第1部 低毒性な配位子保護金属クラスターを三重項増感剤に用いた近赤外-可視光変換
(2021年8月12日 10:30〜12:00)
光アップコンバージョン (UC) とは長波長 (低エネルギー) の光を短波長 (高エネルギー) の光に変換する技術であり、その中でも三重項-三重項消滅に基づくUC (TTA-UC) は、太陽光程度の光強度の近赤外光を可視光に変換できることから太陽電池や光触媒の効率を向上させる手段として注目されている。その実現のためには、近赤外光照射により効率的に発光体の三重項状態を増感できる増感剤が必要となるが、そのような増感剤はこれまで一部の金属ポルフィリン誘導体やPbやCdなどの有害元素を含む半導体ナノ粒子に限られていました。ごく最近、講演者は、液相中で精密に合成することができ、安定かつ低毒性な配位子保護金属クラスターが、近赤外光照射下において三重項増感剤として機能することを初めて見出した。
本講座では、そのような配位子保護金属クラスターを三重項増感剤として利用したTTA-UCの最新の研究成果と展望について紹介する。
- 金属クラスターとは?
- 配位子保護金属クラスターの励起状態と光物理特性
- 配位子保護金属クラスターの光増感剤としての利用
- 配位子保護金属クラスターを三重項増感剤に用いた光アップコンバージョン
第2部 可視光を波長320～340 nmの紫外光に変換する光アップコンバージョン溶液系の開発とその特性
(2021年8月12日 13:00〜14:30)
紫外光は、光子のエネルギーが高く、産業上重要な様々な機能を有しています。例えば、光触媒 (水分解水素発生触媒含む) 、人工光合成、樹脂硬化など、化学反応を介して、紫外域の光エネルギーを利用する応用は多岐にわたります。特に、波長が340nm以下の紫外光はエネルギーが高く (=作用能が高く) 有用です。しかし、自然太陽光には、このような紫外光はごく微量しか含まれません。
本講座は、可視光 (波長400nm以上) の光を波長340nm以下の紫外光に変換する光アップコンバージョンについて、特性とその支配メカニズムについて解説します。
- 有機分子を用いた光アップコンバージョンの原理、特徴,課題のわかりやすい説明
- 開発した可視光を紫外光に変換する光アップコンバージョン溶液系の特徴の解説
- その試料の諸特性 (アップコンバージョン効率、光耐久性) を決めるメカニズムの解説
第3部 近赤外光を可視光に変換する固体系光アップコンバージョン材料の開発
(2021年8月12日 14:40〜16:10)
材料の固体化、そして近赤外光からの変換は、TTAを用いた光アップコンバージョンの応用を考える上で大事な点であり、同時にチャレンジすべき困難な課題として考えられてきておりました。
本講座では、この2点がなぜ困難な課題であるのかを、TTA光アップコンバージョンの原理に立ち返って解説し、それを乗り越えるための固体化手法を講演者のアプローチを中心に、国内外の進展をも合わせて紹介して、将来展望を述べます。
- TTA光アップコンバージョンの原理と、固体化の問題点
- 固体系TTA光アップコンバージョンの各種アプローチの例の紹介
- 塗布 (迅速乾燥キャスト法) の開発と高効率な緑 (532nm) →青 (430nm) 変換
- 変換波長 (励起波長) の長波長化、近赤外化の必要性
- 長波長化における問題点
- 近赤外光からの変換を目指した各種アプローチの例の紹介
- 塗布法による固体系近赤外変換材料 (785nmから可視光に)
- その動的な機構と、量子収率の支配因子
- 近赤外光のアップコンバージョンにおける発行体材料と問題点
- より長波長の光に向けた課題と取組について
- 将来展望
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