Summary
色素増感太陽電池と三重項 - 三重項消滅アップコンバージョンユニットを組み込んだ集積デバイスは、太陽スペクトルのより広い部分から、強化された集光を得、製造した。控えめな照射レベルの下の低エネルギー光子に有意に増強応答は、色素増感太陽電池の性能指数の記録の図を得、実証された。
Abstract
赤と赤外光に色素増感太陽電池（DSC向け）の貧弱な応答は、より高い光電流、したがって、より高い効率の実現に大きな障害である。フォトンアップコンバート三重項 - 三重項消滅（TTA-UC）を経由して、有害な方法でphotoanodic性能に干渉しないが、光電流を生成するために、これらの他の方法で無駄な低エネルギーの光子を使用するための魅力的な手法である。これに加えて、TTA-UCは、DSC技術と結合するために特に適したもの、他の報告された光子のアップコンバージョン技術とは異なる機能の数を持っています。この作業、実績のある高性能TTA-UCシステムでは、パラジウムポルフィリン増感剤及びルブレンエミッタを備える、集積デバイスに（有機色素D149を用いて）高速DSCと組み合わされる。デバイスは、最も高い第その結果TTA-UCサブユニットの吸収領域にわたってサブバンドギャップ光に増強応答を示す現在までのDSC性能アシストアップコンバージョンに対するメリットのグレ。
Introduction
色素増感太陽電池（DSCは）手頃な価格の太陽エネルギー収集1-3の有望な概念として宣言されています。この熱意にもかかわらず、広範に商業化が発生していない。多くの理由は、1つの喫緊の課題は、これらのデバイス4の達成可能な集光効率を制限する、吸収開始の比較的高いエネルギーであることで、このために提唱されてきた。これを克服することができますが、吸収開始を低下させることが一般的に不釣り合いに電流密度5、6の任意の利益を侵食する開放電圧の低下、を伴う。
のDSCの一般的な動作は、レドックスメディエーターによって酸化された色素の再生に続いて半導体（典型的にはTiO 2）の光励起された色素からの電子移動を伴う。どちらもこれらのプロセスは、高効率7を進めるために、実質的な駆動力（潜在的な）を必要とするように見える4とを含む。
上記隆起した集光性の問題を克服するために、多くのアプローチがとられている。これは「第三世代」8タンデム構造のアプローチ9,10および光子アップコンバージョン11-14が含まれています。
最近、11私たちは、システムに組み込まれた（TTA-UC）アップコンバージョンベースの三重項-三重項消滅したのDSC加工と対向電極で構成される統合されたデバイスを、報告された構造に関する。このTTA-UC素子は、活性層を透過した赤色光を収集し、化学的に（以下に詳細に説明するように）DSCの活性層によって吸収され、光電流を生成することができ、より高いエネルギーの光子に変換することができた。このシステムに関して注意すべき二つの重要なポイントがある。まず、TTA-UCは、他の光子アップコンバージョンシステム11に比べて多くの有望な利点を有している。第二に、それはその時点までTTA-UC文献から欠けていたTTA-UCの取り込みのための実現可能なアーキテクチャ（証明の原理を）示しています。
TTA-UC 15〜24のプロセスは、デバイス発症エネルギー以下のエネルギーを持つ光で、この場合のPdポルフィリンで、「増感剤」の分子の励起を伴う。一重項励起増感剤は、最低エネルギー三重項状態への迅速な項間交差を受ける。そこから、基底状態の三重項受容 'エミッタ＆＃にエネルギーを転送することができ8217;限り転送が自由エネルギー25で許可されているようなルブレンなどの種、。ルブレンの最初の三重項状態（T 1）は、二つの三重項励起rubrenesの遭遇複合体は、に全滅させることができることを意味し、その最初の励起一重項状態（S 1）はT 2の半分以下のエネルギーの半分のエネルギーよりも大きいかなり高い確率で1重項励起発光分子（と基底状態における他）を得た。その他の州、統計的に予測されたが、最も可能性の高いルブレン26精力的にアクセスできません。一重項励起ルブレン分子は、その後、DSCの作用電極に色素を励起するのに十分なエネルギーを有する（蛍光あたりなど）の光子を放出することができる。このプロセスは、 アニメーション1に示されている。
