專利名稱：用于光子能量上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)的制作方法
用于光子能量上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)本發(fā)明涉及一種用于光子能量上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)、含有所述介質(zhì)的光子能量上轉(zhuǎn)換裝 置以及所述介質(zhì)的用途。本發(fā)明還涉及一種利用所述介質(zhì)或所述裝置進(jìn)行光子能量上轉(zhuǎn)換 的方法。已經(jīng)在許多系統(tǒng)中觀察到，采用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光進(jìn)行照射會(huì)發(fā)射出波長(zhǎng)較 短的光。這種被稱為“頻率上轉(zhuǎn)換”(frequency up-conversion)或簡(jiǎn)稱為“上轉(zhuǎn) 換”(up-conversion)的現(xiàn)象通常與得自脈沖激光的高光強(qiáng)相關(guān)。目前，業(yè)已認(rèn)識(shí)到上轉(zhuǎn) 換過程涉及若干較低激發(fā)態(tài)向單個(gè)較高激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)換，這種較高激發(fā)態(tài)然后能夠發(fā)射 出具有較短波長(zhǎng)(即較高能量)的光。已經(jīng)描述了在固態(tài)形式(包括晶體)、薄膜形式和 納米離子形式的多個(gè)無(wú)機(jī)體系中的這種過程。通常，在結(jié)晶體系中的上轉(zhuǎn)換過程包括“敏 化”組分、“活化劑”組分和/或基質(zhì)(晶體)組分。通常，基質(zhì)被稀土離子共摻雜，其起 到“敏化劑”以及“活化劑”的作用。摻雜劑之一吸收低波長(zhǎng)區(qū)域(通常為紅外區(qū)域)，被 吸收的光子能量然后轉(zhuǎn)移到另一摻雜劑(即活化劑離子)上，其在藍(lán)光區(qū)域或綠光區(qū)域發(fā) 射(E. L. Falcao-Filho 等人，J. Appl. Phys 92，3065，(2002) ；Yoh Mita 等人，Appl. Phys. Lett. 62,802(1992) ；Trash 等人，Journal of OSA Bulletin 11,881(1994))。此外，已經(jīng) 描述了多種結(jié)晶納米離子，它們的組合分散在宿主基質(zhì)中，從而形成薄膜。還已經(jīng)表明，這 些結(jié)晶納米離子能夠進(jìn)行能量上轉(zhuǎn)換，該過程在各種納米離子之間發(fā)生并且包括能量轉(zhuǎn)移 步驟(參見美國(guó)專利US6，541，788)；或者結(jié)晶納米離子作為其它摻雜劑(諸如Eu3+離子、 Tb3+離子、Tb3+離子、Ce3+離子等)的基質(zhì)，而且這些摻雜劑在光線照射時(shí)能夠提高納米粒子 的熒光強(qiáng)度和量子效率。這些體系可能有益于構(gòu)建激光材料、光伏器件等。然而，由于所包含的部件的性 質(zhì)，它們的制造過程非常昂貴，此外不是特別適于制造例如大面積薄膜，也不特別適于在 柔性襯底上制造，而這兩項(xiàng)要求對(duì)于制造商業(yè)上可用的光伏器件，諸如太陽(yáng)能電池，特別有
■、Λ
frff. ο解決這個(gè)問題的一個(gè)途徑是使用有機(jī)化合物替代無(wú)機(jī)化合物。這些有機(jī)上轉(zhuǎn)換 體系都是基于直接的雙光子或多光子激發(fā)和/或處于高振動(dòng)態(tài)的分子向第一激發(fā)態(tài)的激 發(fā)，后一種過程有時(shí)也被稱為“熱波段吸收”(hot band absorption) 0在直接的(即自發(fā) 的)雙光子激發(fā)中，上轉(zhuǎn)換是具有較寬雙光子吸收(TPA)截面的染料發(fā)生直接的雙光子抽 運(yùn)(pumping)的結(jié)果，該染料是溶液形式的或薄膜形式的(包括所謂的“固體”溶液，其中惰 性聚合物作為惰性基質(zhì)，即固體“溶劑”)。這種惰性基質(zhì)是惰性的，其無(wú)論如何都不會(huì)參與 上轉(zhuǎn)換過程。業(yè)已描述了各種體系，正在研究具有更寬TPA截面的新型有機(jī)染料和TPA染 料，它們結(jié)合到聚合物分子上或者摻雜到聚合物基質(zhì)中(美國(guó)專利US 5，912，257;美國(guó)專 利 US 6，555，682 ；美國(guó)專利 US 6，100，405 ；T. Kojei 等人 Chem. Phys. Lett. 298，1 (1998)； G. S. He 等人的 Appl. Phys. Lett 68,3549(1996) ；R. Schroeder 等人的 J. Phys. =Condens. Matter 13，L313 (2001) ；R. Schroder 等人的 J. Chem. Phys. 116，3449 (2001))。如果 TPA 染 料摻雜到聚合物基質(zhì)中，那么該聚合物是不會(huì)參與上轉(zhuǎn)換過程的惰性化合物。在上轉(zhuǎn)換有助于熱波段吸收，即有助于處于高振動(dòng)狀態(tài)的分子的激發(fā)的情況下，這個(gè)效應(yīng)在一些情況下已被用于激光冷卻物質(zhì)(J.L.Clark等人的Phys Rev. Lett 76， 2037(1996))并且/或者作為光電器件的溫度探針(J. M. Lupton, Appl. Phys. Lett 80， 186(2002))。有機(jī)化合物領(lǐng)域中，另一項(xiàng)研究區(qū)域是“光學(xué)限制器”領(lǐng)域。光學(xué)限制材料顯示 非線性吸收特性。這是由于激發(fā)態(tài)的截面大于基態(tài)截面的現(xiàn)象。輸入能量越大，被激發(fā)成 具有較寬截面的分子越多，從而導(dǎo)致吸收系數(shù)提高。已經(jīng)報(bào)道了多種材料的基于這種非線 性吸收的在皮秒和納秒時(shí)間尺度上的光學(xué)限制器，這些材料包括金屬酞菁、嚇啉和富勒烯， 還包括無(wú)機(jī)納米粒子(Qureshi FM等人的Chem. Phys. 231,87(1998)以及其中引用的參考 文獻(xiàn)；Sun等人的Int. Rev. Phys. Chem. 18(1)43(1999)以及其中引用的參考文獻(xiàn)；W. Su, Τ. M. Cooper ；Chem. Mater. 10，1212 (1998) J. W. Perry 等人的 Science 273，1533 (1996)； K. A. Nguen 等人的 J. Chem. Phys. 118，5802 (2003))。在多種含有至少一個(gè)敏化劑組分和至少一個(gè)發(fā)射劑組分的雙分子或多分子體系 中，已經(jīng)表明光子能量上轉(zhuǎn)換基于三線態(tài)-三線態(tài)湮滅過程發(fā)生(Baluschev等人的Angew. Chem. Int. Ed.，2007，46，1_5)。據(jù)稱，上述光子能量上轉(zhuǎn)換是固有地連接在一起的三個(gè)步 驟。第一個(gè)步驟是在敏化劑分子的系間跨越(ISC)，接著第二步驟，即敏化劑三線態(tài)到發(fā)射 劑三線態(tài)的激發(fā)轉(zhuǎn)換(三線態(tài)-三線態(tài)轉(zhuǎn)換，TTT)。第三個(gè)步驟是隨后主要在發(fā)射劑分子 三線態(tài)之間的三線態(tài)-三線態(tài)湮滅過程(TTA)。業(yè)已觀察到各種金屬?gòu)?fù)合物(起到敏化劑 的作用)和不同發(fā)射劑分子中的有效三線態(tài)-三線態(tài)湮滅輔助的光子能量上轉(zhuǎn)換。上述三 線態(tài)-三線態(tài)湮滅輔助的光子能量上轉(zhuǎn)換的主要優(yōu)點(diǎn)在于它與相干激發(fā)光無(wú)關(guān)。此外，這 種三線態(tài)-三線態(tài)湮滅輔助的光子能量上轉(zhuǎn)換過程僅需要具有低強(qiáng)度(低至lOOmWcm—2)和 低光譜功率密度(低至125 μ W ηπΓ1)的激發(fā)光[Baluschev等人的APL，90，181103，2007]。 這些基于三線態(tài)_三線態(tài)湮滅輔助的光子能量上轉(zhuǎn)換的研究已在溶液中進(jìn)行。然而，已經(jīng)證明上述有機(jī)體系中沒有一個(gè)具有特別多樣的用途，因?yàn)榇嬖谟谙鄳?yīng) 體系中的上轉(zhuǎn)換材料具有固定特性，或者因?yàn)檎麄€(gè)裝置的復(fù)雜性質(zhì)，這使得這些有機(jī)體系 基本上不能用在實(shí)際應(yīng)用和裝置中。此外，在一些情況下，尤其在基于無(wú)機(jī)組分的體系中， 上轉(zhuǎn)換僅能在非常低的溫度(_180°C)或更低的條件下誘發(fā)。而且，沒有一種光學(xué)限制材料 被報(bào)道能獨(dú)自地顯示上轉(zhuǎn)換行為。這種無(wú)機(jī)基體體系僅對(duì)高強(qiáng)度的單色激光(通常為kW/ cm2級(jí))起作用，并且需要激發(fā)光源的光譜能量密度非常高(通常為WnnT1級(jí))，此外它們具 有低效率(迄今為止僅對(duì)晶體粉末報(bào)道為約至最高4%，但它們僅對(duì)高強(qiáng)度具有效率) (Page等人，1998，J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 15，No. 3，996)。此外，迄今為止報(bào)道的體系僅具有 所用相應(yīng)材料固有的發(fā)射特性，但不能影響所發(fā)射波長(zhǎng)的比例。這種無(wú)機(jī)體系基于結(jié)晶材料，為了用在應(yīng)用中，必須特別制備納米晶體，然后將其 涂敷在薄膜上，或者將晶體研磨成細(xì)粉，然后使其分布在薄膜上，這樣反過來(lái)造成了結(jié)晶粉 末在薄膜中均勻分布的問題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于光子上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)，這種介質(zhì)適應(yīng)多種多 樣的所涉及的輻射波長(zhǎng)(入射波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng))，因而它們可以根據(jù)所需激發(fā)和/或發(fā)射特 性進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，本發(fā)明的目的在于提供一種適于在大面積上成膜，從而能夠生產(chǎn)經(jīng)設(shè)計(jì) 的光電器件的介質(zhì)。本發(fā)明的目的還在于提供一種允許有效使用諸如太陽(yáng)光、LED(寬頻、 非相干)的低強(qiáng)度和/或低光譜功率密度的光源的介質(zhì)，因而這種介質(zhì)可被用作光譜聚光
