ブルーライトを高輝度光に変換する、環境に優しい新しい方法

九州大学より2023年2月16日

UVB は今日多くの用途に使用されていますが、生成するには非効率的で有毒な発生源が必要です。 九州大学とヨハネス・グーテンベルク大学マインツとの共同研究により、青色LED光をUVB光にアップコンバートするシステムを開発した。 さらに、このシステムは有機材料のみを使用しており、より持続可能で環境に優しい UVB 光の生成方法への扉を開きます。 クレジット: 九州大学

日本とドイツの国際チームは、青色LED光を高エネルギーの紫外線B（UVB）光に変換するシステムを開発した。

この新しいシステムは、従来 UVB 生成に使用されていた有毒で非効率な材料に依存せず、UVB 用途にとってより持続可能で環境に優しいソリューションを提供します。 この研究結果は、Angewandte Chemie 誌に掲載されました。

特に夏場は、紫外線についての話題を避けて通ることはできません。 太陽によって生成されるこれらの高エネルギー光線は可視光スペクトルの外にあり、日焼けや日焼けの原因となることがよく知られています。 UV 光は、波長に応じて A、B、C の 3 つのタイプに分類されます。UVA には地表に到達する長波長の UV 光が含まれており、短波長の UVB と UVC は主にオゾン層に吸収されます。

Nonetheless, scientists have found that artificially produced UVB and UVC are useful in applications such as disinfection. UVB specifically has been applied in processes including photochemical reactions, detoxification of pollutants, and wastewater treatment. It is even used in the medical field in treatments for skin disorders such as eczemaEczema, also known as atopic dermatitis, is a chronic or recurrent inflammatory skin disease. Symptoms include itchy skin; dry cracked or scaly skin, and red or brownish patches of skin." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">湿疹と白斑。

しかし、UVB の発生には現在、水銀ランプなどの光源が必要であり、不適切に廃棄すると非効率的で有毒です。

One way around this is to generate UVB by ‘upconverting’ the light produced by LEDs. Upconversion is a method in which a material absorbs two photons of light of lower energy and combines their energy to emit one photonA photon is a particle of light. It is the basic unit of light and other electromagnetic radiation, and is responsible for the electromagnetic force, one of the four fundamental forces of nature. Photons have no mass, but they do have energy and momentum. They travel at the speed of light in a vacuum, and can have different wavelengths, which correspond to different colors of light. Photons can also have different energies, which correspond to different frequencies of light." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">高エネルギー光の光子。 この方法は通常、一連の有機材料を使用して行われます。

九州大学大学院工学研究院の柳井伸宏氏とヨハネス・グーテンベルク大学マインツ校のクリストフ・カーツィヒ氏がそれぞれ率いる日本とドイツの２つの研究チームは、長年にわたり、LEDからの青色光をUVにアップコンバートするためのさまざまな化合物の評価に取り組んできた。ライト。

「青色 LED ライトの波長は、可視光スペクトルの中で UV 光に最も近いです。 当社は、長波長の青色 LED 光を短波長の UVA に変換することに成功しました。 そこで、私たちの次のステップは、青色 LED 光を UVB に変換できる化合物を見つけることでした」と柳井氏は説明します。 「マインツの協力者とともに、候補分子を構築し、その特性のスクリーニングを開始しました。」

控えめに言っても、このコラボレーションは大成功でした。 彼らは、青色 LED 光を UVB にアップコンバートする分子を開発できるだけでなく、そのようなプロセスで伝統的に使用されている重金属の使用を回避することもできました。