TTA-UCはそれをCOUのための魅力的な選択肢を作り、そのような広い吸収帯とインコヒーレントな性質27、28のような他のUCシステムに比べて多くの利点を提供していますDSC（およびOPV）でサンプリング。 TTA-UCは、比較的低い光強度で及び拡散照明条件下で動作することが実証されている。 DSCおよびOPVの両方が、低光量領域で最も効率的です。太陽濃度は、高価で高効率、高コストのデバイスにのみ正当化される。低強度の照明条件でTTA-UCシステムの比較的高い性能は、相互作用する種と接触させるために拡散することができる長寿命の三重項状態と協調して強力な、広い吸収バンドと増感剤の発色団を含むプロセスに起因する。また、TTA-UCは、動力学的研究26から高い固有の効率を有することが見出されている。
TTA-UCは、低光強度で動作するが、入射光強度（少なくとも低光強度で）放出された光との間の二次関係が依然として存在する。これは、プロセスの二分子性質によるものである。アカウントへ異なるグループによって報告され、この多様な実験条件（特に光強度）のために、性能指数（FoMは）システムは、メーターにアップコンバージョンが提供する性能向上を雇用する必要があります。この性能指数はΔJSCが （通常はアップコンバージョン効果を有するとすることなく、IPCEをキャリア効率を充電するためにインシデント光子の積分によって決定）短絡電流の増加であるとʘが有効ソーラーでΔJ 鳳/ʘ、と定義されている濃度（関連領域での光子束に基づいて、それは、増感剤のQ帯吸収である）2 29。
ここでは、統合されたDSC-TTA-UC装置の製造、正しく特徴付けるためのプロトコルは、デバイステストでの潜在的な落とし穴に特別な注意を払って、報告されている。これは、この分野での今後の作業の基礎として役立つことが期待されている。
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Protocol
1 DSC製作
1.1。ワーキング電極の準備
- Fのクリーン1シート全体：せっけん水に超音波処理を順によるSnO 2を被覆したガラス（2.3ミリメートル×110ミリメートル×110ミリメートル、<8Ω/□）、次にアセトン、最後にエタノール（各10分）。
- 以下の手順に従って、TiO 2の緻密層を堆積させる。
- ホットプレート（導電性の面を上）に450℃まで圧縮された空気と熱ガラスを用いて乾燥したガラス。
- 9：1の比でのエタノールで希釈し、チタンジイソプロビス（アセチルアセトナート）（イソプロパノール中75重量％）。
- ガラスシートを横切る5スプレーで、〜100mmの距離から加熱されたガラス上に、希薄溶液を噴霧する。
- 12ラウンドのために、10秒ごとに1つのラウンドをスプレーしてください。
- ホットプレートのスイッチを切る前に、さらに5分間450℃でガラスにしてください。ホットプレート上ガラスのままにして、それがゆっくりと室温まで冷まします。
- 上にガラスを置きスクリーン印刷機テーブル（再び導電性の面を上に）。画面を挿入し、ガラスにパターンの位置を合わせます。画面にTiO 2のペーストを追加し、1つまたは2つの層を印刷する。二つの層を堆積させる場合は、次の層を印刷するためにプリンタに戻る前に、10分間125℃の熱、その後、印刷物との間でプリンタのカバーを、ガラス板を外し、約5分間沈降させる。
- 最終的な印刷は、実行フル焼プログラム行われると。 、12.5°/分で150℃に電極を加熱する11.7°/分で325℃まで、その後、10分間保持、10℃/分で、その後375℃まで、5分間保持、その後450に、5分間保持℃の10.7°/分で、30分及び10℃/分で、最終的に500℃を保持し、15分間保持。ゆっくりとした後、室温まで冷却。
- 後に適用されるガスケット用印刷フィルムの周囲に十分な余裕があるの確保個別電極にマスタープレートをカット。圧縮空気を使用して、任意のガラスの破片を除去します。
- 20mMのTiCl 4を 、電極を浸し
- 一度0.5mMの色素溶液中に電極を浸漬、100℃以下に冷却した。 tertブタノール：この場合、使用アセトニトリル中、D149（1：1）。
- 電極を削除して、〜30秒間アセトニトリル中で激しくすすぐN / Oで染色した後、その後さらに30秒間放置することができます。リンス槽から電極を撤回し、圧縮空気で乾燥させます。
1.2。カウンター電極の準備
- 27.5ミリメートル個×18.3ミリメートルにSnO 2のガラス：2.3ミリメートルFの別のシートをカット。
- 水に対電極を浸し、隅に小さな穴をドリル（φ= 1ミリメートル、それぞれのコーナーから2.5ミリメートル）小さなベンチドリルに取り付けられたダイヤモンド先端歯科用バーを使用して、注入口として使用する。