8器(優(yōu)選上轉(zhuǎn)換)。本發(fā)明的目的通過一種用于光子能量上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)得以實(shí)現(xiàn)，所述介質(zhì)包含至 少兩種組分和所述至少兩種組分分布于其中的基質(zhì)，其中，第一組分能夠吸收在第一波長(zhǎng) 區(qū)域W彡X1彡χ的光，所述第一組分在所述介質(zhì)中起到敏化劑的作用，并且其中，第二組 分能夠發(fā)射在第二波長(zhǎng)區(qū)域y < A2^z的光，所述第二組分在所述介質(zhì)中起到發(fā)射組分 的作用，其中A1，并且所述第一組分吸收在第一波長(zhǎng)區(qū)域X1的光時(shí)，所述發(fā)射組分 發(fā)射在第二波長(zhǎng)區(qū)域λ 2的光，其中，所述第一組分和所述第二組分都是有機(jī)化合物，其中， 所述第一組分和所述第二組分都分布在所述基質(zhì)中，所述基質(zhì)為固體、凝膠體或者粘度等 于或高于0. 59 X ICT3Pa. s的流體。優(yōu)選地，所述基質(zhì)在300至1600nm的范圍內(nèi)是透明的。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述流體的粘度在0. 59X 10_3Pa. s至IX IO6Pa. s范圍內(nèi)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述基質(zhì)是具有彈性、塑性、粘彈性或粘塑性的固體。在另一實(shí)施方式中，所述基質(zhì)是粘度為IXlO3Pa. s至IXlO17Pa. s的有機(jī)玻璃或 無(wú)機(jī)玻璃。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述基質(zhì)是粘度> 0. 59xlO-3Pa. s的粘性液體，其中，優(yōu)選地， 所述基質(zhì)由一種或若干種選自如下有機(jī)低聚物和共低聚物的材料制成，所述低聚物具有有 限個(gè)數(shù)的單體單元，所述共低聚物由混合的單體單元構(gòu)成，所述單體單元包括但不限于，被 取代的或未被取代的苯乙烯、亞苯基、苯二胺、苯二醇、甲基丙烯酸甲酯、苯酚、丙烯酸、乙烯 基化合物(諸如乙烯醇或氯乙烯)、乳酸、醣類(carbohydrate)、碳酸酯、酰亞胺、酰胺(諸 如丙烯酰胺)、烯烴(諸如乙烯和丙烯)、氧化烯烴(諸如氧化乙烯或氧化丙烯)、亞烷基二 醇(諸如乙二醇和丙二醇)、對(duì)苯二甲酸、ε-己內(nèi)酰胺、氨基甲酸酯、硅烷、硅氧烷和上述單 體單元中任意一種的被取代形式和官能形式，及其任意組合，所述基質(zhì)可選地額外包含一 個(gè)或若干種有機(jī)溶劑或水以改變、調(diào)節(jié)和控制所述介質(zhì)的粘度。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述基質(zhì)是粘度> IxlO-1Pa. s的無(wú)機(jī)凝膠體或有機(jī)凝膠體， 其中，優(yōu)選地，所述有機(jī)凝膠體是具有非共價(jià)鍵的有機(jī)物理凝膠體或者為具有共價(jià)鍵優(yōu)選 交聯(lián)的化學(xué)凝膠體，其中交聯(lián)通過照射或者通過添加交聯(lián)化學(xué)品或二者得以實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，所述凝膠體包括一種或若干種線性的和支化的聚合物，其包括但 不限于聚(苯乙烯)、聚(苯)、聚(萘二甲酸酯)、聚(對(duì)苯二甲酸酯)、聚(萘 二甲酸亞烷基酯)(polyklefin-naphthalate))、聚(對(duì)苯二甲酸亞烷基酯) (p0ly(0lef in-ter印hthalate))(諸如聚(萘二甲酸乙二醇酯)，聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯))、聚(醚酰亞胺)、聚(醚酮)、聚(羥基_ 丁酸酯)、聚(苯二胺)、聚(苯二醇)、聚 (甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯酚)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯樹脂)(諸如聚(乙烯醇)或聚 (氯乙烯))、聚(乳酸)、多糖(polycarbohydrate)、聚(碳酸酯)、聚(酰亞胺)、聚(酰 胺)(諸如聚(丙烯酰胺))、烯烴(諸如聚乙烯和聚丙烯)、聚(氧化烯烴)(諸如聚(氧化 乙烯)或聚(氧化丙烯))、聚(亞烷基二醇)(諸如聚(乙二醇)和聚(丙二醇))、聚(對(duì) 苯二甲酸)、聚(ε-己內(nèi)酰胺)、聚(氨酯)、聚硅烷、聚(硅氧烷)和上述任意聚合物的組 合、混合物或工混合物，所述基質(zhì)可選地額外包含一個(gè)或若干種有機(jī)溶劑或水以改變、調(diào)節(jié) 和控制所述介質(zhì)的粘度。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述基質(zhì)是粘度》IxlO3Pa. s的固體或玻璃，其中，優(yōu)選地，所述基質(zhì)由熱塑性聚合物或共聚物(嵌段共聚物、交替共聚物和接枝共聚物)或其混合物制 成，并且/或者具有一種或若干種適當(dāng)?shù)娜軇┮钥刂坪驼{(diào)節(jié)所述介質(zhì)的粘彈性或彈塑性。優(yōu)選地，所述基質(zhì)由分子量為IO2至109(優(yōu)選IO3至約IO9)的聚合物或共聚物(包 括嵌段共聚物、交替共聚物和/或接枝共聚物)制成，所述聚合物或共聚物包括但不限于聚 (苯乙烯)、聚(苯)、聚(萘二甲酸酯)、聚(對(duì)苯二甲酸酯)、聚(萘二甲酸亞烷基酯)、聚 (對(duì)苯二甲酸亞烷基酯)(諸如聚(萘二甲酸乙二醇酯)，聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯))、聚 (醚酰亞胺)、聚(醚酮)、聚(羥基_ 丁酸酯)、聚(苯二胺)、聚(苯二醇)、聚(甲基丙烯 酸甲酯)、聚(苯酚)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯樹脂)(諸如聚(乙烯醇)或聚(氯乙烯))、 聚(乳酸)、碳水化合物、聚(碳酸酯)、聚(酰亞胺)、聚(酰胺)(諸如聚(丙烯酰胺))、 烯烴(諸如聚乙烯和聚丙烯)、聚(氧化烯烴)(諸如聚(氧化乙烯)或聚(氧化丙烯))、 聚(亞烷基二醇)(諸如聚(乙二醇)和聚(丙二醇))、聚(對(duì)苯二甲酸)、聚(ε-己內(nèi)酰 胺)、聚(氨酯)、聚硅烷、聚(硅氧烷)和上述任意聚合物或共聚物的組合、混合物或工混 合物，所述基質(zhì)可選地額外包含一個(gè)或若干種有機(jī)溶劑或水以改變、調(diào)節(jié)和控制所述介質(zhì) 的粘度。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述基質(zhì)由熱固性塑料組成，其中，優(yōu)選地，所述熱固性塑 料選自聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂(優(yōu)選雙組分環(huán)氧樹脂)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、三聚氰胺樹脂 和酚醛樹脂。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述基質(zhì)由彈性固體(更具體為聚合物彈性體)制成，其中， 優(yōu)選地，所述基質(zhì)由選自如下的彈性固體(更具體為聚合物彈性體)制成聚丙烯酸橡膠、 硅酮橡膠、氟硅酮橡膠、氟彈性體、全氟彈性體、聚醚_嵌段-酰胺和烯烴橡膠。在一個(gè)實(shí)施方式中，在照射所述介質(zhì)時(shí)，所述基質(zhì)不參與光子能量上轉(zhuǎn)換過程。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分是第一有機(jī)化合物，所述第二組分是第二有機(jī) 化合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分既不共價(jià)鍵合到所述第二組分上，也不絡(luò)合到 所述第二組分上。在另一實(shí)施方式中，所述第一組分共價(jià)鍵合到所述第二組分上，或絡(luò)合到所述第
