Development of Photon Upconversion Molecular Solution System That Converts Visible Lights into Shorter UV Region (< 340 nm)

Yoichi Murakami, Ayumu Motooka, Kazuki Niimi, Atsushi Kaiho, Noriko Kiyoyanagi
2020 The Proceedings of the Thermal Engineering Conference  
1. はじめに 光は環境や室内に普遍的に存在するエネルギーであり,光電変換(太陽電池)や光化学変換(光触媒・光合成)等の 有益な作用能をもつ.しかしその作用を発揮できるのはバンドギャップより高エネルギー側の光子(=閾値波長より短波 長の光)のみである.紫外光は光触媒作用や光化学反応を始めとして特に有用であるが,環境中に少量しか存在しない. 著者らは可視光を紫外光に変換する光アップコンバージョン(UC)の研究に取り組み,成果として,可視光を 340 nm より 短波長の紫外光に変換する試料系を創出し,その UC 量子効率と光照射安定性の支配要因を解明したので,報告する. 2. 結果の概要 本研究で用いる UC は,低エネルギーの光子(長波長の光)を吸収し,長寿命な励起三重項状態を作る増感分子 (sensitizer)と,そこから三重項エネルギーを受け取り三重項-三重項消滅によってより高エネルギーの光子(短波長の光) を放出する発光分子(emitter)とを組み合わせて行われる.上記の狙いの UC を行える分子を探索した結果,図 1a に示
more » ... 子と発光分子の組み合わせを見出した.これらのヘキサン溶液を用いて,可視光入射(波長: 405 nm)について 行った UC の結果を図 1b に示す.このように,405 nm の可視光が,320−340 nm に発光極大をもつ紫外光に変換するこ とに成功した.405 nm より長波長側の発光は増感分子からの蛍光である.様々な溶媒を用いて UC 特性を計測したとこ ろ,UC 効率と光照射安定性が溶媒種類に著しく依存することを見出した.系統的研究の結果,前者は溶媒極性による三 重項エネルギー準位の変化により,後者はフロンティア軌道論に基づく光化学反応性により説明できることを見出した (1) . 参考文献 (1) Murakami, Y. et al., To be submitted. Fig. 1 (a) Molecules used to achieve UV-UC in this study. (b) UC emission spectrum upon excitation at 405 nm.
doi:10.1299/jsmeted.2020.0132 fatcat:sn43fcvnrbcinhu5gcopti45ea