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2019 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 17J04798
研究機関九州大学

研究代表者

奥村 佳亮  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
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
研究実績の概要

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。

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。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Visible-to-UV Photon Upconversion in Nanostructured Chromophoric Ionic Liquids2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Hisamitsu, Junji Miyano, Keisuke Okumura, Joseph Ka-Ho Hui, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • 雑誌名

      ChemistryOpen

      巻: 9 ページ: 14-17

    • DOI

      10.1002/open.201900304

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visible-to-UV Photon Upconversion Sensitized by Lead Halide Perovskite Nanocrystals2019

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

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 1347-1350

    • DOI

      10.1246/cl.190473

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Visible-to-UV photon upconversion sensitized by perovskite nanocrystals2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Okumura, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • 学会等名
      2019年光化学討論会

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公開日: 2021-01-27  

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