- セクション1.1に従ってクリーン対極.1
- 導電性の面を上にしてタイル上ドライ対極と場所。白金酸溶液（H 2のPtCl 6、エタノール中10 mM）の一滴を適用し、ピペットの端に広がる。 15分間予熱した（400℃）のホットプレートの上に置きタイル。この後、ガラスやタイルを削除して、ベンチに冷却させる。
1.3。反射器
- 27.5ミリメートル×18.3ミリメートルに非導電性の2mmのガラス片をカットし、対向電極（セクション1.2.2）と同じ手法を用いて、長辺に沿って、隣接するコーナーに二つの穴を開けます。
- 一度上記と同じプロトコルを使用して清浄なガラス、（1.1.1）
- 低残テープを使用して、三方をベンチに清潔で乾燥したガラステープで固定します。 の Al 2 O 3ペーストとガラス棒でドローダウン（0.3ミクロンの Al 2 O 3粒子を2mlのコロイド状の Al 2 O 3 + 1 mlのエタノールを2.0g）の低下を適用する。
- フィルムが乾燥することができ、テープを除去し、Siを30分間500℃でNTERガラス。
1.4。デバイス組立
- ホットメルト接着剤のガスケットの二つのバッチをカット。
注：最初は、DSCのために、厚さ25μmであり、17ミリメートル×8ミリメートルと12ミリメートル×21ミリメートルの外寸の内部寸法を有する。秒、アップコンバージョン室のために、120μmの厚さを与えることで倍増さ60μmのガスケット材料を使用しています。折り畳まれたとき、このガスケットは、21ミリメートルと21ミリメートル×25ミリメートル外形寸法×17ミリメートルの内部寸法を有する。 - 充填口がアクセス可能である保証し、対向電極の隅にある最初のガスケットを配置します。印刷領域が完全にガスケットの内側になるように、この上の作用電極を配置し、良好なシールを得る。
- ホットプレート（120℃）にこのアセンブリを移動し、ガスケットを濡らすガラス表面などの視覚的に観察することができるガスケット軟化し溶融するまで、圧力をかける。アセンブリを取り外し、冷却させる。
- 場所再び充填ポートを確実に反射板上に第2のガスケットは、カバーされていません。印刷領域は、印刷されたアルミナ反射器の正面にあるような上に、DSCを置きます。圧力をかけながらガスケットがセクション1.4.3のように、軟化し、付着するまでもう一度、デバイスを加熱する。このアセンブリは、 図1に示されている。
1.5。空洞を充填
- 0.1MのLiIを、0.6Mの1,2 - ジメチル-3 - プロピルイミダゾリウムアイオダイド及びメトキシプロ中0.05Mヨウ素の電解質溶液を調製します。
- 対向電極は上向きにして、取り付けられた真空管の小さなプラスチック容器にデバイスを配置します。
- 上部の穴とガラス片の上の電解質溶液の液滴を入れてください。キャビティ内に電解質を引くであろう、リリースする前に、DSC空洞から空気を抽出するために、数秒間に真空を適用します。
- アルミ箔上に、ホットメルトガスケット材料を積層してシールを準備します。 gask、ホットプレート上でこれらのままにしておきますら材側を上に。 〜5秒間のガスケット材料に対してデバイスを押すことによって封印その後、徹底的に対向電極の背面を清掃してください。
- Pdの色素の0.6mMの溶解することによってTTA-UC溶液を調製する(tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)-6'-amino-7'-nitro-tetrakisquinoxalino[2,3-b'7,8-b''12,13-b'''17,18-b''''-porphyrinato)パラジウム（II））及びベンゼンルブレンの22 mMの。徹底的3液体窒素凍結 - ポンプ - 融解サイクルを使用してこのソリューションを脱気。
- グローブボックスの内部では、毛管力がそれを介して描画することができ、バックキャビティにTTA-UCソリューションをご紹介します。フルたら、もう一度徹底的に表面をきれいにし、アルミ裏打ちガスケット材料の別の部分を使用して密封する。
2。測定
2.1。電気接点
- 露出したFにはんだを適用します。ソニックはんだごてや適切なはんだを用いて作用電極および対電極のSnO 2を 。 通常のはんだを用いてアノードとカソードへの配線を接続します。
- エッジを開くには、UV硬化性エポキシを適用します。
