详细内容或原文请订阅后点击阅览
绿光进，紫光出：低能量光变成高能量
大阪都立大学创造了一种分子 TP-An，即使在高浓度下也能实现高效光子上转换，从而推进了太阳能技术。
来源:Scientific Inquirer新分子实现“上转换”，使光线发出更多能量
太阳能电池和光催化剂的效率低得惊人。尽管光由多种波长组成，但即使是高效设备的使用范围也是有限的。其他波长，尤其是长波长，只是穿过材料而不被用作能量。
为了提高太阳能利用效率，一种称为光子上转换（PUC）的技术正在引起人们的关注。特别是，基于三重态-三重态湮灭的PUC（TTA-PUC）将长波长、低能量的光转换为更容易被太阳能电池吸收的更短波长。
现在，大阪都立大学领导的一个研究小组开发出了一种新的三线态能量受体分子“TP-An”，即使在弱激发条件下也能实现高效的 TTA-PUC。
“目前，9,10-二苯基蒽是最广泛使用的受体分子，研究重点是其衍生物的设计和优化。虽然它在稀溶液中表现良好，但随着浓度的增加，它往往会失去效率。这阻碍了它的实际应用，因为大多数太阳能收集装置需要相对高浓度的活性分子，”工程研究生院的 Hiroshi Ikeda 教授解释道。 “另一方面，TP-An 即使在高浓度下也能保持极高的量子产率。”
研究人员合成了 TP-An，因为他们想合成 TTA-PUC 的“理想受体”分子。所得分子超出了他们的预期，荧光量子产率超过 99%；这意味着每 100 个光子中，有 99 个以可用形式发射，只有一个因热量、分子振动或化学反应而损失。
当他们用绿光照射溶液时，它发出紫光。这表明正在发生上转换，因为紫光比绿光具有更多的能量和更短的波长。
进一步的测试表明，上转换量子产率约为 23%，这意味着实现了最大可能上转换光输出的近四分之一。
“对于此类系统来说，这是一个非常高的价值，”研究生、该研究的第一作者 Tomoki Nagaoka 说。 “这接近迄今为止报道的最高上转换量子产率。TP-An 实现了几乎可比的上转换性能，并且即使在高浓度下也能正常工作，这一事实证明了这种材料的潜力。”
未来，该小组的目标是开发能够转换多种光波长的PUC材料，以及即使在固态也能实现高效PUC的材料。
“未来，我们期望在光催化、光化学反应和太阳能利用技术等广泛领域得到应用，”松井康典副教授说。
研究结果发表在《物理化学快报》杂志上。
关于OMU大阪都立大学成立于大阪，是日本最大的公立大学之一，致力于通过“知识的融合”和促进世界一流的研究来塑造社会的未来。
期刊：物理化学快报期刊
DOI:10.1021/acs.jpclett.6c00660
文章标题：对称刚性四氢戊二烯衍生物作为高效三重态-三重态湮灭辅助光子上转换的理想受体
发布日期：2026 年 4 月 6 日
来源：EurekAlert
资助：日本学术振兴会、柯尼卡美能达科学技术财团、砥部真木财团、服部保光会财团、热电能源技术财团、卡西欧科学振兴财团、前川法恩会财团、2024年大阪都立大学战略研究推进项目（青年研究员）、昭井科学技术财团
特色图片来源：圣路易斯华盛顿大学 Chong Zu 实验室