エネルギー移動法に基づく高効率固相フォトン・アップコンバージョンの実現

• 研究課題/領域番号: 26810036
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 楊井 伸浩 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90649740)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: フォトン・アップコンバージョン / エネルギーマイグレーション / 三重項 / 超分子 / 金属錯体骨格 / フォトン･アップコンバージョン / MOF

研究成果の概要

太陽光利用技術を大幅に高効率化しうるフォトン・アップコンバージョンの実現において、従来の分子拡散に依存したメカニズムではなく、分子集合体中でのエネルギーマイグレーションに基づく新しい方法論の開拓を行った。中でも、金属錯体骨格中にアクセプター分子を規則配列させ、三重項増感剤を結晶表面に修飾することで、これまで困難であった太陽光程度の弱い励起光強度でのアップコンバージョン効率の最大化に世界で初めて成功した。

研究成果

• [国際共同研究] ミラノ･ビコッカ大学(イタリア)
• [雑誌論文] Molecularly Dispersed Donors in Acceptor Molecular Crystals for Photon Upconversion under Low Excitation Intensity (2016)
  • 著者名/発表者名: Masanori Hosoyamada, Nobuhiro Yanai, Taku Ogawa, Nobuo Kimizuka
  • 雑誌名: CHEMISTRY A Europian Journal 巻: 22 号: 6 ページ: 2060-2067
  • DOI: 10.1002/chem.201503318
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent emergence of photon upconversion based on triplet energy migration in molecular assemblies (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Yanai and Nobuo Kimizuka
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 52 号: 31 ページ: 5354-5370
  • DOI: 10.1039/c6cc00089d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly Efficient Photon Upconversion in Self-Assembled Light-Harvesting Molecular Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, *N. Yanai, A. Monguzzi, *N. Kimizuka
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 10882-10882
  • DOI: 10.1038/srep10882
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metallonaphthalocyanines as triplet sensitizers for near-infrared photon upconversion beyond 850 nm (2015)
  • 著者名/発表者名: Shogo Amemori, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 17 号: 35 ページ: 22557-22560
  • DOI: 10.1039/c5cp02733k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast and Long-Range Triplet Exciton Diffusion in Metal–Organic Frameworks for Photon Upconversion at Ultralow Excitation Power (2015)
  • 著者名/発表者名: P. Mahato, A. Monguzzi, *N. Yanai, T. Yamada, *N. Kimizuka
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 14 号: 9 ページ: 924-930
  • DOI: 10.1038/nmat4366
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photon Upconversion in Supramolecular Gel Matrixes: Spontaneous Accumulation of Light-Harvesting Donor-Acceptor Arrays in Nanofibers and Acquired Air Stability (2015)
  • 著者名/発表者名: P. Duan, N. Yanai, H. Nagatomi, N. Kimizuka
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc, 巻: 137 号: 5 ページ: 1887-1894
  • DOI: 10.1021/ja511061h
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Bis-Cyclometalated Iridium Complex as a Benchmark Sensitizer for Efficient Visible-to-UV Photon Upconversion (2014)
  • 著者名/発表者名: P. Duan, N. Yanai, N. Kimizuka
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 86 ページ: 13111-13113
  • DOI: 10.1039/c4cc05718j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] フォトン･アップコンバージョンを示す錯体システムの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩
  • 学会等名: 分子研研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2016-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] Photon upconversion in air-saturated water based on amphiphilic self-assembly of chromophores (2015)
  • 著者名/発表者名: Hironori Kouno, N. Yanai, N. Kimizuka
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Air-stable and highly efficient photon upconversion in self-assembled molecular systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Taku Ogawa, N. Yanai, N. Kimizuka
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Columnar liquid crystals for low-power photon upconversion (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Mase, Nobuhiro Yanai, Go Watanabe, Angelo Monguzzi, Nobuo Kimizuka
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Fast triplet exciton diffusion in metal–organic frameworks for ultralow power photon upconversion (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Yanai, Prasenjit Mahato, Nobuo Kimizuka
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] New Chromophore Systems for Near Infrared-to-Visible and Visible-to-UV Photon Upconversion (2015)
  • 著者名/発表者名: Shogo Amemori, N. Yanai, P. Duan, N. Kimizuka
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 分子集積化学に基づく高効率フォトン・アップコンバージョン (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩
  • 学会等名: 東京大学 談話会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] 分子集積系におけるフォトン･アップコンバージョン (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩
  • 学会等名: 高分子学会九州支部若手の会冬の講演会
  • 発表場所: 休暇村志賀島
  • 年月日: 2015-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] Photon Upconversion in Organic Nanomaterials (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Yanai