二組分上。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一有機(jī)化合物和所述第二有機(jī)化合物是不同的化合 物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一有機(jī)化合物和所述第二有機(jī)化合物是含碳化合物， 附加條件是，它們不是不含氫的碳的硫?qū)倩?、其衍生物、鹽類碳化物、金屬碳化物或金
屬_羰基°優(yōu)選地，所述發(fā)射組分發(fā)射在所述第二波長(zhǎng)區(qū)域λ 2處的光是由于基于直接的或 連續(xù)的雙光子激發(fā)、或者基于直接的或連續(xù)的多光子激發(fā)、或者基于處于高振動(dòng)態(tài)的分子 的激發(fā)(“熱波段吸收”)的上轉(zhuǎn)換過程，這種上轉(zhuǎn)換過程在所述第一組分吸收在所述第一 波長(zhǎng)區(qū)域λ工處的光時(shí)發(fā)生。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述發(fā)射組分發(fā)射在所述第二波長(zhǎng)區(qū)域λ2處的光是由于基 于所述發(fā)射組分的光激發(fā)分子間的三線態(tài)_三線態(tài)湮滅過程并且/或者基于所述第一組分 的光激發(fā)分子間的三線態(tài)_三線態(tài)湮滅過程的上轉(zhuǎn)換過程。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第二波長(zhǎng)區(qū)域λ 2在360至750nm之間，所述第一波長(zhǎng) 區(qū)域λ i在450至1600nm之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分是處于三線態(tài)(populated triplet state)或 混雜的三線態(tài)-單線態(tài)的分子或有機(jī)染料、雙光子吸收(TPA)染料、光學(xué)限制化合物、處于 三線態(tài)的另一種分子或光學(xué)限制化合物，例如富勒烯、或碳納米管。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第二組分是有機(jī)染料。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分是第一有機(jī)染料，所述第二組分是第二有機(jī)染 料，其中，所述第一有機(jī)染料和所述第二有機(jī)染料是相同的或不同的；其中，優(yōu)選地，所述第 一有機(jī)染料和/或所述第二有機(jī)染料選自包含如下有機(jī)染料的組處于三線態(tài)或者能夠直 接和/或連續(xù)雙光子激發(fā)的有機(jī)染料、能夠直接和/或多光子激發(fā)的有機(jī)染料、能夠非線性 吸收的有機(jī)染料和能夠熱波段吸收的有機(jī)染料。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述有機(jī)染料(特別是所述第一有機(jī)染料)選自包含如下物 質(zhì)的組處于三線態(tài)的有機(jī)分子，尤其為處于三線態(tài)的金屬-有機(jī)絡(luò)合物，例如但不限于含 有 Li、Mg、Al、Ti、V(V0)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U(UO2)的 有機(jī)絡(luò)合物，或者上述的任意組合以確保波長(zhǎng)受控；其中，優(yōu)選地，所述第一有機(jī)染料選自 包含如下物質(zhì)的組三線態(tài)的化合物，其包括，但不限于· 口卜H|木(porphyrin)，包括擴(kuò)±曾的口卜if木、Texaphyrin、Sapphyrin、Orangerin (任意 碳橋聯(lián)的吡咯體系)、被取代的卟啉和含有金屬(包括但不限于Li、Mg、Al、Ti、V(VO)、Mn、 Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U(UO2))的上述分子(卟啉)中的任 意一種； 酞菁，包括擴(kuò)增的酞菁、被取代的酞菁和含有金屬(包括但不限于Li、Mg、Al、Ti、 V (VO)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U (UO2))的上述酞菁中的任 意一種；·苯并吡啶、苯并吡嗪、喹啉化物(quinolate)和羥基喹啉化物、乙酰-丙酮化物 (acetyl-acetonate)、被取代的苯并吡啶、被取代的苯并吡嗪、被取代的喹啉化物和羥基喹 啉化物、被取代的乙酰_丙酮化物；·上述任意一種的混合物；并且所述第二有機(jī)染料選自包含如下物質(zhì)的組在360nm至750nm的范圍內(nèi)顯示熒光 發(fā)射的化合物，特別是在360nm至750nm的范圍內(nèi)顯示熒光發(fā)射的熒光染料，例如蒽、并四苯、并五苯、茈(perylene)；被取代的蒽、被取代的并四苯、被取代的并五苯、被取代的茈；苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的蒽、苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的并四苯、苯基 (二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的并五苯、苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的茈；芴、噻吩；聚芴和低聚芴，其具有或不具有任意側(cè)鏈樣式以及它們的共聚物；聚對(duì)苯撐，包括聚對(duì)苯撐乙烯撐和聚苯撐乙炔撐。在一個(gè)實(shí)施方式中，選擇所述第一有機(jī)染料和所述第二有機(jī)染料，結(jié)果處于三線 態(tài)的所述第一有機(jī)染料處于這樣的能量水平，該能量水平允許三線態(tài)-三線態(tài)湮滅過程以 及隨后能量轉(zhuǎn)移到激發(fā)單線態(tài)的所述第二染料。
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在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分和所述第二組分的組合選自如下a)綠光對(duì):DPA/PdOEP :(即 9，10-二苯基蒽(DPA)/2，7，8，12，13，17，18-八乙基卟 啉合鈀(PdOEP))；b)紅光對(duì):BPEA/PdTPTBP (即9，10-雙(苯基乙炔基)蒽(BPEA)/內(nèi)-四苯基-四 苯并卟啉合鈀(PdTPTBP))；c)近紅外光對(duì)BPEN/PdTPTNP( S卩9，10-雙(苯基乙炔基)并四苯(BPEA)/內(nèi)-四 苯基-八甲氧基-四萘并卟啉合鈀(PdTPTNP))；d)直接紅光至藍(lán)光對(duì)茈/PdTPTBP (即二苯并[de，kl]蒽(茈)/內(nèi)-四苯基-四 苯并卟啉合鈀(PdTPTBP))；e)直接近紅外光至綠光對(duì)BPBT/PdTPTNP:WP4，4，-| (5_并四苯基)_1，1，-聯(lián) 苯撐/內(nèi)-四苯基-八甲氧基-四萘并卟啉合鈀(PdTPTNP))；f)近紅外光至黃光對(duì)紅熒烯(rubrene)/PdTAP(即5,6,11,12-四苯基并四苯 (紅熒烯)/tetraantraporphyrin 鈀(PdTAP))。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分和所述第二組分均勻地分布在所述基質(zhì)中。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一組分和所述第二組分被封裝在平均尺寸在5nm至 999 μ m范圍內(nèi)的粒子中，并且所述粒子均勻地分布在所述基質(zhì)中，其中，優(yōu)選地，所述粒子 具有在IOnm至999 μ m范圍內(nèi)的平均尺寸。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述粒子的表面被如下官能團(tuán)官能化以使所述粒子分布在所 述基質(zhì)中，所述官能團(tuán)優(yōu)選為 H、-(CH2)nCH3^ -(CH2)n-COOR, -(CH2)n-OR, -(CH2)n-SR, -(CH2) H-NR2, - ((CH2)p-0)n_CH3，其中，R = H、被取代的或未被取代的烯基或炔基、鹵素(諸如Cl，、 Br、F、I)、NO2, NH2, CN、SO3H, 0H。本發(fā)明的目的還通過光子上轉(zhuǎn)換裝置解決，所述裝置包含·至少一個(gè)襯底，·根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的介質(zhì)，其優(yōu)選沉積在所述至少一個(gè)襯底上或與 所述至少一個(gè)襯底接觸，其中，優(yōu)選地，所述介質(zhì)沉積在所述襯底上的一個(gè)或若干層中，如 果沉積在若干層中，其在所述襯底上形成多層結(jié)構(gòu)。 在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的裝置包含兩個(gè)或更多個(gè)夾持所述介質(zhì)的襯底。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述襯底(如有多個(gè)襯底，則每個(gè)襯底獨(dú)立地)是固體襯底， 優(yōu)選選自玻璃、石英、氮化硅或碳化硅、上述任意的片材；或?yàn)槿嵝砸r底，諸如聚合物片材、 塑料箔。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述介質(zhì)夾在兩片玻璃襯底之間。