2019 Fiscal Year Annual Research Report
結晶サイト工学に立脚した蛍光体の設計及び開発原理の構築
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16H02391
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
垣花 眞人 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50233664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨田 恒之 東海大学, 理学部, 准教授 (00419235)
佐藤 泰史 岡山理科大学, 理学部, 准教授 (90383504)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 結晶サイト工学 / 無機材料創成 / 合成プロセス / 蛍光体 / 結晶構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度より検討してきたCa-Mg系シリケートについて、Ca3MgSi2O8の結晶構造データを用いて強い結晶場の効果が期待されるCaサイトを予想するとともに、合成した粉末試料の結晶構造解析結果を用いて、発光サイトに占有するEu2+の配位環境と発光波長との関係を詳細に検討した。水溶液法を用いてCa濃度に対してEu2+賦活量を50at%まで増加させた試料を作製し発光特性を評価した。Eu2+量の増加に伴い、4f-5d準位間の電子遷移に伴う発光ピークは波長485nm（青緑色）から520nm（緑黄色）へとシフトすることを確認した。このピークシフトとEu2+量との関係を理解するため、リートベルト解析により3つのCaサイトでのEu2+占有率を評価した。その結果、青緑色発光を示す低Eu2+賦活試料ではEu2+は多面体体積が大きくボンドバレンスサム（BVS）の低いCaサイトを優先的に占有するが、賦活量の増加に伴いEu2+は多面体体積が小さくBVSが高いCaサイトにも占有されていくことを確認した。以上より、Ca-Mg系シリケートにおけるEu2+の発光波長の長波長化は、結晶場の強いサイトへのEu2+置換によって生じることを確認した。アップコンバージョン蛍光体では、昨年度までに見出した知見に基づき、新たにZr系複合酸化物の材料探索を行った。Zrに対してMg,Ca,Sc,Zn,Sr,Y,Nb,La,Ce,Gd,Lu,Tiを対カチオンとして選択し、モル比で1:9～9：1の広い範囲で合成を行った。La,Y,Gd以外の対カチオンを用いたとき、これらのカチオンの単純酸化物よりも高い発光強度が確認された。合成した複合酸化物中でLu0.7Zr0.3Oxが最も強い発光を示し、新規高輝度アップコンバージョン蛍光体を見出すことができた。この構造を詳細に調べ、結晶サイト工学をさらに発展させる。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
情報機構㈱セミナー「蛍光体・触媒から電池材料・バイオマテリアルまで 材料探索・高機能化に向けた無機材料合成プロセス」垣花眞人11月15日中央大
2019年度第一回FD招待講演「無機クラスターを活用した溶液プロセスによる無機材料の合成と探索」垣花眞人5月17日九大先導研
無機物質工学セミナー特別講演「無機クラスターを活用した溶液プロセスによる蛍光体の合成と探索」垣花眞人4月19日名古屋大
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