XK星空中国官方网站 通过混合离子纳米球和分子材料构建实现新光功能的系统
我们周围。有许多材料通过吸收或发射可见光而出现或发光。光化学领域阐明了光与材料之间的这种相互作用。在更好地理解光吸收/发射、光吸收后的反应和光功能的基础上，我们有可能为实现节能发光器件和高效光能转换系统做出贡献。
伊藤副教授在开发新型功能材料、评估其性能并阐明其反应行为方面取得了许多成果。这些基于分子及其杂化物的新型吸光和发光材料具有可见光的特性。
开发响应各种环境的光功能材料
某些材料中会发生一种称为“分子内电荷转移”的现象。这种现象很大程度上改变了材料中电子在光照射下的空间分布。据协会称。伊藤教授说：“表现出分子内电荷转移的材料非常令人着迷，因为它们的光功能根据许多因素而变化很大。”这些材料有望应用于OLED等吸收领域，以及将光能转化为电能或化学能的光化学装置，如染料敏化太阳能电池或人工光合作用系统。
通过关注这种分子内电荷转移现象，Assoc。伊藤教授创造了具有各种框架和结构的光功能材料。他不仅改变了它们的发射颜色等特性，而且还利用基于经典电子转移理论的方法阐明了产生这种差异的机制。 Assoc 的独特之处。伊藤教授的研究本质上是基于精确的分子设计合成各种类型的材料，包括有机、有机金属和配位化合物，并建立了对这些材料的透彻理解的光功能精细控制技术。
化学通常被视为处理原子、分子和离子等不可见事物的领域。然而，光化学针对的光吸收或发射的变化可以高灵敏度地检测到，并可以直接用我们的眼睛观察到，因此，它们越来越多地被用作检测化学品和环境的工具。利用光的这些特性，Assoc。伊藤教授致力于开发“环境响应型化合物”，这些化合物可以改变其光吸收或发射行为，以响应周围环境，例如温度、极性或共存材料的存在。
“通过设计，可以控制分子材料的特性：不仅可以吸收或发射哪种波长的光，还可以控制它们对什么样的环境做出反应。通过了解每个分子的特性并通过化学方法精确设计适当的结构，我们成功地改变了发射颜色。此外，我相信我们还可以通过利用周围环境对分子材料的影响来开发新的光功能。”
使用离子纳米球通过简单技术实现增强的光诱导反应
由于最近面临能源枯竭的威胁，各个领域对光化学寄予厚望。利用光能驱动化学反应的人工光合作用就是这样的例子。在人工光合作用系统中，光被光敏剂（染料）吸收后，利用电子转移现象将水分解成分子氢和氧，或将二氧化碳转化为有用的化学物质，从而产生高能激发态。反应是由负电荷和正电荷的空间分离引发的。为了提高系统的功能，重要的是提高每个初级反应的效率，即光吸收驱动的能量和电子转移。副教授。伊藤教授说：“通过微观观察这些反应过程，当分子相互碰撞时会发生不同的反应，并且反应产率取决于碰撞的概率。”
需要极高浓度的反应物（通常比染料高100至10,000倍）才能在均匀溶液中获得足够的反应效率。因此，副教授。伊藤教授及其同事正在进行离子纳米球的研究，其中离子交换基团被纳入微小的固体聚合物颗粒中，以便通过更简单的方法提高反应效率。
“简单来说，离子纳米球是净水器中包含的离子交换树脂的纳米颗粒版本。它们可以快速地将离子材料合并并浓缩在狭小的空间中，因此，我认为可以通过少量的反应物实现有效的反应。”
副教授。伊藤教授制备了含有钌络合物和反应物的样品，这些反应物在直径数百纳米的合成离子纳米球内部接受络合物的激发态能量，实验结果表明，正如预测的那样，反应效率显着提高。
“在均相溶液体系中，相对于染料，我们需要极高浓度的反应物，但采用新的技术，反应物技术的反应水平达到 70% 或更高，且反应量与染料相当。”
通过使用在离子纳米球上负载离子材料的极其简单的技术，实现了光诱导反应效率的显着提高。由 Assoc 开发的高效光反应系统。伊藤教授利用离子纳米球控制材料光功能的新想法有望应用于人工光合作用和其他各种染料敏化反应。
但这还不是全部。另一个关键点是，使用该技术，可以自由改变反应物的类型和浓度等条件。无论发生什么反应，处理离子材料的效率都可以得到提高，因此，这些对于实现各种类型的光功能来说都是非常有用的材料。
“通过改变离子纳米球的框架以及掺杂材料的类型和数量，我想控制离子物质之间的相互作用，并构建光化学系统，使分子的光功能最大化。”
