新規蓄光材料の創製および特性発現メカニズムの解明

• Project/Area Number: 14J40075
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 片山 裕美子 京都大学, 人間・環境学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 残光 / 蛍光体 / 遷移金属 / 希土類 / 電子構造 / ペロブスカイト / ガーネット / エンスタタイト

Outline of Annual Research Achievements

生体イメージングを指向した赤-近赤外長残光蛍光体の創生と特性発現メカニズムの解明を目的とし、H27年度はCr3+を発光中心とする金属酸化物蛍光体を評価した。これら蛍光体は、生体透過性の高い波長領域(650-1300nm)に残光を示すため、信号-雑音比の高い生体イメージングを可能にする材料である。
昨年度、我々はLaAlO3:Cr3+ペロブスカイトが残光を示すということを発見し、その残光輝度を希土類イオンのSm3+を共添加することによって35倍まで高められることを報告した。当該年度は、さらに希土類イオン共添加物依存性、熱ルミネッセンスグロー曲線の励起波長依存性、残光減衰曲線の温度依存性などを調査し、本試料の残光過程が、電子トラップモデルによる物であることを示した。
また、Y3Al2Ga3O12:Cr3+ガーネット深赤色残光蛍光体が残光に寄与する浅いトラップと、残光には寄与せずに保持される深いトラップを持つという特徴に着目した。我々は、この特徴が繰り返し可能な生体イメージングに応用できると考え、光刺激誘起残光の観測を試みた。そして、625nmの赤色の光刺激によって光刺激誘起残光が効率的に起こることが、熱ルミネッセンス測定および残光、赤色光刺激誘起残光減衰曲線測定によって示された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] フランス国立科学研究センター(フランス)
• [Journal Article] Persistent luminescence properties of Cr3+-Sm3+ activated LaAlO3 perovskite (2016)
  • Author(s): Y. Katayama, H. Kobayashi, J. Ueda, B. Viana, S. Tanabe
  • Journal Title: Optical Materials Express Volume: 6 Issue: 5 Pages: 1500-1505
  • DOI: 10.1364/ome.6.001500
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Photostimulation induced persistent luminescence in Y3Al2Ga3O12:Cr3+ (2016)
  • Author(s): Y. Katayama, B. Viana, D, Gourier, J. Xu, S. Tanabe
  • Journal Title: Opt. Mater. Express Volume: 6 Issue: 4 Pages: 1405-1413
  • DOI: 10.1364/ome.6.001405
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Experimental insights on the electron transfer and energy transfer processes between Ce3+-Yb3+ and Ce3+-Tb3+ in borate glass (2015)
  • Author(s): A. D. Sontakke, J. Ueda, S. Tanabe
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. Volume: 106 Issue: 13 Pages: 131906-131906
  • DOI: 10.1063/1.4916946
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Deep-red persistent luminescence in Cr3+-doped LaAlO3 perovskite phosphor for in vivo imaging (2015)
  • Author(s): Y. Katayama, H. Kobayashi, S. Tanabe
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 8 Issue: 1 Pages: 012102-012102
  • DOI: 10.7567/apex.8.012102
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Role of electron transfer in Ce3+ sensitized Yb3+ luminescence in borate glass (2015)
  • Author(s): A. D. Sontakke, J. Ueda, Y. Katayama, Y. Zhuang, P. Dorenbos, S. Tanabe
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 117 Issue: 1 Pages: 013105-013105
  • DOI: 10.1063/1.4905317
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Optical properties of transition metal and rare earth metal doped LaAlO3 and LaGaO3 (2015)
  • Author(s): H. Kobayashi, Y. Katayama, J. Ueda, S. Tanabe,
  • Organizer: 第56回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • Place of Presentation: 愛知県産業労働センター‘ウインクあいち’, 名古屋
  • Year and Date: 2015-11-12
• [Presentation] Persistent luminescence properties of Cr3+-activated LaAlO3 perovskite (2015)
  • Author(s): Y. Katayama, H. Kobayashi, B. Viana, J. Ueda, S. Tanabe,
  • Organizer: The 3rd International Workshop on Persistent and Photostimulable Phosphors (IWPPP) 2015
  • Place of Presentation: シェラトンアーリントンホテル, テキサス, アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2015-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生体イメージング応用を目指したCr添加ぺロブスカイト酸化物残光蛍光体の作製及び発光特性評価 (2015)
  • Author(s): 小林大晃，片山裕美子，田部勢津久
  • Organizer: 日本セラミックス協会2015年年会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [Presentation] LaAlO3:Cr3+ペロブスカイト蛍光体の深赤色長残光特性 (2015)
  • Author(s): 片山裕美子，小林大晃，田部勢津久
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [Presentation] Eu3+をトラップ増感剤とした新規赤色Mn残光蛍光体(ZnyMg1-y)GeO3:Mn2+-Eu3+の光学特性評価 (2015)
  • Author(s): 家弓朋広，片山裕美子，上田純平，田部勢津久
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [Presentation] Temperature dependence of photoluminescence and capacitance in (Ca,Sr)TiO3:Pr3+ perovskite phosphor (2014)
  • Author(s): Y. Katayama, S. Tanabe
  • Organizer: 第55回ガラスおよびフォトニクス材料討論会と第10 回ガラス技術シンポジウム(GIC-10)
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [Remarks] 田部研究室ホームページ
  • URL: http://www.talab.h.kyoto-u.ac.jp/