三重項-三重項消滅

三重項-三重項消滅（TTA）は、三重項励起状態にある2つの分子が相互作用して基底状態分子と一重項状態の励起分子を形成するエネルギー移動メカニズムです。^{[1]このメカニズムは、}デクスターエネルギー移動メカニズムの例です。 ^[2]三重項-三重項消滅では、1つの分子が励起状態のエネルギーを2番目の分子に伝達し、その結果、最初の分子は基底状態に戻り、2番目の分子はより高い励起一重項状態に昇格します。^[1]

三重項-三重項消滅は、アントラセン誘導体の遅延蛍光の観測を説明するために1960年代に初めて発見されました。^{[3] [4] [5] [6]}

三重項-三重項消滅は、2つの三重項励起分子のエネルギーを1つの分子に結合して、より高い励起状態を生成します。より高い励起状態は発光一重項状態であるため、TTAを使用して、2つの光子のエネルギーを1つのより高いエネルギーの光子に変換するプロセスである光子アップコンバージョンを実現できます。^{[7] [8]三重項-三重項消滅による}光子 アップコンバージョンを実現するために、多くの場合、2種類の分子、つまり増感剤とエミッター（消滅剤）が組み合わされます。^{[9]増感剤は低エネルギー光子を吸収し、}項間交差によって最初の励起三重項状態（T ₁）を形成します。次に、増感剤は励起エネルギーをエミッターに伝達し、三重項励起エミッターと基底状態増感剤が生成されます。 2 つの三重項励起エミッターは三重項-三重項消滅を起こしてエミッターの 一重項励起状態 (S _{1 ) を生成し、アップコンバージョンされた光子を放出することができます。}

効率的なTTAアップコンバージョンのためには、増感剤は所望の励起範囲で強く吸収し、一重項励起状態から三重項励起状態への高い変換効率を持つ必要がある。^[9]エミッターは、最初の三重項励起状態のエネルギーの2倍よりわずかに低い一重項エネルギーレベルを持つ必要がある。エミッターと増感剤の両方が長い三重項状態の寿命を持ち、TTAメカニズムが発生するのに十分な時間を持つ必要がある。^[9]

三重項-三重項消滅アップコンバージョン（TTA-UC）材料は、励起電力が低く、発光および励起光の波長を変更できるという利点があります。^[10]これらの利点により、TTA-UC材料の多くの用途が検討されてきました。

太陽電池は太陽光を電気に変換する電気機器です。しかし、太陽電池を構成する材料の特性により、多くの太陽電池は低エネルギー（波長800nm以上）の光子を効率的に収集しません。そのため、太陽光からより多くのエネルギーを捕捉するには、TTA-UC材料が2つの低エネルギー光子のエネルギーを1つの高エネルギー光子に結合する能力が望ましいです。^[9]

非発光性の三重項状態を発光性の一重項状態に変換できる発光材料は、有機発光ダイオード（OLED）にとって極めて重要です。統計的には、OLEDで形成される励起状態の75%が三重項状態だからです。^[11] TTA材料は、動作電圧が低く、明るさを上げても効率の低下が少なく、コストが低いため、OLEDでの使用に適しています。ただし、ほとんどのTTA材料は青から濃い青の光子を放出するため、色の種類が多様化するまではOLEDでの用途が制限されます。^[9]

光分解癌治療では、光は選択的に結合を切断し、標的薬物分子を放出して活性化するために使用されます。薬物分子は、病気と戦うために腫瘍部位の近くまたは腫瘍部位内に放出されます。近赤外光は組織によく浸透するため、近赤外光で励起できるTTA-UC材料はこの用途に適しています。^[10]