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超低強度光・低エネルギー光による高効率フォトン・アップコンバージョンの実現

研究課題

研究課題/領域番号 15J03139
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高分子・繊維材料
研究機関九州大学

研究代表者

間瀬 一馬  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードフォトン・アップコンバージョン / 三重項-三重項消滅 / エネルギーマイグレーション / ペロブスカイト / 液晶 / シクロファン / 三重項増感 / 三重項エネルギー移動 / ハロゲン化鉛系ペロブスカイト
研究実績の概要

本年度は、申請書の通り、凝縮系において低励起光強度で駆動し、かつ大きなアンチストークスシフトを示す三重項-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)の達成を目標と掲げて、次の三項目について研究を実施した。
1.ハロゲン化鉛ペロブスカイトのナノ結晶について三重項増感機能を検討した。ハロゲン化セシウム鉛ペロブスカイトのナノ結晶を作製し、その表面を三重項アクセプターで化学修飾すると、ペロブスカイトからアクセプター分子への三重項エネルギー移動が起こり、TTA-UC発光が得られることを見出した。この成果は三次元構造を有したペロブスカイトを用いて三重項増感を達成したはじめての例であり、ペロブスカイトの励起状態について重要な知見を与えるものである。
2.凝縮系における遅い分子拡散ならびに、ドナー分子とアクセプター分子の相分離現象を解決すべく、液晶性のアクセプターを開発し、エネルギーマイグレーションを用いたTTA-UCについて検討した。液晶中での三重項エネルギーマイグレーションを、過渡吸収測定および粉末 X 線回折測定より評価することで、従来未解明であったTTA-UCと分子構造秩序の間の関係を明らかにした。
3.UC発光色のスイッチングという新たな機能発現に成功した。結晶ならびに過冷却固体で異なる発光波長を示す蛍光性シクロファンをアクセプター、重原子効果によって基底一重項から励起三重項への直接遷移が可能なOs錯体をドナーとして用いることにより、緑色と黄色のUC発光色を熱可逆的にスイッチングすることに成功した。この結果は、項間交差による励起エネルギー損失のないドナー分子と柔軟性を有するアクセプター分子の構造双安定性を結び付け、そのアンチストークスシフトを最大に活かすことにより初めて達成されたものであり、分子組織化に基づくTTA-UCに二波長変換という新しい局面を開いている。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Specific Uniaxial Self-assembly of Columnar Perylene Liquid Crystals in Au Nnofin Arrays2018

    • 著者名/発表者名
      D. Kichise, K. Mase, S. Fujikawa, N. Yanai, N. Kimizuka
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 号: 3 ページ: 354-357

    • DOI

      10.1246/cl.171228

    • NAID

      130006434140

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stimuli-ResponsiveDual-Color Photon Upconversion:A Singlet-to- Triplet Absorption Sensitizer in aSoft Luminescent Cyclophane2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Mase,Yoichi Sasaki, Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • 雑誌名

      angewandte chemie inteational edition

      巻: 57 号: 11 ページ: 2806-2810

    • DOI

      10.1002/anie.201712644

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Triplet sensitization by perovskite nanocrystals for photon upconversion2017

    • 著者名/発表者名
      Mase Kazuma、Okumura Keisuke、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • 雑誌名

      Chem Commun,

      巻: 53 号: 59 ページ: 8261-8264

    • DOI

      10.1039/c7cc03087h

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Employing Core-Shell Quantum Dots as Triplet Sensitizers for Photon Upconversion2016

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Okumura, Kazuma Mase, Nobuhiro Yanai*, Nobuo Kimizuka*
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 22 号: 23 ページ: 7721-7726

    • DOI

      10.1002/chem.201600998

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Photon upconversion based on triplet sensitization using perovskite nanocrystals2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Mase, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノ材料への色素集積に基づくフォトン・アップコンバージョン2016

    • 著者名/発表者名
      間瀬一馬、奥村佳亮、楊井伸浩、君塚信夫
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学横浜キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Columnar liquid crystals for low-power photon upconversion2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Mase
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center Halls I, II, III
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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液晶の創出2015

    • 著者名/発表者名
      間瀬 一馬
    • 学会等名
      九州地区高分子若手研究会・夏の講演会
    • 発表場所
      KMM ビル(4階会議室)
    • 年月日
      2015-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カラムナー液晶中の三重項拡散制御に基づく低励起光フォトン・アップコンバージョン2015

    • 著者名/発表者名
      間瀬 一馬
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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