガラス中に分散させたところ、波長724 nmのレーザー励起により安定なアップコンバージョン発光を得ることに成功した。更に、ドナーからアクセプターへの三重項エネルギー移動効率は100%に近いことが分かった。従来はS-T吸収を示すドナーの凝集によりアクセプターへと固体中において効率よくエネルギー移動を行うことが困難であったが、本研究においてMOF中にS-T吸収型ドナーを凝集させることなく分散できたため、非常に効率の良い三重項エネルギー移動が可能となった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2020 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Near‐Infrared‐to‐Visible Photon Upconversion by Introducing an S?T Absorption Sensitizer into a Metal‐Organic Framework2020

    • Author(s)
      Joarder Biplab、Mallick Arijit、Sasaki Yoichi、Kinoshita Mika、Haruki Rena、Kawashima Yusuke、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • Journal Title

      ChemNanoMat

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1002/cnma.202000019

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solid-State Photon Upconversion Materials: Structural Integrity and Triplet/Singlet Dual Energy Migration2018

    • Author(s)
      Joarder Biplab、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 9 Issue: 16 Pages: 4613-4624

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b02172

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Single Crystal Proton Conduction Study of a Metal Organic Framework of Modest Water Stability2018

    • Author(s)
      Biplab Joarder, Nobuhiru Yanai, and Nobuo Kimizuka
    • Organizer
      ICCC2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Near-Infrared-to-Visible Photon Upconversion in Metal Organic Framework2018

    • Author(s)
      Biplab Joarder, Nobuhiru Yanai, and Nobuo Kimizuka
    • Organizer
      MOF2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-11-13   Modified: 2024-03-26  

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