８．泰 伯 たいはく
ことば------------------------------------------------------
「人のまさに死せんとするや、その言うこと善し」（５）
「士はもって弘毅ならざるべからず。任重くして道遠し」（８）
「民はこれによらしむべし。これを知らしむべからず」（10）
「その位に在らざれば、その政を謀らず」（15）
「学は及ばざるがごとくするも、なおこれを失わんことを恐る」（18）
------------------------------------------------------------
１７ 情熱家だがそのくせ裏表がある。純情家だが、そのくせ手練
手管をつかう。愚直だが、そのくせこすっからい。----こうした連
中は手のほどこしようがない。（孔子）
子曰、狂而不直、侗而不愿、悾悾而不信、吾不知之矣。
Confucius said, "If a person is idealistic but not single-minded,
naive but not serious or simple-minded but not honest, I cannot
teach him."
【佐竹本三十六歌仙トレッキング；在原業平④】
#TheThirtySixImmortalPoets#AriwaranoNarihira
在原業平（８２５～８０）
平城天皇の王子阿保親王を父、桓武天皇の皇女伊都内親王を母とし
て誕生。『三代実録』に「体貌閑麗、放縦不拘、略無才学、善作倭
歌」と評され、和歌を能くする美男として伝えられた。『伊勢物語』
の主人公のモデルとしても有名で、六歌仙にも選ばれている。
世の中に たえて桜の なかりせば 春の心は のどけからまし
在原業平
この世の中に、全く桜というものがなかったなら、春を過ごす人の
心はどんなにのどかであることでしょう。本来春はのどかな季節で
あるのに、人は桜が咲くのを待ち、散るのが気になり落ち着かず、
桜があるために人々の心が穏やかでないことを述べて、人の心を騒
ぎ立てる力のある桜の素晴らしさを詠った作品。
奈良市法蓮町にある不退寺は、仁明天皇の勅願を受け在原業平が開
基。寺伝では不退寺は、元は祖父・平城天皇が薬子の変のあと剃髪
したのち隠棲した「萱の御所」である。平城天皇の皇子・阿保親王
やその息子である業平もこの地に住んでいた。天理市櫟本町の在原
神社は業平生誕の地とされ、『伊勢物語』の23段「筒井筒」のゆか
りの地。境内には筒井筒で業平(と同一視される男)が幼少期に妻と
遊んだとされる井戸があり、在原神社の西には業平が高安の地に住
む女性のもとへかよった際に通ったとされる業平道（横大路、竜田
道）が伸びる。ただこの高安が何処を指すかについては、奈良県生
駒郡斑鳩町高安と大阪府八尾市高安の２説がある。また、龍田から
河内国高安郡への道筋については、大県郡（大阪府柏原市）を経由
したとする説と、平群町の十三峠を越えたとする説がある。
【ポストエネルギー革命序論８７】
ナノテク太陽電池で効率を１０％向上できる
１１月３日、スウェーデン王立工科大学の研究グループは、太陽電
池に用いるフィルムを開発したことを公表。それによると、ナノク
リスタルとマイクロレンズを組み合わせて赤外線を捕捉し、太陽エ
ネルギーの変換効率を１０％以上向上する。通常の太陽エネルギー
システムでは電力変換能力が限られるが、同研究グループは、通常
の太陽電池に開発したフィルムを貼り合わせることで、赤外線をエ
ネルギー変換し、効率を１０％高めるた。近い将来さらに大きな増
加が可能となると言う。技術を最適化することなく、効率を１０％
向上ｍ効率が２０〜２５％向上する可能性があると見積る。
技術論文：
マイクロレンズ配列で低励起放射線の高励起変換技術
【要約】
低励起放射照度での高励起変換発光（UCL）強度の不足は、光バイオ
イメージングから太陽光発電までの多くの分野でのランタニドドー
プアップコンバージョンナノ粒子（UCNP）の一般的な適用を妨げる。
この作業では、マイクロレンズアレイ（MLA）を空間光変調器として
使用して、励起放射に対する非線形応答を利用してUCLを増加に励起
光場の分布操作を提案。NaYF4：Yb3+、Er3+ @ NaYF4：Yb3+、Nd3+
およびNaYF4：Yb3+、Tm3+ @ NaYF4：Yb3+、Nd3+コア/シェルUCNPsか
らのマルチカラーUCLは、980または808nmの励起下で１桁以上増加で
きることを示す。これらのサンプルの上部にポリマーMLAを配置する
だけ。観察されたEr3+からの典型的な緑（525/540nm）および赤（6
