鉛フリーナノ結晶を用いた近赤外フォトンアップコンバージョンとソーラー合成

近赤外光から可視光へのフォトンアップコンバージョンは、さまざまな応用に非常に有望である。このスペクトル窓における三重項融合アップコンバージョン向けの現在の光増感剤は、高価な元素や毒性元素が含まれるとともに、比較的効率が低い。コロイドナノ粒子は汎用的な光増感剤として浮上しているが、近赤外アップコンバージョン用として発見された唯一のナノ結晶ファミリーが毒性の強い鉛カルコゲニドである。今回我々は、安価な鉛フリー代替材料として、亜鉛ドープCuInSe₂ナノ結晶が、16.7％に達する外部量子効率で近赤外光から黄色光へのアップコンバージョンを可能にすることを報告する。この系は、光酸化還元触媒反応と直接統合すると、近赤外光によって駆動される効率の良い有機合成と重合を可能にし、次にナノ結晶増感アップコンバージョンの再吸収損失の問題を解決する。さらに、このナノ結晶の広帯域光捕獲によって、室内太陽光下での超高速反応が可能になる。「ソーラー合成」の範囲を近赤外にまで広げることによって、太陽光を用いて高付加価値化学変換を行うという100年来の夢が実現される可能性がある。