고분자 박막 내에 담지 된 실리카 마이크로입자의 광산란 효과에 의한 광에너지 상향전환 효율 향상 (Light Scattering-enhanced Upconversion Efficiency in Silica Microparticles-embedded Polymeric Thin Film)

서지정보

· 발행기관 : 한국공업화학회
· 수록지 정보 : 공업화학 / 30권 / 1호 / 88 ~ 94페이지
· 저자명 : 최현석, 이학래, 이명수, 박정민, 김재혁

초록

삼중항-삼중항 소멸에 의한 광에너지 상향전환 기술(triplet-triplet annihilation upconversion, TTA-UC)은 특정 조건을 만족시키는 유기물들의 에너지 전달 및 융합 과정에 의해 저에너지의 광자를 고에너지의 광자로 변환시키는 신개념에너지 전환기술이다. 본 연구에서는 실리카 마이크로입자(silica microparticle, SM)를 UC가 구현되는 폴리우레탄 박막내에 담지 시켜 입사되는 광원의 광산란 효과를 도모함으로써 TTA-UC 효율을 향상시키고, 그 기작에 대해 탐구하였다. Seeded growth method를 통하여 약 950 nm의 균일한 크기를 갖는 SM을 합성하였으며, UC 박막 내에 담지 된 SM 의 농도를 증가시킴에 따라 635 nm 광원 조사 시 430-570 nm 영역에서의 UC 세기가 최대 1.64배 증가함을 확인하였다. 삼중항 lifetime 측정을 통하여 광감응제 PdTPBP와 전자수용체 perylene 간의 triplet-triplet energy transfer(TTET) 효율을 분석한 결과, 박막 내에 담지 된 SM이 chromophore 간의 TTET에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 또한, 입사 강도-UC 세기의 상관관계를 분석하여 TTA-UC 효율을 분석한 결과, SM이 박막 내에 존재할 경우 UC 양자효율이 최대 1.5배 향상됨을 확인하였다.

영어초록

Triplet-triplet annihilation upconversion (TTA-UC) is a photochemical process wherein two or more low-energy photons are converted to a high-energy photon through a special energy transfer mechanism. Herein, we report a strategy to enhance the efficiency of TTA-UC through the light-scattering effect induced by silica microparticles (SM) embedded in polymeric thin films. By incorporating monodisperse uniform silica microparticles with a uniform size of 950 nm synthesized by Stöber-based seeded growth method into UC polymeric thin films, the UC intensity in the 430-570 nm range was enhanced by as much as 64% when irradiated by 635 nm laser. Analyzing the lifetime of PdTPBP phosphorescence revealed that the presence of SM in the UC layer does not affect triplet-triplet energy transfer (TTET) between sensitizers and acceptors, supporting the enhancement of TTA-UC originated from the light-scattering effect. On the other hand, the incorporation of SM in UC layer is shown to enhance the triplet-triplet annihilation (TTA) efficiency, which results in a 1.5-fold increase of the ΦUC, by scattering light source and thus increasing the number of excited photons to be utilized in TTA-UC process.

참고자료

· 없음