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Development of Fluorochromic Inorganic Materials and Their Application to Fluorescence Sensing Systems

Research Project

Project/Area Number 20K05670
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

Fujihara Shinobu  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (60276417)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords蛍光体 / 希土類元素 / フルオロクロミズム / 光物性 / 表面科学 / イメージング / 化学センサ / 蛍光センサ / 光学センサ / ナノ材料 / 多孔質材料 / 表面・界面物性
Outline of Research at the Start

効率よく光を発する材料は有機蛍光分子と無機蛍光体に大別される。有機分子の発光特性は外的な環境の影響を受けやすく、それを利用した蛍光センサの開発が今もなお盛んである。一方、有機分子は化学的・熱的安定性に乏しく利用できる環境が著しく制限される。そこで本研究では、長期にわたって耐久性の高い無機蛍光体に新たに外的環境への応答性を付与し、より過酷な環境下において危険物質や有害物質を簡便かつ高感度にセンシングできるシステムを構築することを目指している。

Outline of Final Research Achievements

One of the important optical technologies nowadays is to visualize physical or chemical phenomena that is invisible to both human eyes and instruments. Luminescent materials can be used to this technology if their optical properties, especially luminescence intensities, are designed to be changeable under certain circumstances. In this work, inorganic phosphor materials have been investigated based on their structural control to be responsive to reactive chemical species such as reducing and oxidizing molecules, metal ions, and hydrogen gas. Our results demonstrate that they are promising for developing new types of chemical sensors.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果の応用先は、水素ガス、大気・水質汚染物質、危険物質のセンシング・モニタリングなどである。例えば、過酸化水素は容易に入手でき、殺菌技術にも使われる一方で、使い方を誤ると大変危険である。よって、過酸化水素の簡易なオンサイトセンシングが課題となっており、とくにガスのモニタリング手法の確立が重要である。無機蛍光体は耐熱性、耐光性、耐薬品性、材料の取り扱いやすさなど材料工学的に優れた特徴をもつ。このような特徴を活かした光利用技術は、これからの安全で安心な社会の実現に大きく貢献できるものと確信している。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Fabrication and luminescence switching of Pt-loaded macro-porous Y2WO6:Eu3+ phosphor thin films for hydrogen-gas detection2023

    • Author(s)
      Ye Hong、Hagiwara Manabu、Fujihara Shinobu
    • Journal Title

      Optical Materials

      Volume: 145 Pages: 114429-114429

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2023.114429

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Redox-induced dual optical switching of CaTiO3:Pr3+ phosphor nanoparticles synthesized by sol-gel method2022

    • Author(s)
      Takahashi Hideaki、Hagiwara Manabu、Fujihara Shinobu
    • Journal Title

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      Volume: - Issue: 3 Pages: 694-701

    • DOI

      10.1007/s10971-022-05791-3

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  • [Journal Article] Fabrication of mesostructured Y2O3:Eu3+ materials from metal-organic frameworks and their H2O2-sensitive turn-off luminescence2021

    • Author(s)
      Sakamawari Kosuke、Hagiwara Manabu、Fujihara Shinobu
    • Journal Title

      Optical Materials

      Volume: 116 Pages: 111111-111111

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2021.111111

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  • [Journal Article] Fabrication of meso- and macro-porous Y2WO6:Eu3+ phosphor thin films by Pechini-type sol-gel dip-coating method and their characteristic optical properties2021

    • Author(s)
      Ye Hong、Hagiwara Manabu、Fujihara Shinobu
    • Journal Title

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      Volume: 100 Issue: 2 Pages: 232-243

    • DOI

      10.1007/s10971-021-05643-6

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    • Author(s)
      Yamauchi Taro、Hagiwara Manabu、Fujihara Shinobu
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 861 Pages: 158566-158566

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2020.158566

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      日本ゾル-ゲル学会第20回討論会
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      矢澤創太郎、萩原学、藤原忍
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  • [Presentation] 高い水素ガス応答性を持つ多孔質Pt/Y2WO6:Eu3+蛍光体薄膜の作製2022

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      叶洪、萩原学、藤原忍
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      The 14th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 14)
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  • [Presentation] 金属-有機構造体を経由した多孔質Gd2O3:Eu3+粒子の合成と蛍光センシング特性2021

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      蝦名政崇、萩原学、藤原忍
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      叶洪、萩原学、藤原忍
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      藤原忍
    • Organizer
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      高橋秀明、萩原学、藤原忍
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  • [Book] ゾル-ゲル法の最新動向2023

    • Author(s)
      中西和樹、藤原忍、ジョン・バートレット、郡司天博、速水良平ほか
    • Total Pages
      436
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781317434
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  • [Remarks]

    • URL

      https://www.applc.keio.ac.jp/~shinobu/

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  • [Remarks] 新しい光情報機能材料1(スマート蛍光体)

    • URL

      https://www.applc.keio.ac.jp/~shinobu/research1.html

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URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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