本發(fā)明的目的還通過光子能量上轉(zhuǎn)換裝置得以解決，所述裝置包括根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)，其中，所述介質(zhì)被成形為所需形狀，諸如球形物體、方形物體、 平行六面體(paralleliped)形物體或不規(guī)則形物體。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的裝置是光譜聚光器，具體為太陽(yáng)能電池、溫室或窗體(諸如 房子、汽車或其它物體中的窗體)中的太陽(yáng)能光譜聚光器；或者為可變廣譜源的光譜聚光 器，諸如在發(fā)射過濾中的光譜聚光器，或?yàn)轱@示器，例如發(fā)射性上轉(zhuǎn)換激光投影顯示器，或 為溫度傳感器。本發(fā)明的目的還通過如下得以解決，使用本發(fā)明的介質(zhì)或本發(fā)明的裝置作為光譜聚光器，具體作為太陽(yáng)能電池、溫室或窗體中的太陽(yáng)光譜聚光器；作為可變廣譜源的光譜聚 光器，諸如作為發(fā)射過濾中的光譜聚光器；作為為顯示器，例如作為發(fā)射性上轉(zhuǎn)換激光投影 顯示器；作為顯示系統(tǒng)；或者作為溫度傳感器。本發(fā)明的目的還通過光子能量上轉(zhuǎn)換的方法得以解決，所述方法包括如下步驟-提供本發(fā)明的介質(zhì)或裝置，-采用波長(zhǎng)在450nm-1600nm范圍內(nèi)的電磁輻射照射所述介質(zhì)或所述裝置。優(yōu)選地，所述電磁輻射是太陽(yáng)光譜中的任意部分或全部。前面提到的現(xiàn)有技術(shù)中的所有有機(jī)體系都是基于溶液基質(zhì)，即活性組分存在于溶 劑中的基質(zhì)。因此，它們難以應(yīng)用在裝置中，并且需要密封隔間。本發(fā)明已設(shè)法設(shè)計(jì)了一種 用于光子能量上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)，該介質(zhì)基于有機(jī)敏化劑和發(fā)射劑，并且包含允許上述介質(zhì)以 薄膜形式沉積在廣大區(qū)域上而無(wú)需密封敏化劑和發(fā)射劑的隔間或者無(wú)需采取任何措施來(lái) 避免溶劑的泄漏的基質(zhì)。此外，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)允許形成三維形式，然后其可以例如用 作顯示器、窗體或會(huì)將具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光線轉(zhuǎn)化成具有較短波長(zhǎng)的光線的物體。本發(fā)明人 驚訝地發(fā)現(xiàn)，如果任意介質(zhì)中包埋了且散布了在基質(zhì)(該基質(zhì)為固體、凝膠體或粘度等于 或高于0. 59xl(T3Pa. S、優(yōu)選> 1. OxlCT3Pa. S、甚至更優(yōu)選> 3. OxlCT3Pa. s的流體)中的有 機(jī)敏化劑化合物和有機(jī)發(fā)射劑化合物，那么包含該基質(zhì)、敏化劑和發(fā)射劑的介質(zhì)非常適于 用在各種應(yīng)用中，包括大尺寸顯示器或窗體。這是因?yàn)楣腆w狀、凝膠體狀或高粘度基質(zhì)允 許介質(zhì)在成形成所需形式(諸如片材)后仍保持其形狀。本文所用術(shù)語(yǔ)“高粘度”指，粘度 彡 0. 59xl(T3Pa. s，優(yōu)選> 1. OxlCT3Pa. s，甚至更優(yōu)選> 3. OxlCT3Pa. S。彡 0. 59xl(T3Pa. s 的 數(shù)值是甲苯在室溫、環(huán)境條件下的粘度。根據(jù)本發(fā)明的基質(zhì)的粘度應(yīng)當(dāng)至少等于該數(shù)值， 因?yàn)槠湎碌娜我鈹?shù)值將不可避免地導(dǎo)致與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的相同問題(形狀穩(wěn)定性不足、泄 露、無(wú)法得到大尺寸裝置等)。本發(fā)明的介質(zhì)可采用強(qiáng)度低至lOmW/cm2的非相干太陽(yáng)光來(lái)發(fā)揮作用，即使采用光 譜密度低至50yW ηπΓ1的太陽(yáng)光作為激發(fā)源也具有較高的效率，即約5-6%。此外，根據(jù)本 發(fā)明的上轉(zhuǎn)換過程的量子效率并不取決于激發(fā)光的相干性質(zhì)激發(fā)光子可用于本發(fā)明的光子能量上轉(zhuǎn)換，該激發(fā)光子可以具有約40μ s的時(shí)間 錯(cuò)配(time mismatch)，這取決于經(jīng)激發(fā)的發(fā)射劑三線態(tài)的壽命。此外，激發(fā)光子可以形成 大于0. 3eV寬的激發(fā)能量區(qū)域，這取決于敏化劑吸收光譜的寬度，并且激發(fā)光子可以具有 大于20 μ m的空間間隔(spatial s印aration)，這取決于敏化劑和發(fā)射劑分子的具體擴(kuò)散 系數(shù)。這允許本發(fā)明的介質(zhì)可用作光譜聚光器。此外，對(duì)激發(fā)光的波前(wave front)沒有要求，因?yàn)楣庾釉诳臻g上可以具有隨意 的方向(直到它們擊中目標(biāo)，例如顯示器表面)。此外，本發(fā)明介質(zhì)中的各組分具有高的多 樣性，人們不僅可以影響活性組分(即參與光子能量上轉(zhuǎn)換過程的組分)從而控制介質(zhì)的 光譜形式，還可以影響基質(zhì)的組成，從而確保介質(zhì)及其形成的膜或物體具有可控形貌。通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)更多樣性，這是因?yàn)槟軌蚪M合至少兩種獨(dú)立的活性組分的性質(zhì)， 從而形成的新型體系/組合物具有各種單獨(dú)的組分并未表現(xiàn)出的性質(zhì)。例如，可以改變吸 收分子(即“敏化劑”分子)，從而可以使待上轉(zhuǎn)換的低能量波長(zhǎng)變化?？晒┻x擇地或者附 加地，可以改變發(fā)射分子，從而使上轉(zhuǎn)換發(fā)射的高能量波長(zhǎng)發(fā)生變化。在至少一種有機(jī)化合 物作為敏化劑或作為發(fā)射劑的情況下或者在二者都使用有機(jī)化合物的情況下，還可以利用有機(jī)化合物的良好成膜性，從而使本發(fā)明的組合物特別可用于大尺寸的光電裝置。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“在χ nm至y nm的范圍內(nèi)是透明的”指在整個(gè)范圍內(nèi)或僅在 其子集范圍內(nèi)是透明的。術(shù)語(yǔ)“彈性”當(dāng)與基質(zhì)組合使用時(shí)指，基質(zhì)在例如通過施加壓力或應(yīng)力變形后一旦 上述壓力或應(yīng)力釋放則返回其變形前已具有的原始狀態(tài)。術(shù)語(yǔ)“塑性”當(dāng)與基質(zhì)結(jié)合使用時(shí)指，基質(zhì)響應(yīng)于所施加的作用力而經(jīng)歷不可逆的 形狀變化。本文使用的術(shù)語(yǔ)“粘彈性”是一種時(shí)間依賴性性質(zhì)，其中材料在作用下產(chǎn)生魁 性響應(yīng)和 響應(yīng)。粘彈性材料在恒定應(yīng)力下顯示粘性_，但在應(yīng)力釋放后一部分機(jī)械 能被保存并被恢復(fù)。粘彈性通常與聚合物溶液、熔融體和結(jié)構(gòu)懸浮液相關(guān)，其通常被衡量為 對(duì)瞬間施加或去除的恒定應(yīng)力或應(yīng)變或動(dòng)態(tài)應(yīng)力或應(yīng)變的響應(yīng)。本文使用的術(shù)語(yǔ)“粘塑性”指材料在一些臨界應(yīng)力數(shù)值(屈服應(yīng)力)下表現(xiàn)得像 固體一樣，但當(dāng)超過該應(yīng)力時(shí)其像粘性流體一樣流動(dòng)。其通常與高度聚集的懸浮液和聚合 物凝膠體相關(guān)。本文中使用的“熱塑性聚合物”是這樣的聚合物，該聚合物依賴于溫度顯示塑性行 為，即加熱時(shí)熔融，冷卻時(shí)凝固。本文中使用的“熱固性塑料”指這樣的塑性材料，例如通過施加能量(例如熱量) 固化形成更堅(jiān)固形式的聚合物。通常，上述固化過程導(dǎo)致在塑性材料的分子(例如聚合物 鏈)之間形成交聯(lián)鍵。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“粘性”指材料抵抗流動(dòng)的趨勢(shì)。本文中使用的“雙組分環(huán)氧樹脂”指僅在將兩種前驅(qū)體組分加到一起的情況下才 形成的環(huán)氧樹脂。更具體地，上述環(huán)氧樹脂是熱固性環(huán)氧聚合物，其與催化試劑或“固化劑” 混合后固化。這種“雙組分環(huán)氧樹脂”的實(shí)例是雙酚A和表氯醇。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“粘性液體”指粘度》0. 59xlO_3Pa. s的液體。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員知曉如何測(cè)量液體的粘度，存在多種商業(yè)可得粘度計(jì)。在一些以下實(shí)施例中進(jìn)一步報(bào) 道的實(shí)施方式中，本發(fā)明人使用約(20至1000)xl0_3Pa.S作為基質(zhì)的粘度數(shù)值。然而，測(cè)量 上述粘度的方式應(yīng)當(dāng)不太重要，因?yàn)樗幸阎扯扔?jì)都獲得相同結(jié)果，這些結(jié)果在10%誤 差范圍內(nèi)。本文所用術(shù)語(yǔ)“凝膠體”通常指，一種(或若干種)組分(也被稱為“網(wǎng)絡(luò)組分”) 以膠體形式分散在另一種組分(諸如溶劑)中的體系。優(yōu)選地，“凝膠體”是具有有限的、通 常相當(dāng)小的屈服應(yīng)力的膠狀體系。例如，在聚合物凝膠體中，網(wǎng)絡(luò)組分是聚合物，該聚合物可以以膠體狀分散在諸如 水的溶劑中，從而形成凝膠體。聚合物網(wǎng)絡(luò)可以是與起到網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)作用的局部區(qū)域通過共 價(jià)鍵或通過物理纏結(jié)而形成的網(wǎng)絡(luò)。凝膠體可以是物理形式的，在這種情況下，分散組分的 各分子間的相互作用是非共價(jià)性質(zhì)的，例如范德華相互作用力；或者凝膠體可以是化學(xué)形 式的，在這種情況下，分散組分的各分子間的相互作用是共價(jià)的?？蛇x地，組分可以是物理 交聯(lián)的或化學(xué)交聯(lián)的。在物理交聯(lián)的情況下，分子間不存在共價(jià)鍵，但是分散組分間物理纏 繞。在化學(xué)交聯(lián)的情況下，分散組分的各分子間存在共價(jià)鍵，這通過照射或者添加化學(xué)交聯(lián) 劑得以實(shí)現(xiàn)。