54nm）UCLバンドとTm3+からの青（450/475nm）UCLバンドは、それら
の異なる多光子プロセスによる明確な増強因子を示します。重要なこ
とに、レイトレーシングシミュレーションでは、MLAが 励起光（980
および808nm）を桁違いに空間的に閉じ込めることができるため、低
励起でUCLを225倍（450 nmのTm3+のUCLバンド）増幅できます。放射
照度。提案されたMLAメソッドは、ここで実証されたUCNP強化色素増
感太陽電池など、UCNP ベースのすべてのタイプのデバイスのパフォ
ーマンスの向上に即座に影響を与える。
※特開2004-091328 無機ナノ粒子−有機化合物複合体およびそれの一
次元配列集積構造体
【はじめに】
照射された太陽エネルギーのほぼ半分を含む赤外線（IR）領域は、
長い間、太陽電池で利用される太陽照射スペクトルの最も困難な部
分を構成。これは、色素などの光増感剤が関与してい多ためで、ペ
ロブスカイトはIR光に対して限られた応答を示す。２つ以上のサブ
バンドギャップフォトン１つのバンドギャップ以上のフォトンに変
換し、さまざまなタイプのIRエネルギー利用のステータスを潜在的
に変更することで、太陽光発電デバイスの伝送損失を回避するソリ
ューションを提供できる。
高励起変換発光（UCL）化学の最近の進歩により、最大１９％（以前
の世界記録の結果）以上の高い発光量子効率を備えた高品質UCNP に
簡単にアクセスできる。比較的高い励起強度の閾値にり隠れており、
通常は１Wcm-2を大きく上回わる。これは太陽スペクトルのIR光よ
りもはるかに高い値である。その結果、太陽電池に組み込まれた場
合、UCNPの光変換能力の多くは低励起放射照度の無駄となる。これ
は、基本的に UCLの多光子特性に根ざす。UCNPの非線形性を考慮し、
以前の研究で、送達された励起光子の時間分布を変調してUCLをブー
ストする戦略を提案。パルス幅）、多光子UCL は、同一の平均励起
強を持つ同等のCW励起の場合に比べ、数桁簡単に増強できる。この
作業では、アップコンバージョンナノクリスタルの顕著な固有光子
変換能力を引き出すため、励起光変調の空間バージョンを調査。こ
れは、高い励起強度のみ達成。技術的には、ポリマーベースのマイ
クロレンズアレイ（MLA）を利用し、励起光を空間的変調を提案する。
MLAにより引き起こされた光の集中は、UCLの大幅な強化につながり、
１桁よりも容易に高くなることが判明している。ナノ結晶の励起光
強度応答にリンクするレイトレーシングシミュレーションを実行し、
アップコンバージョン強化の最適なマイクロレンズ構成を探ぐる。
提案戦略は、アップコンバージョンナノ材料の高い励起強度の閾値
を克服し、IR範囲の太陽電池の性能向上に、エネルギー適用範囲の
限界突破めざす。私たちのアプローチは一般的であり、 UCLを強化
する他の戦略、化学的またはフォトニックと組み合わせられること
ができることに注意する必要がある。
【実験結果】
①材料：塩化イットリウム（iii）六水和物（YCl3・6H2O、99.99％）、
塩化ネオジム（iii）六水和物（NdCl3・6H2O、99.99％）、エルビウ
ム（iii）塩化物六水和物（TmCl3・6H2O、99.99％）、塩化ツリウム
（iii） 六水和物（TmCl3・6H2O、99.99％）、水酸化ナトリウム（N
aOH）、フッ化アンモニウム（NH4F）、1-オクタデセン（ODE）、オレ
イン酸（OA）、エタノール、メタノール、シクロヘキサンはSigma-
Aldrichから購入。
②ナノ粒子合成：－省略－
③特徴
構造的および形態的特性評価は、透過型電子顕微鏡（JEOL、JEM-14
00）で実施。 808および980 nmのダイオードレーザを備えたEdinbur-
gh FS5分光光度計で発光スペクトルを記録しました。 光学顕微鏡
（Olympus CX23）と表面プロファイラー（Veeco、Dektek 150）を使
用して、MLAの表面構造を特性評価しました。 電流密度-電圧（JV）
測定には、ソーラーシミュレータ（Newport Oriel、LSC-100）とコ
ンピュータ化されたケースレー2400ソースメーターを使用。
④MLAの添加によるアップコンバージョンルミネセンス増強の調査
シクロヘキサン（500μL）中のUCNPの懸濁液を FTOガラス片の導電
面に滴下し、室温の穏やかな空気で乾燥させました。 NIR励起光の
コリメートビームがナノ粒子に照射され、生成された放射光がファ
イバーによって収集され、FTOガラススライドの背面に配置され、
