30 년 2023 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 신재생 에너지 자원으로서 태양광 발전의 중요성이 높아지고 있습니다. 햇빛은 파장이 400nm 미만인 고에너지 UV 광선을 포함하며, 예를 들어 광중합을 통해 수지를 형성하고 광촉매를 활성화하여 녹색 수소 또는 유용한 탄화수소(연료, 설탕, 올레핀 , 등.). 후자는 종종 "인공 광합성"이라고 불립니다. 바이러스와 박테리아를 효율적으로 죽이기 위한 UV 광에 의한 광촉매 반응은 또 다른 중요한 응용 분야입니다. 불행하게도 지구 태양광의 약 4%만이 전자기 스펙트럼의 UV 범위에 속합니다. 이것은 이러한 목적을 위해 사용되지 않은 햇빛 스펙트럼의 많은 부분을 남겨 둡니다. UC(Photon Upconversion)가 이 문제를 해결하는 열쇠가 될 수 있습니다. "triplet-triplet annihilation"이라는 과정을 통해 장파장 저에너지 광자(예: 가시광선에 존재하는 광자)를 단파장 고에너지 광자(예: UV 광선에 존재하는 광자)로 변환하는 과정입니다. ”(TTA). 이 분야의 이전 작업은 TTA 기반 광자 UC 샘플을 비활성화하고 분해하는 산소에 대한 노출을 방지하기 위해 먼저 용액을 탈산소화한 다음 밀폐 용기에 밀봉해야 하는 유기 용매 용액을 사용하여 가시 UV UC를 보고했습니다. 이러한 물질은 산소가 있을 때 광안정성이 부족할 뿐만 아니라 햇빛 강도의 입사광에서도 효과적으로 작동하지 못했습니다. 이러한 문제는 Photon UC의 실제 적용에 장애물이 되었습니다. 이제 Tokyo Tech의 두 과학자—Prof. Yoichi Murakami와 그의 대학원생인 Riku Enomoto는 이러한 문제에 대한 해결책을 내놓았습니다. 공기 중에서 전례 없는 시간 동안 광안정성을 유지하면서 미약한 입사광에 대해 가시 UV 광자 UC를 수행할 수 있는 혁신적인 고체 필름입니다. . 그들은 이 획기적인 발명품을 재료 화학 저널 C ("태양 아래 임계값 및 공기 중에서 100시간 이상의 광안정성을 갖는 효율적인 가시광선-UV 광자 상향 변환 유기 필름의 무용제 온도 구배 용융 형성").
저강도 가시 청색광 또는 저에너지 광자가 둥근 유리 기판에 형성된 고체 필름을 사용하여 고에너지 UV 광자로 변환됩니다. (이미지: Yoichi Murakami 교수) Murakami 교수가 연구의 참신함을 설명합니다. “우리의 발명은 태양광과 LED 실내 조명과 같은 저강도 조명의 가시광선 부분을 UV 조명으로 효과적으로 수행할 수 있는 응용 분야에 실용적으로 활용할 수 있게 할 것입니다. 그리고 공기가 있는 상태에서도 최소 100시간 이상으로 입증된 광안정성은 우리가 조사할 수 있는 한 재료 형태에 관계없이 TTA 기반 광자 UC 재료에서 보고된 것 중 가장 높습니다.” 이 기록적인 광안정성 외에도, 이 필름은 매우 낮은 여기 임계값(태양 강도의 0.3배)과 4.3%의 높은 UC 양자 수율(8.6%의 정규화된 UC 방출 효율)을 가졌습니다. 이 등급의 대부분의 재료는 공기에 노출되면 광자 UC 능력을 잃기 때문에 일종의 재료입니다. 이 물질을 준비하기 위해 연구원들은 감광제(즉, 더 긴 파장의 광자를 흡수할 수 있는 분자 발색단)를 훨씬 더 많은 양의 어닐레이터(즉, 감광제로부터 삼중항 여기 에너지를 받은 다음 유기 분자)와 함께 녹였습니다. TTA 공정); 증감제와 소멸제의 조합은 연구원에 의해 선택되었습니다. 그런 다음 이 1성분 용융물을 온도 구배 제어 표면에서 냉각하여 고체 상태 가시광선-UV 광자 UC 박막을 형성했습니다. 이 새로운 기술인 온도 구배 응고는 고도로 제어 가능하고 재현 가능하므로 실제 산업 프로세스와 호환됩니다. Murakami 교수는 "우리는 온도 제어 응고가 이 작업에서 처음으로 입증된 것처럼 유기 용매를 사용하지 않고 고체 기판에서 고급 광자 UC 필름을 개발하기 위한 견고한 토대를 제공할 수 있다고 믿습니다."라고 말합니다. 마지막으로, 박막의 가시광선-UV 광자 UC를 시연하기 위해 연구원들은 가시광선만으로 구성된 XNUMX-태양 강도 시뮬레이션 태양광과 함께 사용하여 수지를 성공적으로 경화하고 고화시켰습니다. 같은 과정. 이 연구는 처음으로 공기 존재 하에서 저강도 가시광선 광자를 UV광 광자로 상향 변환하는 데 현실적으로 사용할 수 있는 전례 없는 광안정성을 가진 새로운 등급의 UC 고체를 제시했습니다. Murakami 교수는 "우리의 연구는 새로운 종류의 UV 광 생성 물질에 대한 탐색을 확장할 뿐만 아니라 풍부한 약한 가시광선의 유용성을 UV 광에 의해 구동되는 응용 분야로 실질적으로 확장하는 데 도움이 될 것"이라고 결론지었습니다.