本文中使用的術(shù)語(yǔ)“有機(jī)”以其通常被理解的含義使用，即其指作為含碳化合物的 化合物。正如本文所使用的，其還包含至少富勒烯形式的元素碳。術(shù)語(yǔ)“有機(jī)”進(jìn)一步意 指，排除特定的含碳化合物，諸如不含氫的碳的硫?qū)倩?，例如CO、CO2, CS2及其衍生物，例 如H2C03、KSCN ；還排除鹽類碳化物，該鹽類化合物是元素與碳的二元化合物，它們?cè)谒蛳?酸的影響下會(huì)分解成烴。鹽類碳化物具有通式M12C2或M11C2,其中，M1或Mn指具有一價(jià)或兩 價(jià)的金屬離子。鈣、銀和銅的鹽類碳化物分解成乙炔，鋁的鹽類碳化物(Al4C3)分解成甲烷。 進(jìn)一步被排除的含碳化合物是金屬碳化物(其不構(gòu)成術(shù)語(yǔ)“有機(jī)”的一部分)，其是具有合 金特性的非化學(xué)計(jì)量的化合物。它們耐酸并且是導(dǎo)電的。根據(jù)本發(fā)明，敏化劑和發(fā)射劑組分可被封裝于平均尺寸在納米范圍或微米范圍內(nèi) 的粒子。如果平均尺寸在納米范圍內(nèi)，那么這種粒子有時(shí)也被稱為“納米粒子”。本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員知曉如何將各組分封裝在粒子內(nèi)。存在多種將各組分封裝在粒子中的手段，例 如通過乳化技術(shù)封裝。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“納米粒子”指尺寸在l-750nm范圍內(nèi)、優(yōu)選在5-500nm范圍內(nèi)、 更優(yōu)選在5-250nm范圍內(nèi)的粒子。這些納米粒子有時(shí)還可以顯示結(jié)晶行為，在這種情況下， 它們也被稱為“納米晶體”。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“納米管”指管狀結(jié)構(gòu)(優(yōu)選地，碳的管狀結(jié)構(gòu))，其尺寸與以上 定義的“納米粒子”具有相同的數(shù)量級(jí)。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“宿主分子”和“客體分子”指兩種類型的分子，它們彼此不同， 其中，被稱為“客體分子”的分子包埋在通過被稱為“宿主分子”的(其它)分子形成的基 質(zhì)中。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“顯示系統(tǒng)”指一種或若干種顯示裝置。以其最簡(jiǎn)化形式，“顯 示系統(tǒng)”等同于一種“顯示器”或“顯示裝置”。以較復(fù)雜形式，若干上述單個(gè)顯示器可以組 裝在一起從而形成根據(jù)本發(fā)明的顯示系統(tǒng)。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“光”指在約300nm至1600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)及其任意子集范圍內(nèi)
的電磁輻射。在包含襯底(柔性固體或剛性固體)的本發(fā)明裝置中，上述襯底優(yōu)選是“透光的”。 “透光的”襯底指，在至少激發(fā)光子能量上轉(zhuǎn)換介質(zhì)所用的波長(zhǎng)區(qū)域和所述光子能量上轉(zhuǎn)換 介質(zhì)發(fā)射輻射的波長(zhǎng)區(qū)域中是透明的襯底。根據(jù)本發(fā)明的顯示器被成形為與至少一個(gè)襯底 接觸的光子能量上轉(zhuǎn)換介質(zhì)的薄膜或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)或多薄膜或多層狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，上述介質(zhì) 夾在兩個(gè)襯底之間，至少一個(gè)襯底是透光的，優(yōu)選兩個(gè)襯底都是透光的。層狀介質(zhì)可以具有 一個(gè)以上的層，還可以具有一個(gè)以上的敏化劑/發(fā)射劑組分對(duì)，其中每個(gè)組分對(duì)具有不同 的吸收特性或不同的發(fā)射特性或不同的吸收和發(fā)射特性二者。這些不同的敏化劑/發(fā)射劑 組分對(duì)可以存在于限制器的不同層中或不同象素中，從而允許生產(chǎn)RGB顯示器、單色或多 色顯示器或白色顯示器。在本發(fā)明顯示器的可供選擇的實(shí)施方式中，光子能量上轉(zhuǎn)換介質(zhì)可以以所需三維 形狀成形，例如為字母形、數(shù)字形、方形、金字塔形、平行四面體形、公司標(biāo)識(shí)形、或任意其它 規(guī)則的或不規(guī)則形狀的所需形式。因?yàn)楸景l(fā)明的光子能量上轉(zhuǎn)換介質(zhì)具有形狀穩(wěn)定性所以 提供了這種可能性。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“光譜聚光器”指用于變 (例如縮窄)入射到所述裝置上的光譜的波長(zhǎng)范圍的裝置，結(jié)果由該裝置發(fā)射的光線與所述入射光線相比具有經(jīng)變更的(例 如更窄的)或經(jīng)遷移的波長(zhǎng)范圍。優(yōu)選地，為了上述變更(例如縮窄)，單獨(dú)使用光子能量 上轉(zhuǎn)換過程，或者組合使用光子能量下遷移或下轉(zhuǎn)換與光子能量上轉(zhuǎn)換過程。例如，單獨(dú)使 用光子能量上轉(zhuǎn)換，或者組合使用光子能量上轉(zhuǎn)換和光子能量下遷移，照射在所述裝置上 的寬譜光線會(huì)被變更，例如被縮窄，從而有效“集中”在更窄的區(qū)域內(nèi)，這種窄區(qū)本身可能位 于原始入射光譜范圍內(nèi)或者可能位于其外部。作為實(shí)例，通過單獨(dú)地由紅外光區(qū)向可見光 區(qū)的光子能量上轉(zhuǎn)換或者通過由紅外光區(qū)向可見光區(qū)的光子能量上轉(zhuǎn)換與UV區(qū)域向可見 光區(qū)域的紅移(通過向下位移或下轉(zhuǎn)換)的組合可以將太陽(yáng)譜有效縮窄到比整個(gè)太陽(yáng)譜更 窄范圍的可見光波長(zhǎng)區(qū)域(VIS區(qū)域)內(nèi)。此外，還可以在可見光區(qū)域本身內(nèi)例如通過如下 過程實(shí)現(xiàn)縮窄由紅光區(qū)域向綠光區(qū)域上轉(zhuǎn)換并且由藍(lán)光區(qū)域向綠光區(qū)域的向下位移。根 據(jù)本發(fā)明，使用上述基于單獨(dú)的光子能量上轉(zhuǎn)換或者基于光子能量上轉(zhuǎn)換和光子能量向下 遷移或光子能量下轉(zhuǎn)換的組合的光譜聚光器，可以改進(jìn)太陽(yáng)能電池的光子收獲，改進(jìn)來(lái)自 不同范圍的光子在溫室或其它適當(dāng)物體中的使用，從而改進(jìn)各自效率。同樣的概念也可以 用到房屋和車輛(例如汽車)的窗體上，其中，人們可能希望將某一部分的入射太陽(yáng)譜集中 到這些物體之中，例如集中更多的紅光輻射、更多的綠光輻射等。這允許通過如下過程來(lái)增 強(qiáng)照射將近紅外輻射上轉(zhuǎn)換成可見光波長(zhǎng)范圍和將UV輻射下轉(zhuǎn)換成可見光波長(zhǎng)范圍。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“變更波長(zhǎng)范圍”指，使照射到物體上的光譜的波長(zhǎng)范圍變窄 (即使其不太寬)或者使照射到物體上的光譜的波長(zhǎng)范圍至少相對(duì)于其初始位置位移?！敖?jīng) 變更的波長(zhǎng)范圍”是經(jīng)縮窄的波長(zhǎng)范圍，或者是相對(duì)于其初始位置移動(dòng)的波長(zhǎng)范圍。上述經(jīng) 縮窄的或經(jīng)移動(dòng)的波長(zhǎng)范圍可以完全或部分在初始波長(zhǎng)范圍內(nèi)，或者也可以完全都在所述 初始波長(zhǎng)范圍以外。因此，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“用于變更入射到裝置上的光譜的波長(zhǎng)范圍的 裝置”與“光譜聚光器”或“光譜聚光裝置”同義。并不希望受縛于任何理論，根據(jù)本發(fā)明中三線態(tài)-三線態(tài)湮滅輔助的光子能量上 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式，操作上轉(zhuǎn)換工藝的原理是處于單線態(tài)Q-帶的第一組分(例 如金屬化的卟啉大環(huán)Μ0ΕΡ)吸收光子后，由于有效的系間跨越(inter-system crossing, ISC)，壽命較長(zhǎng)的三線態(tài)第一組分(敏化劑)的數(shù)目大大增加。