2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of bismuth-based persistent phosphors with wavelength tunability
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17F17761
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田部 勢津久 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (20222119)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
BACK MICHELE 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-11-10 – 2020-03-31
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| Keywords | ビスマス / 蛍光体 / 長残光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外国人特別研究員のMichele Back博士は，平成29年11月12日に来日し，京都大学大学院人間・環境学研究科相関環境学専攻物質相関論講座物質機能相関論分野の田部研究室に合流し，共同研究を開始した．まず，ビスマス光学材料設計のガイドラインの確立とビスマスを発光中心とする新規長残光蛍光体材料の開発に取り組んだ．既存蛍光体材料の性能を上回る新材料を開発するためには，材料の電子構造や結晶構造と欠陥の種類と発光機構に関する系統的理解が重要であり，高い量子効率ポテンシャルを有し，波長が可変であることから，ビスマス長残光蛍光体材料は，新規発光プローブを含めた幅広い照明分野で次世代の長残光蛍光体開発に対して新規開拓分野を切り開くことになると見込まれる．平成29年度は，5ヶ月間弱の研究期間であったが，ビスマス酸化物を主成分とするいくつかの蛍光体の合成を行い，蛍光スペクトル特性，蛍光寿命，熱ルミネッセンス，長残光減衰曲線の測定を行った．成果の一部は，北九州国際会議場で開催された，第5回Global Conference on Polymer and Composite Materials (PCM 2018)において口頭発表を行い，Best Oral Presentation賞を受賞した．同会議は4日間にわたりナノ材料に関する7つのセッションからなるもので，Back氏は 「Nanomaterials and Nanocomposite」セッションにおいて「 Luminescent Lanthanide doped Bi2SiO5/g-SiO2 Core/Shell Nanocomposite for Biological and High Temperature Sensing」と題する講演を行った結果，最優秀口頭発表を行った1名のみに与えられる同賞に選ばれた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度は，5ヶ月間弱の研究期間であったが，ビスマス酸化物を主成分とするいくつかの蛍光体の合成を行い，蛍光スペクトル特性，蛍光寿命，熱ルミネッセンス，長残光減衰曲線の測定を行った．成果の一部は，北九州国際会議場で開催された，第5回Global Conference on Polymer and Composite Materials (PCM 2018)において口頭発表を行い，Best Oral Presentation賞を受賞した．同会議は4日間にわたりナノ材料に関する7つのセッションからなるもので，Back氏は 「Nanomaterials and Nanocomposite」セッションにおいて「 Luminescent Lanthanide doped Bi2SiO5/g-SiO2 Core/Shell Nanocomposite for Biological and High Temperature Sensing」と題する講演を行った結果，最優秀口頭発表を行った1名のみに与えられる同賞に選ばれた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，Bi添加材料の中で有望な組成材料について，分光学データに基づき作成した真空基準結合エネルギー図に基づいて，電子／ホールトラップ中心となり得るイオンを共添加した試料を作製する．Bi2+添加材料については以下の2種類の方法で2価を安定化する.(i)還元雰囲気化での焼成と(ii)安定な酸化還元ペア共添加剤によるBi2+の安定化(例；Bi3+ + Cr3+ <-> Bi2+ + Cr4+)，である．また化学的環境（配位数，共有結合性，結合分極率，有効電荷）のBiエネルギー準位と結晶場分裂に対する大きな影響力を考慮に入れて，Bi2+やBi3+の複合アニオン(例えばオキシナイトライド）化合物中における安定化にも挑戦する．熱ルミネッセンスグロー曲線の測定とその波長－温度2次元プロット整理を行うこと，電子スピン共鳴測定を行うことにより，トラップ種類と準位の分布を調べる．また長残光スペクトル，同減衰曲線，同励起スペクトルの測定も行う．さらにいくつかの化合物で観測された，(i)金属間電荷移動状態の本質や(ii)Bi3+の孤立電子対の立体化学的歪みの結晶場に対する影響についても調査する．以上を遂行するために低温(10K)での分光測定，シンクロトロン施設への申請によるX線吸収分光の測定も行う．また成果発表のため，国際会議への参加渡航も予定している．
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