接続された分光計によって検出されました。MLA の一部が適用され
ると、MLA とUCNP層の間の溶媒（水、エタノール、メタノール）の
薄層の助けを借りて、UCNP表面に付着した。
⑤電流密度-電圧（JV）の測定と特性
以下に示すすべての測定は、3GSolar、Ltdから購入した色素増感太
陽電池（DSSC）で実行された。電流密度-電圧測定は、ソーラーシミ
ュレータ（Newport、AM 1.5G、0.1 W cm-2の照明）で実行。コンピ
ュータ化されたケースレー2400ソースメータ。シクロヘキサン中の
UCNP（250μL、10 mg mL-1）を最初に薄いカバースライド（1.5 cm
×1.5 cm、厚さ0.17 mm）に滴下し、次に空気中で乾燥させてUCNP層
を形成した。電流密度-電圧（JV）測定は、基準DSSC、乾燥UCNP層ま
たはMLAを上部に配置したDSSC、および乾燥UCNP層とMLAの両方を上
部に配置したDSSCで実行して、効率の違いを比較しました。すべて
のJV測定について、DSSCセットアップ全体の上にブラックマスクを
配置して、1.0 cm×0.7 cmの露光領域を作成し。
結果と考察
アップコンバージョン発光を強化するための空間光変調器としてマ
イクロレンズアレイを使用する動機
UCLの非線形性により、その量子収率（QY）は一般的に一定ではな
く、励起強度とともに増加（図１）。たとえば、標準的な2光子UCL
バンドの場合、QY、Φ2-ph、 励起強度（Iex）に応じてスケーリン
グされる。
ここで、Φsは2光子UCLが達成できる最大QYであり、IbはQYが最大QY
の半分に達する平衡励起強度。 したがって、同じ線量の励起光子が
与えられた場合、より高い励起強度はより多くの放出光子につなが
る。
図１ 励起強度に対する非線形応答による、高励起変換発光のマイ
クロレンズアレイで増強された量子収率の概略図。UCNPは、光変換
能力をトリガーするために高い励起強度を必要とすることに気づき
、適切な集光器を探すことに専念。マイクロサイズのレンズアレイ
は、とりわけ、UCNP増感デバイス（図１）の性能を向上させる理想
的な候補になり得ることを認識。太陽電池。 MLAは、曲率半径が小
さいために励起光を効率的に集光できるだけでなく、フォトニック
デバイスに簡単に統合できる。さらに、比較的低コストの原材料（
例：ポリマー）と製造技術の入手可能性により、大規模生産のコス
トが手頃な価格になる可能性がある。この作業では、UCNPの発光強
度に対するMLAの励起光変調効果を調査した。
アップコンバージョンナノ粒子の形態と光学特性
コアNaYF4：20％Yb3 +、2％Er3 +およびNaYF4：20％Yb3 +、0.5％T
m3+ナノ粒子、および対応するコアシェル構造のNaYF4：20％Yb3+、
2％Er3+ @ 20％Yb3 +、30％Nd3+（YbEr @と表記） YbNd）およびNa
YF4：20％Yb3+、0.5％Tm3+ @ 20％Yb3+、30％Nd3+（YbTm @ YbNdと
表示）ナノ粒子は、以前に報告されたプロトコルに従って合成され
た。合成されたナノ粒子の形態は、透過電子で特徴付けられた。顕
微鏡。コアNaYF4：20％Yb3+、2％Er3+ナノ粒子の平均直径は約30nm
（図S１（a））、コアシェルYbEr @ YbNdナノ粒子は約40 nm（図S１
（b) ）。 Tm3+ドープコアとコアシェルナノ粒子の平均直径は、Er3+
ドープのナノ粒子とほぼ同じで、それぞれ〜30 nmと〜41 nmで（図
S1（c）とS1（d））。コアシェルYbEr @ YbNdおよびYbTm @ YbNdナ
ノ粒子のUCL特性は、連続波（CW）980および808 nm励起下でその後
研究。 YbEr @ YbNdナノ粒子は、980および808 nmの励起下で525/540
nmおよび654 nmで比較的強い発光バンドを放出（図S2（a））。2H11/
2/4S3/2→4I15/2およびEr3+イオンの4F9/2→4I15/2遷移。808nmの励
起下でのUCL強度は、980 nmの励起下での強度よりも弱かった。Yb3+
→Er3+）、これは980 nm光の直接励起アプローチに相当（Yb3+→Er3+
経由）。Er3+2H9/2→4I15/2遷移から生じる409 nmでの非常に弱い発
光バンドもある。両方の励起アプローチで検出された。ナノ粒子の
励起強度応答は、励起パワーを変化させ、対応するUCLスペクトルを
記録することにで、980 nmと808 nmの両方の励起に対して定量化さ
れた。 525/540 nmの２光子緑色発光バンドは、CW 980で低励起強度