這種三線態(tài)可被進(jìn)一步認(rèn) 為是用于隨后能量轉(zhuǎn)移工藝的激發(fā)態(tài)庫(kù)。由此，可以有兩條激發(fā)途徑。第一，由于所述第一 組分本身的激發(fā)分子間的三線態(tài)-三線態(tài)湮滅(TTA)過程，所述第一組分_分子中的一個(gè) 返回基態(tài)，而另一個(gè)被激發(fā)到更高的單線態(tài)。隨后第一組分的單線激發(fā)有效轉(zhuǎn)換成第二組 分的激發(fā)單線態(tài)，所述第二組分為發(fā)射組分，諸如藍(lán)光發(fā)射體?；蛘?，可以是另一種上轉(zhuǎn)換 通道，其包括首先將第一組分的三線激發(fā)直接轉(zhuǎn)換成第二發(fā)射組分分子的三線態(tài)，然后有 效進(jìn)行三線態(tài)-三線態(tài)湮滅(這個(gè)時(shí)刻是第二組分的三線態(tài))，接著得到激發(fā)單線態(tài)的第二 (發(fā)射)組分。更優(yōu)選地，所述第一有機(jī)染料(即敏化劑)為卟啉或金屬合卟啉(例如為八乙基 卟啉合鈀、合Pt、合Cu或合Zn)或酞菁，第二有機(jī)染料(即發(fā)射劑)為聚芴或低聚芴(具 有或不具有(不同的)側(cè)鏈圖案)，具體為PF2/6。應(yīng)當(dāng)注意到，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式 中，其中敏化劑和發(fā)射劑都是可聚合的有機(jī)化合物，這些化合物可以出現(xiàn)在同一聚合物中， 即它們可以形成同一聚合物分子的一部分(作為嵌段共聚物或無(wú)規(guī)共聚物的一部分)或者 可以形成敏化劑或發(fā)射劑聚合物，其中，各自的其它組分形成末端封閉基團(tuán)。這可以例如為
16被發(fā)射劑組分末端封端的敏化劑組分的聚合物，反之亦然。此外，本發(fā)明可以使用無(wú)活性的 聚合物(諸如聚苯乙烯)作為主鏈，然后形成含有敏化劑和發(fā)射劑的聚合物，它們以側(cè)鏈形 式共價(jià)鍵合到主鏈上或者包含在主鏈中。以上所描述的聚合物是兩種組分彼此共價(jià)鍵合的 實(shí)例。如下描述了優(yōu)選的敏化劑組分、發(fā)射劑組分和基質(zhì)組分(“惰性基質(zhì)”指這種基質(zhì) 不參與上轉(zhuǎn)換或下轉(zhuǎn)換或下遷移過程)的
具體實(shí)施例方式敏化劑分子(或“敏化劑組分”)“敏化劑”是一種能夠吸收光的分子，該敏化劑為有機(jī)染料或者為金屬_有機(jī)絡(luò)合 物，優(yōu)選是富三線態(tài)的。金屬-有機(jī)絡(luò)合物被定義為至少包括被一個(gè)或多個(gè)分子(所謂的配體L)圍繞的 金屬M(fèi)的化合物，所述配體L通常通過配位共價(jià)鍵鍵合到金屬離子上。配體是環(huán)狀的或非環(huán)狀的、芳族的或非芳族的、單齒的或多齒的有機(jī)分子。在配體是擴(kuò)增的芳族體系的情況下，配體本身就是有機(jī)染料敏化劑，而無(wú)需鍵合 到金屬上。為了更好地理解，Pd-卟啉(=金屬有機(jī)絡(luò)合物)和不含金屬的卟啉(=有機(jī)分
子)都是敏化劑。金屬有機(jī)絡(luò)合物可以為-具有通式MLmW單核，其中m是配體的個(gè)數(shù)，m= 1-8，優(yōu)選為1_3 ；或者-具有通過常用配體B橋聯(lián)金屬的通式LmM-[B_MLm]n的多核絡(luò)合物，其中，該式中各處出現(xiàn)的Lm是獨(dú)立選擇的配體，η是重復(fù)單元數(shù)，為1至10，優(yōu)選為1至3，B是起到多齒配體作用的任何橋聯(lián)有機(jī)分子或鹵基，諸如F、Cl、Br、I ；或者-具有通過A橋聯(lián)的配體的通式MLm-[A_LmM]n多核絡(luò)合物，其中，該式中各處出現(xiàn)的Lm是獨(dú)立選擇的配體，η是重復(fù)單元數(shù)，為1至6，優(yōu)選為1至3，A被定義為RjD1 t-,-CHo ο
R
χ-|
錢
-R3 -"ιR3 '“1
(式X)
或這些單元的組合，或者形成稠合體系同時(shí)橋聯(lián)配體的任意其它有機(jī)單元， 其中，R是H，任意被取代的或未被取代的烷基、芳基或雜芳基， Ii1是0-10，優(yōu)選為O至2，
R3 是 H、- (CH2) nCH3、- (CH2) n-C00R、- (CH2) n_0R、- (CH2) n_SR、- (CH2) n_NR2、- ((CH2) p_0)所述金屬M(fèi) 例如選自Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Al、Ga、In、Ti、Sn、Pb、Zr、Hf、V、Nb、 Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Yb、Eu、Nd、Gd、 Th，優(yōu)選選自 Pd、Pt、Ru、Os、Re。所述配體L可以例如選自如下組成的組，但并不局限于此-含有至少一個(gè)非碳原子(優(yōu)選為氮或氧)的雜環(huán)芳族或雜環(huán)非芳族體系，配體通 過該非碳原子連接到金屬上。所述雜環(huán)芳族或雜環(huán)非芳族體系是單環(huán)或多環(huán)縮合的環(huán)系或 者是彼此共價(jià)連接的環(huán)系，其中，可選地，所述環(huán)系被進(jìn)一步的取代基Z取代，其中Z是一個(gè)或多個(gè)如下片段，每次出現(xiàn)的所述片段Z獨(dú)立地選自H，被取代的或未被取代的芳基、烷基、烯基或炔基；鹵素，諸如Cl、Br、F、I ；或 者 N02、NH2, CN、SO3H, OH、H、"(CH2)nCH3> - (CH2) n_C00R、-(CH2)n-OR, - (CH2) n_SR、- (CH2) -NR2^-((CH2)-O)-CH3,
■2/ρ
其中，R是H，任意被取代的或未被取代的烷基、芳基或雜芳基， η是0-10，優(yōu)選為0-6， P是0-4，優(yōu)選為1-2 ；或者 -任意芳族和雜芳族體系，其優(yōu)選由如下表示
α co> 公
A3 rI R3ty
N
R3 R1R3(式χ)n2 Mi 1-5,R1是H，任意烯基、炔基、芳基或鹵素(諸如Cl，Br，F(xiàn)，I)，或者N02、NH2、-CN =C(CN)2, = 0、-SO3H, 0Η、H、-(CH2)nCH3^ -(CH2)n-COOR, -(CH2)n-OR, -(CH2)n-SR, n-NR2、-((CH2)p-0)n-CH3，
18
、-SCN、 -(CH2)
R3 是 H、- (CH2) nCH3、_ (CH2) n_C00R、- (CH2) n_0R、- (CH2) n_SR、- (CH2) n_NR2、- ((CH2) p_0)
權(quán)利要求
一種用于光子能量上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)，所述介質(zhì)包含至少兩種組分和所述至少兩種組分分布于其中的基質(zhì)，其中，第一組分能夠吸收在第一波長(zhǎng)區(qū)域w≤λ1≤x的光，所述第一組分在所述介質(zhì)中起到敏化劑的作用，并且其中，第二組分能夠發(fā)射在第二波長(zhǎng)區(qū)域y≤λ2≤z的光，所述第二組分在所述介質(zhì)中起到發(fā)射組分的作用，其中λ2≤λ1，并且所述第一組分吸收在第一波長(zhǎng)區(qū)域λ1的光時(shí)，所述發(fā)射組分發(fā)射在第二波長(zhǎng)區(qū)域λ2的光，其中，所述第一組分和所述第二組分都是有機(jī)化合物，其中，所述第一組分和所述第二組分都分布在所述基質(zhì)中，所述基質(zhì)為固體、凝膠體或者粘度等于或高于0.59×10 3Pa.s的流體。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)在300至ieOOnm的范圍內(nèi)是透明的。
3.如權(quán)利要求1至2中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述流體的粘度在0.59 X IO-3Pa. s至IXlO6Pa. s范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1至2中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)是具有彈性、塑性、粘彈性 或粘塑性的固體。
5.如權(quán)利要求1、2和4中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)是粘度為IXlO3Pa.s 至IX IO17Pa. s的有機(jī)玻璃或無(wú)機(jī)玻璃。
6.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)是粘度>0. 59xlO-3Pa. s 的粘性液體。
7.如權(quán)利要求6所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)由一種或若干種選自如下有機(jī)低聚物和 共低聚物的材料制成，所述低聚物具有有限個(gè)數(shù)的單體單元，所述共低聚物由混合的單體 單元構(gòu)成，所述單體單元包括但不限于，被取代的或未被取代的苯乙烯、苯撐、苯二胺、苯二 醇、甲基丙烯酸甲酯、苯酚、丙烯酸、乙烯基化合物(諸如乙烯醇或氯乙烯)、乳酸、糖類、碳 酸酯、酰亞胺、酰胺(諸如丙烯酰胺)、烯烴(諸如乙烯和丙烯)、氧化烯烴(諸如氧化乙烯或 氧化丙烯)、亞烷基二醇(諸如乙二醇和丙二醇)、對(duì)苯二甲酸、ε-己內(nèi)酰胺、氨基甲酸酯、 硅烷、硅氧烷和上述單體單元中任意一種的被取代形式和官能化形式，及其任意組合，所述 基質(zhì)可選地額外包含一種或若干種有機(jī)溶劑或水以改變、調(diào)節(jié)和控制所述介質(zhì)的粘度。
