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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

研究課題

研究課題/領域番号 17F17336
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 ナノ材料化学
研究機関九州大学

研究代表者

楊井 伸浩  九州大学, 工学研究院, 准教授 (90649740)

研究分担者 JOARDER BIPLAB  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-11-10 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードフォトン・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
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

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

    • 著者名/発表者名
      Joarder Biplab、Mallick Arijit、Sasaki Yoichi、Kinoshita Mika、Haruki Rena、Kawashima Yusuke、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: - 号: 6 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1002/cnma.202000019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solid-State Photon Upconversion Materials: Structural Integrity and Triplet/Singlet Dual Energy Migration2018

    • 著者名/発表者名
      Joarder Biplab、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 16 ページ: 4613-4624

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b02172

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Single Crystal Proton Conduction Study of a Metal Organic Framework of Modest Water Stability2018

    • 著者名/発表者名
      Biplab Joarder, Nobuhiru Yanai, and Nobuo Kimizuka
    • 学会等名
      ICCC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-Infrared-to-Visible Photon Upconversion in Metal Organic Framework2018

    • 著者名/発表者名
      Biplab Joarder, Nobuhiru Yanai, and Nobuo Kimizuka
    • 学会等名
      MOF2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-11-13   更新日: 2024-03-26  

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