書籍

九州大学　 大学院工学研究院応用化学部門　主幹教授（工学博士）　 君塚　信夫　氏

【主旨】
　低エネルギー（長波長）の光を高エネルギー（短波長）光に変換する方法論であるフォトン・アップコンバージョン(UC)は、太陽電池の高効率化や可視光駆動型の光触媒開発に結びつく可能性のある光子エネルギー変換技術として注目されている。とりわけ三重項―三重項消滅(triplet-triplet annihilation, TTA)機構に基づくアップコンバージョン(TTA-UC)は、可視光励起に基づき定量的に励起三重項状態を与える三重項増感剤（ドナー）が見いだされ、太陽光レベルの弱い励起光を利用できるなど、優れた特徴を有することから大きな期待が寄せられている。
　本テキストでは、TTA-UCを中心に、有機光化学の基礎、従来の研究例、課題、さらに“分子の自己組織化”概念の導入によるイノベーションと、フォトン・アップコンバージョンにおける最近の技術展開について紹介する。

【キーワード】
フォトン・アップコンバージョン、励起三重項、三重項―三重項消滅、分子組織化、光

【習得できる知識】
励起三重項状態を利用する有機フォトン・アップコンバージョンの基礎・設計・評価に関する知識
フォトン・アップコンバージョン材料の開発動向

【ポイント】
フフォトン・アップコンバージョン(UC)は、太陽電池、室内光発電や光触媒、バイオイメージングやなど、様々な分野にイノベーションをもたらす技術として期待されています。本テキストでは、光化学の基礎から近赤外光から可視光、可視光から紫外光へのUC、分子組織化UCとUCプラスチック材料の開発など、最近の進展をご紹介します。

【プログラム】
1. フォトン・アップコンバージョンの基礎

1.1 フォトン・アップコンバージョン現象とは

1.2 アップコンバージョンの手法

2. 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)

2.1 光化学の基礎（電子遷移と光緩和過程）

2.1.1 光吸収と発光（蛍光）

2.1.2 系間交差とリン光

2.2 エネルギー移動とその機構

2.2.1 一重項エネルギー移動（双極子―双極子機構）

2.2.2 三重項エネルギー移動(Dexter機構)

2.3 TTA-UCの基礎―溶液分子拡散系を中心に―

2.3.1 TTA-UCにおけるドナー（D:三重項増感剤）とアクセプター（A:発光体）

2.3.2 TTA-UCの効率を決める因子と評価法

2.3.3 TTA-UCにおける課題

3. TTA-UCのイノベーション(1) ― 分子組織化フォトン・アップコンバージョン

3.1 分子組織系の光化学

3.2 分子の自己組織化とTTA-UCの融合 ― 分子組織化フォトン・アップコンバージョン

3.2.1 分子凝縮系液体（π電子系液体・イオン液体）におけるTTA-UC

3.2.2 オルガノゲル‐ハイドロゲル系におけるTTA-UC

3.2.3 分子組織体におけるTTA-UC

4. TTA-UCのイノベーション(2)

4.1 新しいTTA-UC増感系、発光分子系のデザイン

4.2 近赤外(NIR)→可視(VIS)領域のTTA-UC

4.3 可視(VIS)→紫外(UV)領域のTTA-UC

4.4 固体・フィルム系TTA-UC材料の作成技術

4.5 TTA-UC機能の向上にむけたアプローチ

5. フォトン・アップコンバージョン技術の応用

5.1 光エネルギー変換技術・太陽電池への応用

5.2 光触媒技術への応用

5.3 有機合成・高分子合成・3Dプリンティングへの応用

5.4 バイオ・医療分野への応用