8.如權(quán)利要求1、2和4中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)是粘度>IxlO-1Pa. s的 無(wú)機(jī)凝膠體或有機(jī)凝膠體。
9.如權(quán)利要求8所述的介質(zhì)，其中，所述有機(jī)凝膠體是具有非共價(jià)鍵的有機(jī)物理凝膠 體或者是具有共價(jià)鍵優(yōu)選交聯(lián)的化學(xué)凝膠體，其中交聯(lián)通過照射或者通過添加交聯(lián)化學(xué)品 或二者得以實(shí)現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求8至9中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述凝膠體包括一種或若干種線 性的和支化的聚合物，其包括但不限于聚(苯乙烯)、聚(苯撐)、聚(萘二甲酸酯)、聚(對(duì) 苯二甲酸酯)、聚(萘二甲酸亞烷基酯)、聚(對(duì)苯二甲酸亞烷基酯)(諸如聚(萘二甲酸乙 二醇酯)，聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯))、聚(醚酰亞胺)、聚(醚酮)、聚(羥基_ 丁酸酯)、 聚(苯二胺)、聚(苯二醇)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯酚)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯樹 脂)(諸如聚(乙烯醇)或聚(氯乙烯))、聚(乳酸)、多糖、聚(碳酸酯)、聚(酰亞胺)、 聚(酰胺)(諸如聚(丙烯酰胺))、烯烴(諸如聚乙烯和聚丙烯)、聚(氧化烯烴)(諸如聚 (氧化乙烯)或聚(氧化丙烯))、聚(亞烷基二醇)(諸如聚(乙二醇)和聚(丙二醇))、 聚(對(duì)苯二甲酸)、聚(ε-己內(nèi)酰胺)、聚(氨酯)、聚硅烷、聚(硅氧烷)和上述任意聚合物的組合、混合物或共混物，所述基質(zhì)可選地額外包含一種或若干種有機(jī)溶劑或水以改變、 調(diào)節(jié)和控制所述介質(zhì)的粘度。
11.如權(quán)利要求1、2和4中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)是粘度>IxlO3Pa. s 的固體或玻璃。
12.如權(quán)利要求11所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)由熱塑性聚合物或共聚物(嵌段共聚 物、交替共聚物和接枝共聚物)或其混合物以及/或者用以控制和調(diào)節(jié)所述介質(zhì)的粘彈性 或彈塑性的一種或若干種適當(dāng)?shù)娜軇┲瞥伞?br> 13.如權(quán)利要求11所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)由分子量為IO2至IO9(優(yōu)選IO3至約 IO9)的聚合物或共聚物(包括嵌段共聚物、交替共聚物和/或接枝共聚物)制成，所述聚 合物或共聚物包括但不限于聚(苯乙烯)、聚(苯撐)、聚(萘二甲酸酯)、聚(對(duì)苯二甲酸 酯)、聚(萘二甲酸亞烷基酯)、聚(對(duì)苯二甲酸亞烷基酯)(諸如聚(萘二甲酸乙二醇酯)， 聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯))、聚(醚酰亞胺)、聚(醚酮)、聚(羥基_ 丁酸酯)、聚(苯二 胺)、聚(苯二醇)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯酚)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯樹脂)(諸 如聚(乙烯醇)或聚(氯乙烯))、聚(乳酸)、碳水化合物、聚(碳酸酯)、聚(酰亞胺)、 聚(酰胺)(諸如聚(丙烯酰胺))、烯烴(諸如聚乙烯和聚丙烯)、聚(氧化烯烴)(諸如聚 (氧化乙烯)或聚(氧化丙烯))、聚(亞烷基二醇)(諸如聚(乙二醇)和聚(丙二醇))、 聚(對(duì)苯二甲酸)、聚(ε-己內(nèi)酰胺)、聚(氨酯)、聚硅烷、聚(硅氧烷)和上述任意聚合 物或共聚物的組合、混合物或共混物，所述基質(zhì)可選地額外包含一種或若干種有機(jī)溶劑或 水以改變、調(diào)節(jié)和控制所述介質(zhì)的粘度。
14.如權(quán)利要求11所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)由熱固性塑料組成。
15.如權(quán)利要求14所述的介質(zhì)，其中，所述熱固性塑料選自聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂(優(yōu)選 雙組分環(huán)氧樹脂)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、三聚氰胺樹脂和酚醛樹脂。
16.如權(quán)利要求1、2和4中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)由彈性固體制成，更具 體由聚合物彈性體制成。
17.如權(quán)利要求16所述的介質(zhì)，其中，所述基質(zhì)由彈性固體制成，更具體由選自如下物 質(zhì)的聚合物彈性體制成聚丙烯酸橡膠、硅酮橡膠、氟硅酮橡膠、氟彈性體、全氟彈性體、聚 醚-嵌段-酰胺和烯烴橡膠。
18.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，在照射所述介質(zhì)時(shí)，所述基質(zhì)不參 與光子能量上轉(zhuǎn)換過程。
19.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一組分是第一有機(jī)化合物， 所述第二組分是第二有機(jī)化合物。
20.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一組分既不共價(jià)鍵合到所述 第二組分上，也不絡(luò)合到所述第二組分上。
21.如權(quán)利要求1至19中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一組分共價(jià)鍵合到所述第 二組分上，或絡(luò)合到所述第二組分上。
22.如權(quán)利要求19至21中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一有機(jī)化合物和所述第 二有機(jī)化合物是不同的化合物。
23.如權(quán)利要求19至22中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一有機(jī)化合物和所述第 二有機(jī)化合物是含碳化合物，附加條件是，它們不是不含氫的碳的硫?qū)倩铩⑵溲苌?、鹽類碳化物、金屬碳化物或金屬-羰基。
24.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述發(fā)射組分發(fā)射在所述第二波長(zhǎng) 區(qū)域λ 2處的光是由于基于直接的或連續(xù)的雙光子激發(fā)、或者基于直接的或連續(xù)的多光子 激發(fā)、或者基于處于高振動(dòng)態(tài)的分子的激發(fā)(“熱波段吸收”)的上轉(zhuǎn)換過程，這種上轉(zhuǎn)換過 程在所述第一組分吸收在所述第一波長(zhǎng)區(qū)域λ工處的光時(shí)發(fā)生。
25.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述發(fā)射組分發(fā)射在所述第二波長(zhǎng) 區(qū)域λ 2處的光是由于基于所述發(fā)射組分的光激發(fā)分子間的三線態(tài)-三線態(tài)湮滅過程，并 且/或者基于所述第一組分的光激發(fā)分子間的三線態(tài)_三線態(tài)湮滅過程的上轉(zhuǎn)換過程。
26.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第二波長(zhǎng)區(qū)域入2在360至 750nm之間，所述第一波長(zhǎng)區(qū)域λ i在450至1600nm之間。
27.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一組分是處于三線態(tài)或混雜 的三線態(tài)-單線態(tài)的分子或有機(jī)染料、雙光子吸收(TPA)染料、光學(xué)限制化合物、處于三線 態(tài)的另一種分子或光學(xué)限制化合物，例如富勒烯、或碳納米管。
28.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第二組分是有機(jī)染料。
29.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一組分是第一有機(jī)染料，所 述第二組分是第二有機(jī)染料，其中所述第一有機(jī)染料和所述第二有機(jī)染料是相同的或不同 的。
30.如權(quán)利要求29所述的介質(zhì)，其中，所述第一有機(jī)染料和/或所述第二有機(jī)染料選自 包含如下有機(jī)染料的組處于三線態(tài)或者能夠直接和/或連續(xù)雙光子激發(fā)的有機(jī)染料、能 夠直接和/或多光子激發(fā)的有機(jī)染料、能夠非線性吸收的有機(jī)染料和能夠熱波段吸收的有 機(jī)染料。