注：これは、酸素の進入及び溶媒蒸発に対してデバイスの二次カプセル化としての役割を果たすだけでなく、デバイス、特にワイヤの取付けの堅牢性を増加させるために行われます。 - ターミナルブロックを介して、オープンエンドBNCケーブルにアノードとカソードワイヤーを取り付けます。
2.2。 IPCE測定セットアップ
- 図2に模式的に示した設定を使用して、セルホルダーに統合されたデバイスをマウントします。
- 調整可能なマウント上のミラーを介して670nmの連続波レーザビーム（ 'ポンプ光'）と統合されたデバイス（〜2ミリメートル×1ミリメートル）のセクションを照らす。
- インコヒーレント準単色光（ 'プローブビーム'）で統合されたTTA-UC DSCを照らすchoppeその後、405 nmのロングパスフィルターを通して最初に渡さ、キセノンランプを使用して生成rはホイールは29ヘルツ、モノクロメータ、（〜4％ビームスプリッタとしてここで使用される）傾斜したスライドガラスと放物面鏡で動作する。それだけで探査されたDSCの活性層が、UC層を点灯しないような角度で入射するポンプ光との刺激的なUC層によってTTA-UC層に背景トリプレット集団を生成します。
- 調節可能なミラーマウント使用してTTA-UC層上のポンプとプローブビームの位置を合わせます。それはダイナミック信号取得装置、電流増幅器と社内管理ソフトウェアを使用して5nmの増分で、可視スペクトルを横切って走査されるように、プローブによって生成された短絡電流を測定する。
- 同時にパワーメータと信号取得装置に供給アナログ出力とフォトダイオードを用いてガラススライドから反射されたプローブ光のパワー変動を記録する。ソフトウェアにおけるプローブ変動することにより、デバイスからのJ SCを修正してください。
- わずかに調節可能なミラーを使用してポンプビームを変位させるマウントは、プローブビームに隣接する素子の活性層に当たるようになっている。ずれポンプとプローブビームによる測定を繰り返します。
- 対雑音比がより良好な信号のための同じ位置に位置合わせし、位置ずれによる測定の6セットを記録します。
- 670nmでの既知の送信とポンプビーム上の異なるNDフィルターを配置することによって、ポンプビーム強度を低減し、強度の範囲のために2.2.7に、手順2.2.4を繰り返します。
- アクティブなポンプビーム源なし集積デバイスのJ SCを測定します。
- 試料位置でのフォトダイオードを配置することにより、フォトダイオードによって生成される電流の面で、DSC上のプローブ電源事件を測定します。
- 透過スペクトルを得るために、UV可視分光光度計を用いて除去UC室で研究されたデバイス、T DSCの送信を測定する。
注：これは、交互にステップ1.4から1.5の間で行うことができる。
- （セクション2.2.10に記載されるように）、フォトダイオードおよびパワーメータを使用して、使用される各フィルタリング条件のDSC位置におけるポンプ光のパワーを測定する。
- TTA層は実験中にあった場所に相当位置でのグリッド·紙の上に突出したポンプビームの写真を撮る。カメラ検出器の飽和を防止するために、必要に応じて頻繁にビームを減衰させる。ポンプスポットサイズを決定するために、この画像と画像解析ソフトウェアを使用する。
3。データ処理
3.1。 1 nmの増分へのすべてのデータを補間。
3.2。 IPCE決定
- フォトダイオード（I）で発生した電流と電荷（Q）として測定プローブパワーから統合された装置に到達光子束（φ）を計算します。
- デビの変換された電子効率（IPCE 0）に対する細胞入射光子を算出するポンプ照明およびプローブフラックスなしJ SCの測定からCE。
- アップ·コンバータを活性化相対拡張を得るために、ポンプとプローブ整列し、ずれと測定値の間の比を取る。
- 太陽光濃縮係数の決定
- σ、吸収断面積に増感剤の吸光係数に変換する。
- 、太陽スペクトルから光量子束密度の製品を服用各波長におけるDSCおよび増感剤（σ）の透過率と、その後加算することにより、標準的なAM1.5G太陽スペクトルの下で増感剤の励起率を入手し、（k個のφ）増感剤Q-バンド吸収横切っ製品、典型的には600nmから750nm。
- 異なるNDフィルターとポンプの光子束密度、ポンプ源のパワーとスポットサイズから、計算します。そして、磁束密度、DSCの透過率と増感剤での積を取る670nmでの励起の励起率を得ることができる。
- AM1.5G条件下での励起率にポンプ励起率の比から太陽集中係数（ʘ）を計算します。