저강도 가시 청색광 또는 저에너지 광자가 둥근 유리 기판에 형성된 고체 필름을 사용하여 고에너지 UV 광자로 변환됩니다. (이미지: Yoichi Murakami 교수) Murakami 교수가 연구의 참신함을 설명합니다. “우리의 발명은 태양광과 LED 실내 조명과 같은 저강도 조명의 가시광선 부분을 UV 조명으로 효과적으로 수행할 수 있는 응용 분야에 실용적으로 활용할 수 있게 할 것입니다. 그리고 공기가 있는 상태에서도 최소 100시간 이상으로 입증된 광안정성은 우리가 조사할 수 있는 한 재료 형태에 관계없이 TTA 기반 광자 UC 재료에서 보고된 것 중 가장 높습니다.” 이 기록적인 광안정성 외에도, 이 필름은 매우 낮은 여기 임계값(태양 강도의 0.3배)과 4.3%의 높은 UC 양자 수율(8.6%의 정규화된 UC 방출 효율)을 가졌습니다. 이 등급의 대부분의 재료는 공기에 노출되면 광자 UC 능력을 잃기 때문에 일종의 재료입니다. 이 물질을 준비하기 위해 연구원들은 감광제(즉, 더 긴 파장의 광자를 흡수할 수 있는 분자 발색단)를 훨씬 더 많은 양의 어닐레이터(즉, 감광제로부터 삼중항 여기 에너지를 받은 다음 유기 분자)와 함께 녹였습니다. TTA 공정); 증감제와 소멸제의 조합은 연구원에 의해 선택되었습니다. 그런 다음 이 1성분 용융물을 온도 구배 제어 표면에서 냉각하여 고체 상태 가시광선-UV 광자 UC 박막을 형성했습니다. 이 새로운 기술인 온도 구배 응고는 고도로 제어 가능하고 재현 가능하므로 실제 산업 프로세스와 호환됩니다. Murakami 교수는 "우리는 온도 제어 응고가 이 작업에서 처음으로 입증된 것처럼 유기 용매를 사용하지 않고 고체 기판에서 고급 광자 UC 필름을 개발하기 위한 견고한 토대를 제공할 수 있다고 믿습니다."라고 말합니다. 마지막으로, 박막의 가시광선-UV 광자 UC를 시연하기 위해 연구원들은 가시광선만으로 구성된 XNUMX-태양 강도 시뮬레이션 태양광과 함께 사용하여 수지를 성공적으로 경화하고 고화시켰습니다. 같은 과정. 이 연구는 처음으로 공기 존재 하에서 저강도 가시광선 광자를 UV광 광자로 상향 변환하는 데 현실적으로 사용할 수 있는 전례 없는 광안정성을 가진 새로운 등급의 UC 고체를 제시했습니다. Murakami 교수는 "우리의 연구는 새로운 종류의 UV 광 생성 물질에 대한 탐색을 확장할 뿐만 아니라 풍부한 약한 가시광선의 유용성을 UV 광에 의해 구동되는 응용 분야로 실질적으로 확장하는 데 도움이 될 것"이라고 결론지었습니다.
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- 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62270.php
