由东京工业大学制作
敏化剂分子(绿色)吸收低能光子(长波长光)并被激发成三重态
这些三重态随后被转移到附近的湮灭分子(蓝色)上，湮灭分子再通过湮灭分子的晶体阵列
如果两个行进的三重态在单个湮灭分子处相遇，结合的过剩能量产生更高能量的光子(更短波长的光)
功劳:东京理工大学的村上春一 固溶体有机晶体已经被引入到对优异的光子上转换材料的追求中，其将目前浪费的长波长光转换成更有用的短波长光
东京理工大学的科学家们重新审视了一种以前被认为乏善可陈的材料方法——使用一种最初为有机发光二极管开发的分子——并取得了出色的性能和效率
他们的发现为许多新的光子技术铺平了道路，例如更好的太阳能电池和用于生产氢气和碳氢化合物的光催化剂
光是一种强大的能源，如果利用得当，可以用来驱动顽固的化学反应、发电和运行光电设备
然而，在大多数应用中，并非所有波长的光都可以使用
这是因为每个光子携带的能量与其波长成反比，只有当单个光子提供的能量超过一定阈值时，化学和物理过程才会被光触发
这意味着像太阳能电池这样的设备不能从阳光中包含的所有颜色中受益，因为它包含高能量和低能量的光子混合物
全世界的科学家都在积极探索实现光子上转换(PUC)的材料，通过这种方法，具有较低能量(较长波长)的光子被捕获，并作为具有较高能量(较短波长)的光子重新发射
实现这一点的一个有希望的方法是通过三重态-三重态湮灭(TTA)
这个过程需要敏化剂材料和湮灭剂材料的结合
敏化剂吸收低能量光子(长波长光)并将其激发能量转移到湮灭器，湮灭器由于TTA效应而发射更高能量的光子(较短波长的光)
长期以来，为PUC寻找良好的固体材料一直是一项挑战
尽管液体样品可以获得相对较高的PUC效率，但在许多应用中，处理液体，尤其是包含有机溶剂的液体，固有地存在风险和麻烦
然而，先前创建PUC固体的尝试通常遭受差的晶体质量和小的晶体畴，这导致三重态激发态的行进距离短，因此PUC效率低
此外，在大多数以前的固体PUC样品中，没有测试在连续光照射下的稳定性，并且实验数据通常是在惰性气体气氛中获得的
因此，长期以来，低效率和材料稳定性不足一直备受关注
现在，在最近由日本东京理工大学的村上洋一副教授领导的一项研究中，一组研究人员找到了这个挑战的答案
他们的论文(开放存取)发表在《材料视界》上，描述了他们如何专注于范德瓦尔斯晶体，这是一个经典的材料类别，尚未被考虑用于寻求高效的PUC固体
在发现最初为蓝色有机发光二极管开发的碳氢化合物分子9-(2-萘基)-10-[4-(1-萘基)苯基]蒽(ANNP)是体现其概念的优秀湮灭剂后，他们尝试将其与吸收绿光的主要敏化剂铂八乙基卟啉(PtOEP)混合
研究小组发现，利用范德华固体溶液的结晶相可以完全避免敏化剂分子的聚集，该溶液中PtOEP与ANNP的比例足够低(约为1:50000)
他们继续对所获得的晶体进行了彻底的表征，并发现了一些关于为什么使用ANNP湮灭剂可以防止敏化剂聚集的见解，而其他现有的湮灭剂在以前的研究中未能做到这一点
此外，该团队生产的固体晶体高度稳定，表现出出色的性能
村上春树评论说:“我们使用模拟阳光的实验结果表明，不再需要透镜等太阳聚光光学器件来有效地上转换地球阳光
" 总的来说，这项研究将范德瓦尔斯晶体带回了PUC的游戏中，作为一种使用多功能碳氢化合物湮灭剂创造杰出固体材料的有效方法
“我们在论文中提出的概念验证是在寻求高性能PUC固体方面的一次重大技术飞跃，这将在未来开辟多种光子技术，”Dr
村上
让我们希望对这个主题的进一步研究能让我们有效地将光转化为它最有用的形式
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