3.3。フィッティングモデルとメリットの決定のフィギュア
- 相対強化= 1 +定数×[（σσ プローブ × ポンプ ）/（σ ポンプ +σ プローブ ）]×（T DSC / IPCE 0）実験強調結果の上に、σ ポンプとσプローブのモデルに適合ポンプとプローブ波長に対する断面がある。 σ ポンプは 、各ポンプ強度のために固定されており、σ プローブは、波長に応じて変化する。
- IPCE UCおよびIPCE 0と太陽フラックスdensitとの違いから、アップコンバージョン効果（ΔJSC）から入手したJ SCの中で強化を見積もるyを。
- TTA-UCが低い励起強度での電力入力の二次依存性を有するため、太陽光濃縮係数の二乗でΔJSCを正規化することによって性能指数を計算する。
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Representative Results
以下でより詳細に説明効果を、異なる測定条件下で測定さD表示増強応答- 図3A。生の電流密度の強化から、 図4Aおよび図4Bの結果は、活性層を透過することにより減衰し、増感剤の吸収スペクトルとよく一致するピーク電流の増強およびIPCE向上を伴う、アップコンバージョンに起因することは明らかであるDSC。
ポンプビームをバイアスするレーザーによって導入された被測定アーチファクトを回避するために、 図2に概略的に示され、プローブビームに対して大きな角度でUC層に到達するように調整されている。 図4Aは、両方の図4Cのに対し、有意なバイアス効果なし増強を示しているそして4Dは 、この問題の影響を受けている。正しいalignmeの結果測定にJのSCの差は675 nmでの吸収ピークを有する増感剤の吸収特性を反映した図4Aに示されているヌクレオチド。別に増感剤の吸収領域と素子の透明領域から、JのSCの差がノイズに埋め込 まれている。
可視スペクトルの赤色端において統合されたデバイスの有意な相対的なIPCE増強は、図4Cに観察することができる。しかし、整列や位置ずれのJ SCの測定値の差を示している図4Cの挿入は、増感剤の分光特性を反映していない。ポンプ及びプローブの位置合わせは、全可視スペクトルにわたって電池性能を向上させるように見えると増強は、レーザ30を付勢するために、デバイスの全体的な性能を高めるトラップ充填から来ることを示唆している。
VERにするために疑いをIFY、統合されたデバイスは、UC室は（ 図4D）、空のままにしたことを除いて、類似のデバイスに置き換えられました。同一の実験条件下では、エンハンスメントは、可視スペクトル全体で見出されている。これは、以前の増強効果は、レーザーバイアスの代わりに、TTA-UCから来て確認している。レーザ光の大部分がデバイスに後方散乱されるのでTTA-UCソリューションないデバイスの場合には、付勢効果がより一層顕著である。
図5は、図4Aおよび4Bに示す結果に拡張する。この場合、ポンプ光の光強度は、6から27ʘに調整した。 ΔJSCは期待どおり（べき乗則が2.02に合わせて）、光強度の2乗に比例することが分かる。このように、性能指数はTTA-UCシステムは二分子プロセスによって制限されることを示唆し、光強度が独立していることが分かる。
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アニメーション1：PQ4PdNA増感剤とルブレンエミッタとアップコンバート三重項-三重項消滅光子の概略動作はTiO 2へのD149色素とその後の電子注入の照明をもたらし、この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
液体成分の導入前に、図1のデバイスの構成、層が一緒に配置され、ガスケット層を軟化させる熱の印加によって封止されている。">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図増強測定のための2セットアップ。集積デバイスは、白色光源（レーザー駆動ランプ）からの変調されたインコヒーレント単色光が照射されるが、モノクロメータを通過し、無彩色軸外放物面ミラーによって試料上に集束。プローブ光は、ガラスフィルター（ビームスリッター）で分割され、反射されたプローブ光パワーメータに取り付けられたフォトダイオードによって検出される。集積デバイスのTTA-UC層が連続してTTA-UC増強効果が弱い単色ビームを用いてプローブされるように、バックグラウンドトリプレットを生成するために、670nmの連続波レーザー（ポンプ）によって励起される。デバイスからの出力電流は、電流増幅器とmeasuを介して供給されるロックイン増幅による赤。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