  • 学会等名: MNC2015
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 分子集積化学からフォトン・アップコンバージョン分野へ挑戦 (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩
  • 学会等名: ITbM Chemistry Workshop ~Symposium of Organic Chemistry~
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-10-30
• [学会発表] 三重項エネルギーの高速移動に基づく超低励起光強度でのフォトン・アップコンバージョン (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩、Prasenjit Mahato、君塚信夫
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] 色素集積構造の精密制御に基づく超低励起光強度におけるフォトン・アップコンバージョン (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩、Prasenjit Mahato、君塚信夫
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 分子集合体中の三重項拡散とフォトン・アップコンバージョン (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩
  • 学会等名: 新学術領域「高次複合光応答」若手の会
  • 発表場所: 大阪 ホテルコスモスクエア国際交流センター
  • 年月日: 2015-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Photon Upconversion in Self-Assembled Supramolecular Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: NobuhiroYanai, Pengfei Duan, Nobuo Kimizuka
  • 学会等名: 12th International Symposium on Functional pi-Electron Systems
  • 発表場所: Seattle
  • 年月日: 2015-07-21
  • 国際学会
• [学会発表] NIR to Visible Photon Upconversion Based on Triplet-Triplet Annihilation with Metallonaphthalocyanine donors (2015)
  • 著者名/発表者名: Shogo Amemori, P. Duan, N. Yanai, N. Kimizuka
  • 学会等名: 12th International Symposium on Functional pi-Electron Systems
  • 発表場所: Seattle
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Photon Upconversion Molecular Systems toward their Applications to Solar Energy Utilization (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
  • 学会等名: 4th JACI/GSC Symposium
  • 発表場所: 一ツ橋大学
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] フォトン・アップコンバージョン分子システムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩
  • 学会等名: 光化学若手の会
  • 発表場所: 休暇村志賀島
  • 年月日: 2015-06-14
  • 招待講演
• [学会発表] フォトン・アップコンバージョンを示す超分子集合体の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩、小川卓、君塚信夫
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-05-30
• [学会発表] 超分子ゲル中への高密度色素集積による空気中フォトン・アップコンバージョン機能の発現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩、段鵬飛、君塚信夫
  • 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: 2015-05-28
• [学会発表] 空気中で機能するフォトン･アップコンバージョン超分子ゲルシステムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩、段鵬飛、君塚信夫
  • 学会等名: 日本化学会 第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] Supramolecular Systems for photon conversion technologies (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Yanai
  • 学会等名: China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
  • 発表場所: 天津大学
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Photon Upconversion Meets Supramolecular Self-Assembly (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
  • 学会等名: IPC2014
  • 発表場所: EPOCAL TSUKUBA
  • 年月日: 2014-12-03
• [学会発表] Photon Upconversion in MOFs (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Yanai, Prasenjit Mahato, Nobuo Kimizuka
  • 学会等名: MOF2014
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2014-09-28
• [学会発表] 規則配列したπ電子系おける三重項エネルギーの高速移動とフォトン・アップコンバージョン (2014)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩、Prasenjit Mahato、Angelo Monguzzi、君塚信夫
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] フォトン・アップコンバージョン液晶 (2014)
  • 著者名/発表者名: 楊井伸浩
  • 学会等名: 液晶若手シンポジウム
  • 発表場所: 島根県松江市 松江テルサ
  • 年月日: 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Triplet Exciton Migration and Photon Upconversion in Self-Assembled Molecular Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Yanai,Pengfei Duan, Prasenjit Mahato, Angelo Monguzzi, Nobuo Kimizuka
  • 学会等名: Gordon research conference on Electronic Processes in Organic Materials
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2014-05-07 – 2014-05-08
• [産業財産権] Photon Upconverter (2015)
  • 発明者名: 君塚信夫, 楊井伸浩, Prasenjit MAHATO
  • 権利者名: 国立大学法人九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-06-18
  • 外国
• [産業財産権] Photon Upconversion System (2015)
  • 発明者名: 君塚 信夫、楊井 伸浩、雨森 翔悟
  • 権利者名: 君塚 信夫、楊井 伸浩、雨森 翔悟
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-047706
  • 出願年月日: 2015-03-10
• [産業財産権] Solvent-Free Photon Upconversion System (2014)
  • 発明者名: 君塚信夫、楊井伸浩、他５名
  • 権利者名: 国立大学法人九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-11-06
  • 外国
• [産業財産権] Solvent-Free Photon Upconversion System (2014)
  • 発明者名: 君塚 信夫、楊井 伸浩、段 鵬飛
  • 権利者名: 国立大学法人九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-185738
  • 出願年月日: 2014-09-11
• [産業財産権] PHOTON UPCONVERSION SYSTEM (2014)
  • 発明者名: 君塚 信夫、楊井 伸浩、段 鵬飛、永冨 久乗
  • 権利者名: 君塚 信夫、楊井 伸浩、段 鵬飛、永冨 久乗
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-206003
  • 出願年月日: 2014-10-06