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큐슈(九州)대학 대학원 공학연구원 연구그룹이 20.5%라는 기존보다 훨씬 높은 2배의 효율로, 가시광을 자외광으로 업 컨버전하는 새로운 분자 물질을 개발함. 파장 400 nm 이하의 자외광에 의해 광촉매를 자극하여 연료 전지 자동차의 연료가 되는 수소를 제조하고 실내의 소취·항균 작업을 수행할 수 있음. 태양광이나 실내 조명은 자외광을 거의 포함하지 않아 인위적으로 발생시킬 필요가 있지만, 자외 LED 등을 이용하면 여분의 에너지를 소비하게 됨. 이에 ‘삼중항 – 삼중항 소멸(Triplet-Triplet Annihilation, TTA)’을 이용한 ‘포톤(photon) 업 컨버전(Up Conversion, UC)’에 의해 태양광이나 실내 조명에 많이 포함되는 파장 400nm 이상의 가시광을 자외광으로 변환시킴으로써 여분의 에너지를 사용하지 않고 유용한 자외광을 발생시킬 수 있을 것으로 기대됨. 연구진은 가시광에서 자외광으로의 업 컨버전 효율에 있어 기존 기록인 10.2%를 크게 경신한 20.5 %를 달성함. 또한 기존에는 태양보다 1000배 정도 강한 가시광이 필요했지만, 본 연구에서는 태양광이나 실내 LED 등 약한 강도의 가시광도 자외선으로 변환할 수 있음. 본 연구 결과는 높은 TTA와 형광 효율을 제시했으며, 효율적으로 증감되도록 낮은 삼중항 에너지 준위를 갖는 새로운 발광 분자의 개발을 통해 실현됨. 향후 광촉매와 복합화하여 에너지·환경 문제의 해결에 기여할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Angewandte Chemie International Edition’ (“Discovery of Key TIPS-Naphthalene for Efficient Visible-to-UV Photon Upconversion under Sunlight and Room Light”) 지에 게재됨.