応答差が確認され、（A）の相対的なIPCE強化（COL（アライン）/列（不整列）と応答差（COL（アライン）-col（ミスアライン）が整列6と6ずれの測定値から平均を。示す、図3に代表的なデータIPCE増強のスペクトル形状は、（以前に記載31）エンハンスメントスペクトル形状は、増感剤のQ帯の吸収に一致するように、アップコンバータの増感剤によって回収し、サブバンドギャップ光からのものであり、（B）相対エンハンスメントモデル嵌め込まLEAによる実験IPCE増強曲線上にST二乗フィッティング。モデルは、細胞透過性、元のセルのIPCE（なしポンプ）及びプローブに対応する増感剤の吸収断面積及びポンプ源を含む。モデル化された増強曲線は、次にこのようにしてTTA-UCおよび性能指標から生成された追加の短絡電流を計算するために使用されている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
（27ʘ下） 図4。IPCE増強は、（A）が正しい位置ずれ計測（生応答のゲインを示す挿入図）と統合されたデバイスに対してトレース、（B）挿入図が表示して、（A）内のデータの相対的なIPCE増強トレースをモデル化デバイスのWiの生の電流応答曲線第ポンプ及びプローブビームは、テキスト（D）ANに記載され（A）、測定アーチファクトをもたらす、ポンプ及びプローブは活性電極に同じサイトに位置合わせされていること以外は、同様に（C）同じデバイスを位置合わせしてずれ（C）に従って測定された空のUC室と同じデバイスを使用して、さらに挿入図は、生の応答におけるゲインを示すとともに、この測定の問題を強調している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
太陽濃縮係数上の内蔵デバイスの図5 FoMは依存性が。挿入図は、計算された電流利得の両方の軸がTTA-UCから（ΔJSC）の依存性を示す対数スケール。
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Discussion
このプロトコルは、アップコンバージョン強化DSCおよび詳細正しくそのようなデバイスを測定する方法の光子を達成するための手段を提供する。予想ΔJのSCの改善の単純な計算が1太陽を含む、異なる光強度で予想されるための性能指標を可能にする。システムが飽和閾値33を下回った場合、ここで表示される値は、期待通りに、光強度（ 図4の挿入図）で不変である。 FoMはで、私たちは簡単に比較できるようにTTA-UCまたは他の非直線UCプロセスの増強効果を標準化することができます。
本研究で得られた性能指標値は、DSC用に報告性能指標の中で最も高いですが、彼 らはまだはるかに商業的関心（〜1ミリアンペア∙cm -2とʘ-2）からである。これに加えて、このスケールの強化は、測定することが問題となる可能性がある。本報告では、第（特に図3C及び3Dで）ポンプビームは（多少）、予期しない問題が発生する場合、不正確な測定技術の電子の危険が示されている。この問題は、（例えば図3Dに示すように）コントロール実験が行われ、条件はそれに応じて変更することが重要である任意の不確実性があるがあれば、DSCのに固有であってもよい。
TTA-UCの性能を制限するいくつかの制限要因があります。まず、ルブレンのTTA率ながら、エミッタ、ルブレン（〜8,000秒-1 34）、1ʘ照明（6.8秒-1）の下で増感剤の励起率よりもはるかに高速であるの三重項減衰率である三つ子は〜1×10 8 M -1秒-1、一般的な有機溶媒35中のルブレンの拡散限界以下3桁。この結果は、三重項ルブレンの大部分がTTAを実行する前に基底状態に減衰される。
するために、一増感剤の濃度を高めることにより、三重項濃度を増加することを試みることができるTTA前に単分子崩壊を受けルブレントリプレットの量を減らす。残念ながら、溶液中のポルフィリンは、高濃度で凝集する傾向があり、増感剤、増感剤TTAは、行われてもよい。潜在的な解決策は、これらの問題を克服する無機ナノ粒子表面36に増感剤を結合させることである。ように（相対的に）固定化された増感剤のような、高濃度の低減された自己消光を収容することができ、効率的なTTAに利用可能なトリプレットの局所濃度を増加させることができる。
