一重項分裂（SF）により増幅した励起子の効率的な捕集に成功

太陽光エネルギーの効率的な活用戦略として、光吸収により生じる一重項励起子が分裂して2つの三重項励起子が形成されるSFが注目され、世界中で研究されています。分裂後の三重項励起子から電子を取り出せば、原理的に光電変換効率200パーセントを達成できるものの、分裂前の一重項からのエネルギー損失過程が競合するため、変換効率を最大化することは困難です。そこで分裂後に生じる励起三重項エネルギーを高効率に受け取る分子が求められていました。

今回、九州大学 大学院工学研究院の君塚 信夫 教授（現 ネガティブエミッションテクノロジー研究センター 特任教授／名誉教授）、佐々木 陽一 准教授、同大学 工学部のSifuentes-Samanamud Percy Gonzalo（シフエンテス・サマナムド・ペーシー・ゴンザロ） 学部生（当時)、同 大学院工学府の正岡 亜樹 大学院生、マインツ大学のSauer Adrian（ザワー・アドリアン） 大学院生らは、d電子系金属錯体であるモリブデン錯体をエネルギーアクセプターとして活用し、SF後の励起子からのスピン状態選択的なエネルギー移動を、溶液系において実現しました。モリブデン錯体の近赤外発光を用いた定量評価より、一般的な三重項増感の限界を超えた約130パーセントのモリブデン励起二重項収量を確認するとともに、SF後のスピン量子もつれ三重項対（Triplet pair）からの三重項エネルギー移動過程の寄与を明らかにしました。これらの結果はモリブデン錯体のようなd電子系金属錯体が、SF後の増感効率向上に適した分子群であることを示しており、将来的に従来限界を超えた効率を示す太陽光発電や発光ダイオードへの応用が期待されます。

本研究成果は、2026年3月25日（日本時間）に、米国の国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」にオンライン掲載されました。