31.如權(quán)利要求27至30中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述有機(jī)染料，特別是所述第一 有機(jī)染料，選自包含如下物質(zhì)的組處于三線態(tài)的有機(jī)分子，尤其為處于三線態(tài)的金屬-有 機(jī)絡(luò)合物，例如但不限于含有 Li、Mg、Al、Ti、V(VO)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、 Re、Os、Ir、Pt、Pb、U (UO2)的有機(jī)絡(luò)合物，或者上述的任意組合以確保波長(zhǎng)受控。
32.如權(quán)利要求31所述的介質(zhì)，其中，所述第一有機(jī)染料選自包含如下物質(zhì)的組三線 態(tài)的化合物，其包括，但不限于 卟啉，包括擴(kuò)增的卟啉、Texaphyrin, Sapphyrin, Orangerin(任意碳橋聯(lián)的吡咯體 系)、被取代的卟啉和含有金屬(包括但不限于Li、Mg、Al、Ti、V(VO)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U (UO2))的上述分子(卟啉)中的任意一種； 酞菁，包括擴(kuò)增的酞菁、被取代的酞菁和含有金屬(包括但不限于Li、Mg、Al、Ti、 V (VO)、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Re、Os、Ir、Pt、Pb、U (UO2))的上述酞菁中的任 意一種； 苯并吡啶、苯并吡嗪、喹啉化物和羥基喹啉化物、乙酰-丙酮化物、被取代的苯并吡 啶、被取代的苯并吡嗪、被取代的喹啉化物和羥基喹啉化物、被取代的乙酰_丙酮化物； 上述任意一種的混合物；并且所述第二有機(jī)染料選自包含如下物質(zhì)的組在360nm至750nm的范圍內(nèi)顯示熒光發(fā)射 的化合物，特別是在360nm至750nm的范圍內(nèi)顯示熒光發(fā)射的熒光染料，例如蒽、并四苯、并五苯、茈；被取代的蒽、被取代的并四苯、被取代的并五苯、被取代的茈；苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的蒽、苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的并四苯、苯基(二 苯基、三苯基)-橋聯(lián)的并五苯、苯基(二苯基、三苯基)-橋聯(lián)的茈；芴、噻吩；聚芴和低聚芴，其具有或不具有任意側(cè)鏈樣式以及它們的共聚物；聚對(duì)苯撐，包括聚對(duì)苯撐乙烯撐和聚苯撐乙炔撐。
33.如權(quán)利要求31至32中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，選擇所述第一有機(jī)染料和所述 第二有機(jī)染料，結(jié)果處于三線態(tài)的所述第一有機(jī)染料處于允許三線態(tài)_三線態(tài)湮滅過程以 及隨后向所述第二染料的激發(fā)單線態(tài)發(fā)生能量轉(zhuǎn)移的能量水平。
34.如前述權(quán)利要求具體權(quán)利要求31至33中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，中，所述第一 組分和所述第二組分的組合選自如下a)綠光對(duì):DPA/PdOEP:(即 9，10-二苯基蒽(DPA)/2，7，8，12，13，17，18-八乙基卟啉合 鈀(PdOEP))；b)紅光對(duì)BPEA/PdTPTBP(即9，10-雙(苯基乙炔基)蒽(BPEA) /內(nèi)-四苯基-四苯 并卟啉合鈀(PdTPTBP))；c)近紅外光對(duì)BPEN/PdTPTNP(即9，10-雙(苯基乙炔基)并四苯(BPEA)/內(nèi)-四苯 基-八甲氧基-四萘并[2,3]卟啉合鈀(PdTPTNP))；d)直接紅光至藍(lán)光對(duì)茈/PdTPTBP(即二苯并[de，kl]蒽(茈)/內(nèi)-四苯基-四苯 并卟啉合鈀(PdTPTBP))；e)直接近紅外光至綠光對(duì)BPBT/PdTPTNP:(即4，4，-雙(5-并四苯基)-1，1，-聯(lián)苯 撐/內(nèi)-四苯基-八甲氧基-四萘并[2，3]卟啉合鈀(PdTPTNP))；f)近紅外光至黃光對(duì)紅熒烯/PdTAP(即5，6，11，12_四苯基并四苯(紅熒烯)/ tetraantraporphyrin 把(PdTAP))。
35.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一組分和所述第二組分均勻 地分布在所述基質(zhì)中。
36.如權(quán)利要求1至34中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述第一組分和所述第二組分 被封裝在平均尺寸在5nm至999 μ m范圍內(nèi)的粒子中，并且所述粒子均勻地分布在所述基質(zhì) 中。
37.如權(quán)利要求36所述的介質(zhì)，其中，所述粒子具有在IOnm至999μ m范圍內(nèi)的平均尺寸。
38.如權(quán)利要求36至37中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述粒子的表面被如下官 能團(tuán)官能化以使所述粒子分布在所述基質(zhì)中，所述官能團(tuán)優(yōu)選為H、_(CH2)nCH3、-(CH2) n-C00R、- (CH2)n-0R、- (CH2)n_SR、- (CH2)n_NR2、- ((CH2)p-0) n_CH3，其中，R = H、被取代的或未 被取代的烯基或炔基、鹵素(諸如Cl，、Br、F、I)、NO2, NH2, CN、SO3H, OH0
39.一種光子能量上轉(zhuǎn)換裝置，所述裝置包含 至少一個(gè)襯底， 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的介質(zhì)，其優(yōu)選沉積在所述至少一個(gè)襯底上或與所述 至少一個(gè)襯底接觸。
40.如權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述介質(zhì)沉積在所述襯底上的一個(gè)或若干層中，如果沉積在若干層中，那么其在所述襯底上形成多層結(jié)構(gòu)。
41.如權(quán)利要求39至40中任意一項(xiàng)所述的裝置，包含兩個(gè)或更多個(gè)夾持所述介質(zhì)的襯底。
42.如權(quán)利要求39至41中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述襯底(如果有多個(gè)，則每次 出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地)為固體襯底，優(yōu)選選自玻璃、石英、氮化硅或碳化硅、上述任意的片材；或?yàn)?柔性襯底，諸如聚合物片材、塑料箔。
43.如權(quán)利要求39至42中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述介質(zhì)夾在兩片玻璃襯底之間。
44.一種光子能量上轉(zhuǎn)換裝置，所述裝置包括權(quán)利要求1至38中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)，其中，所述介質(zhì)被成形為所需形狀，諸如球形 物體、方形物體、平行六面體形物體或不規(guī)則形物體。
45.如權(quán)利要求39至44中任意一項(xiàng)所述的裝置，其為光譜聚光器，具體為太陽(yáng)能電池、 溫室或窗體(諸如房子、汽車或其它物體中的窗體)中的太陽(yáng)能光譜聚光器；或者為可變廣 譜源的光譜聚光器，諸如在發(fā)射過濾中的光譜聚光器，或?yàn)轱@示器，例如發(fā)射性上轉(zhuǎn)換激光 投影顯示器，或?yàn)闇囟葌鞲衅鳌?br> 46.權(quán)利要求1至38中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)或權(quán)利要求39至45中任意一項(xiàng)所述的裝 置作為光譜聚光器的用途，具體作為太陽(yáng)能電池、溫室或窗體中的太陽(yáng)光譜聚光器；作為可 變廣譜源的光譜聚光器，諸如作為發(fā)射過濾中的光譜聚光器；作為為顯示器，例如作為發(fā)射 性上轉(zhuǎn)換激光投影顯示器；作為顯示系統(tǒng)；或者作為溫度傳感器的用途。
47.一種光子能量上轉(zhuǎn)換的方法，所述方法包括如下步驟-提供權(quán)利要求1至38中任意一項(xiàng)所述的介質(zhì)或權(quán)利要求39至45中任意一項(xiàng)所述的裝置，-采用波長(zhǎng)在450nm-1600nm范圍內(nèi)的電磁輻射照射所述介質(zhì)或所述裝置。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中，所述電磁輻射是太陽(yáng)光譜中的任意部分或全部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光子能量上轉(zhuǎn)換的介質(zhì)、含有所述介質(zhì)的光子能量上轉(zhuǎn)換裝置以及所述介質(zhì)的用途。本發(fā)明還涉及一種利用所述介質(zhì)或所述裝置進(jìn)行光子能量上轉(zhuǎn)換的方法。
文檔編號(hào)C09K11/06GK101939400SQ200880126093
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者加布里埃爾·內(nèi)爾斯, 弗拉基米爾·亞庫(kù)肯, 斯坦尼斯拉維·布勞斥維, 格達(dá)·福爾曼, 特森卡·米特瓦 申請(qǐng)人:索尼公司