（2.93〜36.29 W cm-2、23〜285 mW、ビーム径〜1.0 mm）の励起強
度にほぼ二次依存性を示した。1.5のスロープ効率を特徴とするnm励
起（図S2（b））。同じ条件下で、654 nmの赤いバンドは励起強度へ
の依存度が急峻であり、スロープ効率は1.8です。409 nmの3光子ブ
ルーバンドは、2.2のスロープ効率を示している。これらすべてのア
ップコンバージョンバンドの励起強度（980 nm）依存性は、励起効
果の増加に伴い顕著になりません。これは、YbEr@ YbNdナノ粒子の
これらのUCLバンドは、CW 808nmの強度と同様の応答を示しす。励
起光ですが、飽和傾向がより速くなる（図S2（c））。YbTm @ YbNd
ナノ粒子は、Tm3+の遷移1G4→3F4、1G4→3H6、1D2→3F4にそれぞれ
由来する、650 nm、475 nm、450 nmで比較的強い発光バンドを放出
いた（図S2（d））。 これらの発光バンドはすべて、980および808
nmの励起下での励起強度への非線形依存性を示す（図S2（e）および
S2（f））。
マイクロレンズアレイを励起光空間変調器として使用する
ことによるアップコンバージョン発光増強
実験で使用したMLAは、ポリカーボネート（PC）でできていた。 PC
素材は、NIR範囲で最大95％の高い透明度を持っている（図S3）。
したがって、MLA構造によるエネルギー損失は５％未満。 走査型電
子顕微鏡（SEM）と光学顕微鏡を使用して、MLAの表面構造とプロフ
ァイルを特徴付けた。 図２（a）に示すように、サイドビューSEM画
像は、51.02μmの周期の明確なMLAを示す。マイクロレンズの高さは
16.47μm、幅は47.08μmで、隣接するマイクロレンズ間に3.50μmの
ギャップがある。湾曲した層の隣のスラブ部分の厚さは75.00μm。
トップビューSEM画像（図２（b））と光学顕微鏡画像（図２（c））
は、MLAの周期構造をよく示す。
図２（a）ポリカーボネート材料で構成されたMLAのSEM画像、側面図、
および（b）表面構造、上面図 （c）MLAの光学顕微鏡画像。 （d）
MLAエンハンスメント効果研究の光学セットアップの概略図：D –検
出器。 S –ソース。 NaYF4のUCLスペクトル：20％Yb3+、2％Er3+ @
20％Yb3+、30％Nd3+ナノ粒子の（e）980 nmおよび（f）MLA光変調あ
りとなしの808 nm CW励起（平均励起強度：1.3 W cm-2）。 NaYF4の
UCLスペクトル：20％Yb3+、0.5％Tm3+ @ 20％Yb3+、30％Nd3+ナノ粒
子の（g）980 nmおよび（h）MLA光変調ありおよびなしの808 nm CW
励起（平均励起強度：1.3 W cm-2）。
マイクロレンズアレイを励起光空間変調器としてアップコン
バージョン発光増強
図３（a）NaYF4：20％Yb3+、2％Er3+ @ 20％Yb3+、30％Nd3+、およ
び（b）NaYF4：20％Yb3+、0.5の異なる発光バンドのMLAの追加によ
って誘発される励起強度依存性増強因子 808 nm CW励起下での20％
Tm3+@ 20％Yb3 +、30％Nd3 +ナノ粒子。 NaYF4のUCLスペクトル：
20％Yb3+、2％Er3+ @ 20％Yb3+、30％Nd3+ナノ粒子（c）980 nmお
よび（d）MLA光変調ありとなしの808 nm CW励起（平均励起強度：
0.1 W cm-2）。NaYF4のUCLスペクトル：20％Yb3+、0.5％Tm3+ @
20％Yb3+、30％Nd3+ナノ粒子の（e）980 nmおよび（f）MLA光変調
ありとなしの808 nm CW励起（平均励起強度：0.1 W cm-2）。
MLAの励起光変調効果の光線追跡シミュレーション
図４（a）光線追跡シミュレーションで使用されるジオメトリ。 シ
ミュレートされた励起光強度分布（b）前と（c）MLAの右端。 （d）
（b）および（c）の白い線で示される選択された線に沿った励起光
強度の線プロファイル分析。 （e）異なるスロープ係数を持つアッ
プコンバージョン放射バンドの計算された強化係数。
マイクロレンズアレイの追加によるUCNP強化色素増感太陽電池の性能改善
図５（a）UCNPおよび/またはMLA拡張DSSCの構成の概略図。 S –ソー
ス（b）AM1.5 G光照射（0.1 W cm-2）下でのDSSC、DSSC + UCNP、
DSSC + MLAおよびDSSC + UCNP + MLAの電流密度-電圧（J-V）特性。