抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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三重項-三重項消滅(TTA-UC)に基づく光子アップコンバージョンは,再生エネルギー生産と生物学的分野への応用の可能性のために,多くの関心を引き付けてきた。特に,近赤外(NIR)光から可視(vis)光へのUCは,単一接合光起電力電池のShockley-Queisser限界を克服するために不可欠であり,水からの光触媒水素生産の効率は,紫外(UV)UCの助けを借りて改善できる。しかし,両方のプロセスは,弱い入射光に対する波長範囲,効率,および感度において限界を満たした。この計算は,これらの主要な問題を解決する最近のブレークスルーを記述し,三重項増感剤のシステム間交差(ISC)中のエネルギー損失を最小化することにより,またはISCプロセスをバイパスすることにより,変換波長の範囲を大幅に拡大する。一般的にTTA-UCの光化学過程は三重項増感剤による長波長入射光の吸収により開始され,それはISCを介して三重項状態を生成する。このISCは必然的に数百の電子ボルトのエネルギー損失を伴い,それは大きな反Stokesシフトを伴うTTA-UCを著しく制限する。熱活性化遅延蛍光(TADF)を示す分子の小さなS_1-T_1ギャップは,TTA-UCで用いられる最高のT_1とS_1エネルギー準位を持つエミッタの増感を可能にし,効率的なvisto-UV UCをもたらす。NIR領域における分子増感剤への代替として,広いNIR吸収バンドを有する無機ナノ結晶がNIR-to-Vis TTA-UCに対する効果的な増感剤として最近働くことが示されている。それらの小さな交換分裂は三重項増感の間のエネルギー損失を最小化する。配位結合による有機アクセプタによるナノ結晶表面の修飾は,成分間の効率的なエネルギー移動を可能にし,TTAプロセスを成功させる。ISC中のエネルギー損失に対する制約を除去するために,直接一重項から三重項(S-T)励起をもつ分子を三重項増感剤として用いた。S-T吸収はスピン禁制であるが,大きなスピン軌道結合が適切に設計された金属錯体に対して生じ,それは大きな吸収係数をもつNIR領域におけるS-T吸収を可能にする。このようなS-T吸収増感剤の三重項寿命はしばしば短く(マイクロ秒以下),エミッタ集合体との分子増感剤の統合は,周囲のエミッタ分子への容易なDexterエネルギー移動を可能にし,凝縮状態における三重項エネルギー移動(TEM)を通して効率的なNIRからVisへのUC発光をもたらす。発色団構造の賢明な修飾により,NIRから青色UCの最初の例も達成された。これらの新しい三重項増感経路を分子集合体におけるアップコンバートエネルギー収集(UpCon)アプローチと組み合わせて,エミッタ三重項を効果的に占有し,逆エネルギー移動を含む残る問題を克服することが必須である。TEM-UPCON戦略,コア-シェルシェル構造および三重項ドナー,アクセプタおよびエネルギーコレクタからなる三層構造に対する二つの全体的な材料設計を提案した。三重項科学と自己集合の化学の間の融合は,エネルギーから生物学までの範囲の実世界への応用に向けてNIR-to-Visとvisto-UV TTA-UCの以前の困難を克服するであろう。Copyright 2019 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
