立教大ら，赤色光から青色光へ20%超のUCを実現

立教大学と静岡大学は，吸収した光エネルギーを保持する役割を担う有機配位子（三重項媒介配位子）でAu₂Cu₆(S-Adm)₆構造体を修飾した金属クラスターの増感剤Au₂Cu₆(S-Adm)₆[P(DPA)₃]₂を開発し，地表での標準的な太陽光照度で効率20%を超える赤色光から青色光への光エネルギー変換（フォトンアップコンバージョン）を実現した（ニュースリリース）。

三重項−三重項消滅（TTA）に基づくフォトンアップコンバージョン（TTA-UC）は，長波長の光を短波長の光に変換する手法として注目されている。

TTA-UC機構は，発光体2分子間のTTAに基づく2光子過程であるため，最大効率（Φ_UC）は50%。高効率化の向上には，増感剤における三重項生成量子収率（Φ_T），増感剤と発光体との間のTET量子収率（Φ_TET），発光体のTTA量子収率（Φ_TTA）が鍵となる。今回，100%のΦ_TとΦ_TETを達成するため，Au₂Cu₆(S-Adm)₆[P(DPA)₃]₂を新たな増感剤として開発した。

TET過程の速度定数は，配位子による金属コア（M）の励起三重項状態（³M*）の遮蔽の程度に強く依存する。トリフェニルホスフィン（PPh₃）と嵩高い1-アダマンタンチオラート（S-Adm）で保護されたAu₂Cu₆(S-Adm)₆(PPh₃)₂では，これらの配位子によるAu₂Cu₆コア部位の立体的・電子的保護によって高い安定性を示すが，そのために分子間過程であるTETが強く抑制されるという問題があった。

これを解決するために，三重項媒介配位子（TL）としてホスフィン誘導体P(DPA)₃を新たに設計・合成し，それらをPPh₃配位子の代わりに導入したAu₂Cu₆(S-Adm)₆[P(DPA)₃]₂を開発した。

このクラスターでは，Au₂Cu₆コア（M）が赤色光（640nm）を吸収すると，この部位とP(DPA)₃部位の間に電荷移動が誘起され，この電荷分離状態 (M^+-TL^–)* を介してP(DPA)₃部位に三重項エネルギーが高速に移動し，長寿命（150μs）な三重項TL状態（M^-3TL*）が100%の効率で生成することが明らかとなった。

また，Au₂Cu₆(S-Adm)₆[P(DPA)₃]₂増感剤とDPA発光体（E）を混合した脱気溶液において，赤色光（640nm）から青色光（433nm）へのUCでは世界最高レベルの効率となるΦUC=20.7%（閾強度I_th=0.036Wcm^‐2）を得た。この系では地表での標準的な太陽光照度（1sun）でも変換効率20%の実現を確認した。

研究グループは，この新しい増感剤が，太陽光をはじめとする光エネルギーの有効利用に貢献することが期待されるとしている。