（ - 700から600nm）ポルフィリンのQ帯の吸収がDSCの吸収開始と重なるように本研究で用いた増感剤は、結合されたDSCのために理想的ではない。したがってTTA-UC、トリプレット濃度、したがって、光子束に依存するの効率のために利用可能な透過光の損失があります。私たちは、より多くの有意を測定するために期待するこの研究で使用したものと同様の項間交差効率を有する近赤外線をより深く吸収増感剤ficant増強。そのようなシステムが特徴とされている場合ならばFoMはは、比較の便利なメトリックを提供しています。
ここで使用される染料、D149は、DSCのために利用可能な有機染料を実行する最高の間で、そのようなN719または「黒色素」などが他のものは、さらに赤方偏移吸収が3オンセットがあります。波長でQ帯吸収量とこれらのデバイスは、適切なポルフィリンを高めるためTTA-UCためにはより大きいが900nmを作成する必要があります。一方、これまでの最高の報告DSC効率がわずかにここに使用される染料のための発症を越えて、〜730 nmの37の吸収開始しています。
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| (tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)-6’-amino-7’-nitro-tetrakisquinoxalino[2,3-b'7,8-b''12,13-b'''17,18-b''''-porphyrinato) palladium(II)) | in house | in house | Chem. Commun., 4851–4853 (2007) |
| 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide | Solaronix | 33150 | Material warning: Irritant |
| 405 nm longpass filter | Semrock | BLP01-405R-25 | - |
| 670 nm laser | Thorlabs | LDS5 + CPS198 | - |
| Acetone | Chemsupply | AA008-20L-P | Material warning: Flammable |
| Acetonitrile | Sigma | 271004 | Material warning: Flammable |
| Alumina | Alfa Aesar | 12733 | |
| Alumina | Leeco | 810-782 | |
| Back filling chamber | Sistema | 1303 | Klip it round, modified |
| Benzene | Scharlau | BE0033 | Material warning: Toxic |
| BNC cable | Jaycar | RG- 59U | |
| Cerasolzer | MBR | CS186 | |
| Chopper wheel | Thorlabs | MC1000A | |
| Control software | in house | in house | Written in LabVIEW |
| Current Amplifier | Standford Research | SR 570 | |
| D149 dye | 1m | OSO149 | |
| Dental burr | Priority dental supplies | 835.104.008 | |
| Detergent | Palmolive | Original | |
| Diamond wheel | Frameco | 14220 | |
| Drill | Dremmel | 220 | |
| Dynamic dignal acquisition device | National Instruments | USB-4431 | Analog to Digital |
| Ethanol | Univar | 214 | Material warning: Flammable |
| Glovebox | IT systems | ||
