2017 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated interpretation for local structures around rare-earth ions and glass structures of matrix glasses, and its luminescence properties
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15K06441
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
渕 真悟 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (60432241)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ガラス蛍光体 / 希土類イオン / 濃度消光 / 空隙 / 周辺局所構造 / 母体構造 / マルチフォン緩和 / 隣接陰イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２９年度は、ＴｅＯ２系ガラスに対し、Ｐｒ３＋原料（酸化Ｐｒ、フッ化Ｐｒ、塩化Ｐｒ）を変化させた試料を作製し、発光特性を評価した。その結果、Ｐｒ３＋原料によって発光スペクトルが変化した。３種類の原料粉末自体のラマン散乱スペクトルを基にすると、作製したＰｒ３＋添加ガラス蛍光体の発光スペクトルの変化は、マルチフォン緩和確率の変化で説明が出来た。したがって、昨年度の研究により得られたガラス母体のフォノンエネルギー変化による発光スペクトル変化に加えて、希土類イオン周辺の局所的なフォノンエネルギー変化も、発光特性に大きな影響を与えることを明らかにした。
また、本研究課題全体（平成２７～２９年度）を通じて研究を進めた結果、以下の主な成果が得られた。
（１）ＥＸＡＦＳ測定とＸＲＤ測定の解析結果を統合して解析するプログラムを作成し、ガラス母体構造と希土類イオン周辺局所構造の関係を調べた。その結果、両者の間に大きな相関は見られなかった。また、発光特性に影響を与えるユニバーサルな母体構造は見出せなかった。一方、希土類イオン周辺局所構造は、用いる原料とガラス母体組成に依存する可能性が高いことがわかった。
（２）上記プログラムを応用し、ガラス母体の空隙サイズ及び分布を調べた。その結果、ガラス母体の空隙サイズが組成によって異なり、空隙サイズが大きな母体では濃度消光が生じる希土類イオン原料濃度が低くなることを明らかにした。
（３）複数のガラス母体組成と、複数の希土類イオン原料（酸化物、フッ化物等）を用いた試料を作製し、ラマン散乱特性と発光特性の相関を調べた。その結果、発光スペクトルは、局所的なフォノン状態と母体全体のフォノン状態の両者が影響することがわかった。一方、実験結果からは、どちらがどの程度（例えば、希土類イオンからの距離等）影響しているのか不明であり、今後の詳細な研究が必要である。
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| Remarks |
科学技術交流財団 イムノアッセイ研究会「希土類イオン添加発光材料の開発 ～近赤外広帯域光源応用を中心に～」、ウインク愛知、愛知県名古屋市、10月3日(2017)
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