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Circularly polarized luminescence property of ceramics with chiral crystal structure

Research Project

Project/Area Number 21K14598
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
Research InstitutionTohoku University (2023)
The University of Tokyo (2021-2022)

Principal Investigator

Kizaki Kazuro  東北大学, 工学研究科, 助教 (00880535)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsキラルセラミックス / 円偏光発光 / 希土類 / キラリティ / セラミックス / 結晶構造 / 無機蛍光体単結晶
Outline of Research at the Start

近年、円偏光発光(CPL)材料が3Dディスプレイ、光暗合通信、植物の生長促進などの観点から盛んに研究されている。しかし、キラルなセラミックスのCPL特性は、有機分子や金属錯体に比べて十分解明されていない。したがって本研究では、キラルなセラミックス蛍光体を合成し、結晶構造のキラリティ強度を定量化し、その結晶構造とCPL特性を評価することにより、結晶のどのような物理量がCPL特性と相関するのかを解明する。これによって、キラルセラミックスのCPLの理論を構築し、結晶構造や偏光分光測定からCPL特性を予測するための基盤を構築する。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to clarify the correlation between circularly polarized luminescence (CPL) and crystal structure of chiral ceramic phosphors, and to extend the theory regarding the response to the polarized light of chiral inorganic compounds to fields of luminescence and excited states. In this study, single crystals of chiral ceramic phosphor, LaBSiO5, doped with rare earth ions were grown by the flux method. The chirality of the single crystals was determined by X-ray crystal structure analysis, and the correlation between the chirality of the crystal structure and CPL properties was clarified by CPL measurements. This study demonstrates the potential of chiral ceramic phosphors as CPL materials and provides a basis for a deeper understanding of the CPL properties of rare earth ions in crystals.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、キラルセラミックスのCPL特性とキラル結晶構造との相関を明らかにした。キラルセラミックス中の希土類イオンのCPLはこれまで少数ながら報告があるが、結晶構造のキラリティを明らかにしたうえでCPLを測定した例は今回が初めてであり、キラル無機物質の偏光応答性についての新たな知見を与えており学術的に意義深い。またセラミックスの化学的・熱的安定性や経済性などを考えると、この結果はキラルセラミックス蛍光体がCPL材料として社会において広く利用できることを示している。

Report

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

    (4 results)

All 2024 2022 2021

All Presentation (4 results)

  • [Presentation] 光渦レーザーを用いたガラス蛍光体のキラリティ選択的結晶化2024

    • Author(s)
      木崎和郎、小笠原颯平、尾松孝茂、小野円佳
    • Organizer
      日本セラミックス協会2024年年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 光渦レーザーを用いたキラルセラミックス蛍光体のキラリティ選択的結晶化2024

    • Author(s)
      木崎和郎、小笠原颯平、尾松孝茂、小野円佳
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Dy添加LaBGeO5ガラスの発光特性2022

    • Author(s)
      木崎和郎、簗場豊、渡辺康裕、井上博之
    • Organizer
      日本セラミックス協会2022年年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 希土類を添加したホウケイ酸ランタンの発光特性-C1対称サイトでの発光-2021

    • Author(s)
      木崎和郎、簗場豊、渡辺康裕、井上博之
    • Organizer
      The 31st Meeting on Glasses for Photonics 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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