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超高圧及びフェムト秒レーザーによる希土類イオン含有ガラスのナノ構造制御と光機能

Research Project

Project/Area Number 15760498
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionJapan Advanced Institute of Science and Technology

Principal Investigator

邱 建備  北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 助手 (40345666)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Keywordsフェムト秒レーザー / 三次元ディスプレイ / 酸化フッ化物ガラス / アップコンバージョン / 長残光 / レーザー照射 / 超高圧 / 希土類 / 残光 / 三次元メモリー
Research Abstract

今年度は二つの研究テーマについて研究を行った。
(1)フェムト秒レーザー照射によりガラス三次元結晶化
近年の通信、情報関連技術の発展に伴い、光情報の大容量化、高密度化がすさまじい進歩を遂げており、情報処理のデータ三次元化の要求も高まっている。本研究はフェムト秒照射することにより、酸化フッ化物ガラス中に希土類イオンを含有したフッ化物結晶を立体的に析出させることに成功した。結晶の部分だけがある特殊のレーザーを照射すると発光するが、照射されていない部分は発光しない。この実験の結果は三次元ディスプレイとしての可能性を示した。従来の二次元立体ディスプレイと異なり、可視光が三次元実画像として得られるため、特殊眼鏡も不要で、また、あらゆる方向から実像を観測できる点で、ホログラフィーやバーチャルリアリティー画像より優れている。これはアップコンバージョン特性をフルに発揮した優れたシステムであり、今後、医療分野における画像診断をはじめ幅広い展開が期待されている。
(2)長残光ガラスの部分結晶化および高圧印加による構造制御
材料が励起光を遮断後も発光し続ける現象は長残光現象といい、昔から放射性物質を使った材料が利用してきた。しかし環境汚染や人体に悪影響を与えるため、近年非常に長い残光性を持った希土類イオンを添加したセラミックス材料に置き換えられた。我々は、透明性を維持したまま、普通の残光ガラスより残光強度の高い残光寿命の長い、Mn^<2+>を添加したGeO_2-B_2O_3-ZnO系透明結晶化ガラスを開発した。本研究では、この系のガラスに対し、2軸方向高圧印加実験が光物性の変化は見られなかった。さらに、CO_2レーザーを用いて、この系のガラスに照射実験を行った。その結果、CO_2照射した部分だけ粒径約1μmのMn^<2+>:Zn_2GeO_4微結晶を析出させることにより、透明性を維持したまま、結晶体と同等な光性能をもつ材料を初めて見出した。照射していない部分では赤色発光を示すが、微結晶を析出した部分では緑色の発光が観測された。これを文字盤の夜光材料などに実用化できると考えられる。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2004 Other

All Journal Article (4 results) Publications (3 results)

  • [Journal Article] Frequency up-conversion luminescence in Yb^<3+>- Ho^<3+> co-doped Pb_xCd_<1-x>F_2 nano-crystals precipitated transparent oxyfluoride glass-ceramics2004

    • Author(s)
      J.Qiu, A.Makishima
    • Journal Title

      Sci & Tech.Adv.Mater. 5

      Pages: 313-317

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] The preparation and surface roughness of CeO_2-TiO_2 films by a sol-gel spin-coating process2004

    • Author(s)
      A.Makishima, H.Sakamoto, J.Qiu
    • Journal Title

      J.Non-Cryst.Solids 349

      Pages: 355-359

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Long-lasting phosphorescence in Mn^<2+>:Zn_2GeO_4 crystallites containing transparent GeO_2-B_2O_3-ZnO glass-ceramics

    • Author(s)
      J.Qiu, H.Igarashi, A.Makishima
    • Journal Title

      Sci. & Tech.Adv.Mater. In press

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Local precipitation of rare-earth containing nano crystals in oxyfluoride glasses by laser irradiation

    • Author(s)
      J.Qiu, A.Makishima
    • Journal Title

      J.Nanoscience and Nanotechnology In press

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] J.Qiu, E.Haruyama, A.Makishima: "Photoinduced Structures in Synthetic Fused Silicas with Ultrashort Pulse Laser Irradiation"Journal of Ceramics Society of Japan. In Press.

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] J.Qiu, H.Igarashi, A.Makishima: "Long-Lasting Phosphorescence in Mn^<2+> Doped GeO_2-B_2O_3-ZnO Glasses and Glass-Ceramics"Journal of Ceramics Society of Japan. In Press.

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] J.Qiu, A.Makishima: "Frequency Up-conversion Luminescence in Yb^<3+> - Ho^<3+> Co-Doped Pb_xCd_<1-x>F_2 Nano-Crystals Precipitated Transparent Oxyfluoride Glass-Ceramics"Science and Technology of Advanced Materials. In Press.

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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