助成番号 170899

５－２
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）

研究テーマ（和文） ＡＢ

金属クラスター-色素連結系による近赤外光アップコンバージョン材料の創生

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Construction of Near-Infrared Photon-Upconversion Material by Metal Cluster-Dye
Interlinked System

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）ニイホリ名）ヨシキ

研究期間 Ｂ

２０１７年 ～ ２０１８年

漢字 ＣＢ

新堀佳紀

報告年度 ＹR

２０１８年度ﾛｰﾏ字 ＣＺ

NiihoriYoshiki

研究機関名

立教大学

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

立教大学理学部化学科・助教

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
光アップコンバージョンは色素分子などを利用して長波長光を短波長光に変換する技術である。特に太陽光に多く含まれる近赤外光を可視光に変換する近赤外光アップコンバージョン材料の開発は、太陽電池の変換効率を飛躍的に向上させることが期待されている。このような材料の開発には、近赤外光を効率よく吸収する物質が必要であるが、現在のところ近赤外光を効率よく吸収する吸収体の種類は極めて限られている。
本研究では、近赤外光の吸収体として配位子保護金属クラスターに着目し、金属クラスターと蛍光色素を複合化させた近赤外光アップコンバージョン材料の開発に取り組んだ。
まずは種々の配位子保護金クラスターを合成し、電気化学測定により金クラスターの酸化還元電位を決定し、光アップコンバージョン現象が期待できるクラスターと蛍光色素の組合せをいくつか選定した。次に、蛍光色素が導入されたチオール配位子を合成し、金クラスターと色素チオールを溶液中に溶かし、色素配位子の金クラスターへの導入を試みた。しかし、色素配位子が嵩高く反応性が低いため色素配位子を導入することが困難であった。一方、配位子銀クラスターの精密合成に成功し、電子スピン共鳴法により銀クラスターには確かに励起三重項状態が存在することを明らかにすることができた。このことは、今回合成に成功した銀クラスターであれば光アップコンバージョンを実現できる可能性を示唆している。また、このクラスターの発光に関する測定と詳細な解析を行うことにより、配位子の個数に依存して発光寿命が劇的に変化することも見出した。さらに溶液中ではこれらの配位子がクラスター表面で結合と解離の平衡状態にあり、その平衡定数を初めて決定することにも成功した。本研究にて詳細な光物性が明らかになった
銀クラスターを用いることで、今後金属クラスターを用いた光アップコンバージョン現象の観測が望まれる。

キーワード ＦＡ

金属クラスター

光アップコンバージョン（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ
Photon-upconversion is a technique for changing wavelength of light from longer to shorter by applying
combination of organic dye molecule. Especially, development of near-infrared photon-upconversion
material, which can change near-infrared light to visible light is expected to increase the efficiencyof solar-cell drastically. For the development of these material, a molecule which can absorb
near-infrared light is necessary. However such absorber (dye molecule) is very limited.
In this study, we focused on ligand-protected metal cluster as an efficient absorber of near-infrared
light, and attempted to create metal cluster-dye interlinked system.
First, we measured redox potentials of various ligand-protected gold clusters we synthesized, andpicked some combinations of gold cluster and fluorescent dye, which are expected to show
photon-upconversion phenomenon. Next, we synthesized thiol-introduced dye. Some combination of goldcluster and dye-thiol were dissolved into solvent, we tried to introduce dye-thiol ligand into
cluster-surface. However, since the dye-thiol is a bulky ligand and less reactivity, it was difficult
to introduce dye-ligand into cluster-surface.
On the other hand, we found that ligand-protected silver cluster which we succeeded in precise synthesisshows triplet excited state by measurement of electron spin resonance. This finding indicates that oursilver cluster is a candidate molecule for absorber of photon-upconversion. Furthermore, by the detailed
analysis of photoluminescence measurement of this silver cluster, we found that the photoluminescence
lifetime of our silver cluster drastically depends on the number of ligand. These ligands are inbinding-dissociation equilibrium. We could achieved determination of such equilibrium constants forthe first time. It is expected to be able to create photon-upconversion material by using our silver
cluster, whose photochemical properties are well known.

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