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2023 年度 実績報告書

近赤外光を可視光にアップコンバージョンするMOFの創出

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0295
配分区分基金
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 PARMAR BHAVESHKUMAR  九州大学, 工学研究院, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワード光物性 / フォトン・アップコンバージョン / 多孔性金属錯体
研究実績の概要

低エネルギー光を高エネルギー光に変換するフォトン・アップコンバージョンは太陽電池や人工光合成の効率を飛躍的に向上させるとして期待されている。しかし、これまで固体中におけるフォトン・アップコンバージョンは効率が低いという問題があった。本研究では金属イオンと架橋配位子からなるmetal-organic framework (MOF)中に色素を規則的に配列させることで、高効率なフォトン・アップコンバージョンを示す固体材料の開発を試みた。
近赤外光を可視光にフォトン・アップコンバージョンするMOF材料を実現するため、発光色素を精密に集積したMOFの設計と合成に取り組んだ。テトラセンなどのアセン系色素に金属配位部位として複数のカルボン酸を導入した分子を合成した。得られた色素含有配位子と反磁性の金属イオンとの錯形成により新規MOFの構築を行った。得られたMOFの発光寿命測定において遅延蛍光成分が観測され、三重項―三重項消滅によりアップコンバージョン過程が起こっていることを確認できた。更には超高速過渡吸収分光測定と過渡ESR測定によりアップコンバージョンの逆過程であるシングレット・フィッションの進行も確認できた。すなわち今回合成したMOF材料は固体中でフォトン・アップコンバージョンを起こすことに加え、シングレット・フィッションも同時に示すことから、太陽光に含まれる長波長光と短波長光のエネルギーの有効活用に繋がりうる材料を構築することが出来たといえる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2024 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] シェフィールド大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      シェフィールド大学
  • [雑誌論文] Radical qubits photo-generated in acene-based metal-organic frameworks2024

    • 著者名/発表者名
      Orihashi Kana、Yamauchi Akio、Inoue Miku、Parmar Bhavesh、Fujiwara Saiya、Kimizuka Nobuo、Asada Mizue、Nakamura Toshikazu、Yanai Nobuhiro
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 53 ページ: 872~876

    • DOI

      10.1039/D3DT03959E

    • 査読あり
  • [学会発表] Tuning of Singlet Fission Derived Quintet 5(TT) Generation in Acene-based Homo/Hetero-linker UiO-68 type MOFs2024

    • 著者名/発表者名
      Bhavesh Parmar, Wataru Ishii, Masaaki Fuki, Eman M. Bu Ali, Manpreet Singh, Naoto Matsumoto, Kana Orihashi, Catherine Helenna Mulyadi, Miku Inoue, James P. Pidgeon, Jenny Clark, Yasuhiro Kobori and Nobuhiro Yanai
    • 学会等名
      9th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC9)
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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