Die Gewicht welcher Solarenergie denn erneuerbare Energiequelle nimmt zu. Sonnenlicht enthält energiereiches UV-Licht mit einer Wellenlänge von weniger denn 400 nm, dasjenige wie z. Hd. die Photopolymerisation zur Gründung eines Harzes und die In-Kraft-Treten von Photokatalysatoren zum Scheuchen von Reaktionen verwendet werden kann, die grünen Wasserstoff oder nützliche Kohlenwasserstoffe (Kraftstoffe, Zucker, Olefine) erzeugen , etc.).
Letzteres wird oft denn „künstliche Photosynthese“ bezeichnet. Eine weitere wichtige Benutzung ist die photokatalytische Reaktion durch UV-Licht zur effizienten Abtötung von Viren und Bakterien. Leider purzeln nur etwa 4 % des irdischen Sonnenlichts in den UV-Feld des elektromagnetischen Spektrums. Indem bleibt ein großer Teil des Sonnenlichtspektrums z. Hd. welche Zwecke ungenutzt.
Photon Upconversion (UC) könnte welcher Schlüssel zur Störungsbehebung dieses Problems sein. Es ist welcher Prozess welcher Umwandlung langwelliger, niederenergetischer Photonen (wie sie in sichtbarem Licht vorhanden sind) in kurzwellige, hochenergetische Photonen (wie sie in UV-Licht vorhanden sind) durch verknüpfen Prozess namens „Triplett-Triplett-Vernichtung“. “ (TTA).
Frühere Funktionieren uff diesem Gebiet nach sich ziehen obig sichtbares solange bis UV-UC unter Verwendung organischer Lösungsmittellösungen berichtet, c/o denen die Störungsbehebung zuerst desoxidiert und dann in einem luftdichten Container versiegelt werden musste, um zu verhindern, dass Sauerstoffgas ausgesetzt wird, welcher TTA-basierte Photon-UC-Proben deaktiviert und degradiert. Diesen Materialien mangelte es nicht nur an Photostabilität in Jetzt von Sauerstoffgas, sondern sie versagten gleichwohl c/o einfallendem Licht mit Sonnenlichtintensität. Selbige Probleme stellten Hindernisse z. Hd. die praktischen Anwendungen von Photon UC dar.
Nun nach sich ziehen zwei Wissenschaftler von Tokyo Tech-Prof. Yoichi Murakami und sein Promotionsstudent Riku Enomoto nach sich ziehen eine Störungsbehebung z. Hd. welche Probleme gefunden – verknüpfen revolutionären festen Lichtspiel, welcher Photonen-UC im sichtbaren solange bis UV-Feld c/o schwachem einfallendem Licht handeln kann (Aufnahme 1), während er in einem beispiellosen Liga photostabil bleibt welcher Zeit in welcher Luft. Sie charakterisieren welche bahnbrechende Erfindung in ihrem im Journal of Materials Chemistry Kohlenstoff veröffentlichten Geschlechtswort. Prof. Murakami erklärt die Novität ihrer Wissenschaft.
„Unsrige Erfindung wird die praktische Nutzung des sichtbaren Teils von Licht kleiner Intensität, wie Sonnenlicht und Lumineszenzdiode-Raumlicht, z. Hd. Anwendungen zuteil werden lassen, die effektiv mit UV-Licht durchgeführt werden. Und seine Photostabilität beträgt sogar mindestens obig 100 Zahlungsfrist aufschieben in Präsenz von Luft – ist welcher höchste Zahl, welcher jemals in einem TTA-basierten Photon-UC-Werkstoff gemeldet wurde, unabhängig von welcher Materialform, solange wir dies übersehen konnten.
Zusätzlich zu dieser Rekordfotostabilität hatten welche Filme eine ultraniedrige Anregungsschwelle (nur 0,3-fache Sonnenintensität) und eine hohe UC-Quantenausbeute von 4,3 % (normalisierte UC-Emissionseffizienz von 8,6 %) – sowohl als auch in Jetzt von Luft Werkstoff einzigartig, da die meisten Materialien dieser Stil ihre Photonen-UC-Fähigkeit verlieren, wenn sie Luft ausgesetzt werden.
Um dieses Werkstoff herzustellen, schmolzen die Forscher verknüpfen Sensibilisator (dh verknüpfen molekularen Chromophor, welcher langwelligere Photonen aufsaugen kann) mit einer viel größeren Menge eines Vernichters (dh eines organischen Moleküls, dasjenige die angeregte Leistung des Tripletts vom Sensibilisator erhielt und dann verursachte). TTA-Prozess); die Verknüpfung aus Sensibilisator und Vernichter wurde von den Forschern ausgewählt. Selbige Zweikomponentenschmelze wurde dann obig einer Oberfläche mit kontrolliertem Temperaturgradienten gekühlt, um verknüpfen dünnen Festkörper-Photonen-UC-Dünnfilm zu zusammentragen, welcher im UV-Feld visuell ist.
Selbige neuartige Technologie – Temperaturgradientenverfestigung – ist gut kontrollierbar und wiederholbar, welches bedeutet, dass sie mit realistischen industriellen Prozessen kompatibel ist. Prof. Murakami sagt uns: „Wir vertrauen, dass die temperaturgesteuerte Verfestigung eine solide Grundlage z. Hd. die Erschaffung fortschrittlicher Photonen-UC-Filme eröffnen kann, gleichwohl uff einem festen Trägermaterial ohne Verwendung organischer Solvens, wie welche Arbeit zum ersten Mal demonstriert.“
Um schließlich die Photonen-UC des Dünnfilms von visuell zu UV zu vorexerzieren, verwendeten die Forscher ihn mit einem simulierten Sonnenlicht mit einer Intensität von 1 Sonne, dasjenige nur aus sichtbarem Licht bestand, um ein Pech triumphierend zu härten und zu verfestigen, z. Hd. dasjenige sonst UV-Licht erforderlich wäre gleichen Prozess.
Selbige Studie stellte zum allerersten Mal eine neuartige Stil von UC-Feststoffen mit beispielloser Photostabilität vor, die in Jetzt von Luft realistisch z. Hd. die Aufwärtskonvertierung von sichtbaren Lichtphotonen kleiner Intensität in UV-Lichtphotonen verwendet werden können. „Unsrige Wissenschaft wird nicht nur die Untersuchung einer neuen Stil von UV-lichterzeugenden Materialien erweitern, sondern gleichwohl dazu hinzufügen, die Nützlichkeit des reichlich vorhandenen schwachen sichtbaren Lichts uff Anwendungen zu erweitern, die von UV-Licht angetrieben werden“, schließt Prof. Murakami.
Forschungsbericht: Lösungsmittelfreie Temperaturgradienten-Schmelzbildung effizienter organischer Photonen-Upconversion-Filme von sichtbarem zu UV-Licht mit subsolarer Schwelle und obig 100 h Photostabilität in Luft
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Technisches Institut Tokyo
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