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近赤外光利用を可能にする新規アップコンバージョン光エネルギー生成・回収法の開発

Research Project

Project/Area Number 17J04798
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Functional solid state chemistry
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

奥村 佳亮  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥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 / 三重項-三重項消滅 / 近赤外光
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、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)における新規三重項増感機構の開拓に取り組んだ。従来のTTA-UCシステムには、増感剤分子の系間交差などの三重項増感過程におけるエネルギー損失により、アンチストークスシフト(UCによるエネルギー変換幅)が制限されるという課題が存在していた。近年、新規の三重項増感剤として無機ナノ結晶が注目を集めている。増感剤として無機ナノ結晶を用いた系では、系間交差に伴うエネルギー損失が非常に小さいため、大きなアンチストークスシフトを伴うUCの実現が期待できる。
当研究室はハロゲン化セシウム鉛ペロブスカイトナノ結晶(PNCs)が三重項増感剤として機能することを見出した。PNCsは幅広い吸収を持ち、バンドギャップを容易に制御できるため、増感剤としてPNCsを用いたTTA-UCは様々な励起波長に対応可能な一般的方法論となり得る。
増感剤としてPNCsを用いたTTA-UCシステムを可視光-紫外光領域におけるUCに展開した。種々のシステムについて検討を重ねた結果、増感剤としてCsPb(Cl/Br)3 PNCs、トランスミッター分子として1-naphthalenecarboxylic acid、発光体分子として2,5-diphenyloxazoleを用いる系においてTTA-UCが発現することを明らかにした。この系において、可視光(波長445 nm)から紫外光(波長363 nm)へのUCが観測され、同波長範囲における増感剤分子を用いた系に匹敵する高いUC効率(>4%)を示した。さらに、より長波長の励起光(波長488 nm)を用いた場合にも、同様のUC発光が観測された。ここで達成されたアンチストークスシフト値は0.88 eVと非常に大きく、増感剤としてPNCsを用いる本研究の戦略の有効性を示す結果であるといえる。

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

    (9 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Visible-to-UV Photon Upconversion Sensitized by Lead Halide Perovskite Nanocrystals2019

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

      Chemistry Letters

      Volume: 48 Issue: 11 Pages: 1347-1350

    • DOI

      10.1246/cl.190473

    • NAID

      130007741784

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Visible‐to‐UV Photon Upconversion in Nanostructured Chromophoric Ionic Liquids2019

    • Author(s)
      Hisamitsu Shota、Miyano Junji、Okumura Keisuke、Hui Joseph Ka‐Ho、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • Journal Title

      ChemistryOpen

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 14-17

    • DOI

      10.1002/open.201900304

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Air-Sensitive Photoredox Catalysis Performed under Aerobic Conditions in Gel Networks2018

    • Author(s)
      Haering Marleen、Abramov Alex、Okumura Keisuke、Ghosh Indrajit、Konig Burkhard、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo、Diaz Diaz David
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 83 Issue: 15 Pages: 7928-7938

    • DOI

      10.1021/acs.joc.8b00797

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Translating MOF chemistry into supramolecular chemistry: soluble coordination nanofibers showing efficient photon upconversion2018

    • Author(s)
      Masanori Hosoyamada, Nobuhiro Yanai, Keisuke Okumura, Takayuki Uchihashi, and Nobuo Kimizuka
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 印刷中 Issue: 50 Pages: 6828-6831

    • DOI

      10.1039/c8cc01594e

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [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] Sensitizer-Free Photon Upconversion in Single-Component Brominated Aromatic Crystals2017

    • Author(s)
      Okumura Keisuke、Matsuki Masaya、Yamada Teppei、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • Journal Title

      ChemistrySelect

      Volume: 2 Issue: 25 Pages: 7597-7601

    • DOI

      10.1002/slct.201701769

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Visible-to-UV photon upconversion sensitized by perovskite nanocrystals2019

    • Author(s)
      Keisuke Okumura, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • Organizer
      2019年光化学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Triplet Sensitization by Perovskite Nanocrystals for Visible-to-UV Photon Upconversion2018

    • Author(s)
      Okumura Keisuke, Yanai Nobuhiro, Kimizuka Nobuo
    • Organizer
      10th Asian Photochemistry Conference
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sensitizer-Free Photon Upconversion in Single-Component Brominate Aromatic Crystals2017

    • Author(s)
      Okumura Keisuke、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • Organizer
      5th CMS International Symposium on Photofunctional Chemistry and Molecular Systems
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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