| H2PtCl6 | Sigma | 334472 | Material warning: corrosive |
| Hot melt adhesive gasket | Solaronix | Meltronic 1170-25 | Surlyn |
| Hot melt adhesive gasket | Solaronix | Meltronix 1170-60 | Surlyn |
| Hotplate | Harry Gestigkeit | PR 5 3T / PZ28-3T | |
| Hotplate | IKA | RCT basic | |
| Image analysis software | National Institutes for Health | Image-J | |
| Iodine | Sigma | 326143 | Material warning: corrosive |
| Laser engraver | Universal Laser Systems | PLS6WM | |
| Liquid Nitrogen | Air Liquide | ||
| Lithium Iodide | Aldrich | 518018 | Material warning: toxic |
| Methoxypropionitrile | Sigma | 65290 | Material warning: Flammable |
| Mirror | Thorlabs | PF10-03-P01 | |
| Mirror mount | Thorlabs | KM100 | |
| Monochromator | Spectral Products | CM110 | |
| Neutral density filters | Edmund Industrial Optics | 64-352 | |
| Parabolic mirror | Newport | 50329AL, 50338AL | |
| Photodiode | Newport | 918D-UV-OD3 | |
| Power meter | Newport | 1936-C | |
| Rubrene | Sigma | 551112 | |
| Semi-automatic screen printer | Keywell | KY-500FH | |
| Spray pyrolyser | Glaskeller | ||
| Tape | 3M | Magic Tape | |
| Terminal block | Jaycar | HM3194 | |
| tert-Butanol | Sigma | 360538 | Material warning: Flammable |
| TiCl4 | Sigma | 89545 | Material warning: corrosive |
| Tile | Johnson tiles | ||
| Tile cutter | DTA | DTA-310 | |
| TiO2 paste | Dyesol | NR18-T | - |
| Titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate) (75% in isopropanol) | Aldrich | 325252 | Material warning: Flammable |
| Ultrasonic soldering iron | MBR | USS-9200 | |
| UV cure epoxy | Dymax | 425 | Material warning: Irritant |
| UV cure system | Dymax | BlueWave 50 | |
| UV Visible Spectrophotometer | Varian Cary | 1E | |
| Vacuum cuvette | Custom made | Custom made | |
| Vacuum pump | Rotary backed diffusion pump | ||
| Wipes | Kimtech | 34120KC | Kimwipes |
| Xe lamp | Energetiq | LDLSTM EQ-1500 | White light source |
References
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