美国国家自然科学研究院
无花果
1 (a)薄膜中常规UC机理和常规敏化剂化学结构的示意图
(b)有机半导体界面上新的统一通信机制的示意图
新型铀转化系统敏化剂和发射剂的化学结构
信用:NINS/国际监测系统 日本分子科学研究所的研究人员报告说，新型有机半导体异质结光子上转换系统
固态UC系统实现了比常规系统高两个数量级的外部量子效率
利用这一结果，在弱发光二极管诱导的激发下，可以在柔性有机薄膜上实现从近红外到可见光的有效UC，这是肉眼可以观察到的
光子上转换(UC)是一种材料增加入射光子能量的过程，导致发射更高能量的光子
太阳能电池的潜在应用包括回收光伏和光催化中浪费的低能光子
此外，近红外(NIR)到可见光的UC提供了在活组织中高穿透性的优势，是生物传感、光遗传学和光动力治疗所需要的
传统的UC系统依赖于通过系统间交叉(ISC)从吸收的光子形成三重态，这通常是由敏化剂分子中的重原子效应促成的(图
1a)
两个三重态激子通过湮灭过程形成高能单重态
最后，UC发射从发射体分子发生
然而，传统的固态UC仍然效率低下，表现出小于0的最高外部量子效率(EQE)
1%，这仍然是阻碍其实际应用的最大挑战
日本分子科学研究所的助理教授泽一郎和平本正弘教授团队报道了具有有机半导体双层薄膜异质结的新型UC系统(图
1b)
新UC中涉及的第一步的机制依赖于敏化剂/发射极界面处的电荷分离，从而将光激发的敏化剂单线态转变为自由电荷
这个过程与有机光伏中电子供体/受体界面的光转换相同
随后，自由电荷在界面处重新结合形成三重态
在三重态-三重态湮灭后可以观察到UC发射
新型UC系统中使用的敏化剂/发射剂分子(图
1c)不含重原子，因为该机制不依赖于ISC
根据所提出的机制，整个纯敏化剂层可以吸收入射光并有助于UC过程
结果，固态UC系统实现了比常规系统高两个数量级的EQE，辐射强度约为100 mW/cm2，这与标准太阳能流相似
高效的UC能够通过近红外发光二极管激发在柔性薄膜上演示亮黄色发射(图
2)
新的UC系统不需要强激光激发，也不需要昂贵的铂族金属、稀土金属或有毒元素
这一发现导致了UC在柔性太阳能电池、生物成像和光遗传学中的重要应用
无花果
2用星形不可见近红外发光二极管照射柔性薄膜的UC发射照片
信用:NINS/国际监测系统 这项研究发表在《自然光子学》上
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
