2021 Fiscal Year Research-status Report
Single Crystal Investigation of Triboluminescence
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19K15519
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大曲 駿 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (20836473)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トリボルミネッセンス / 希土類錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究テーマではトリボルミネッセンス（結晶を粉砕して発光する現象）を単一結晶レベルで観測し、そのメカニズムを解明することを目的としている。本目的を達成するために原子間力顕微鏡と蛍光顕微鏡のハイブリッド顕微鏡を提案している。具体的には、原子間力顕微鏡によってミクロ単結晶を粉砕し、その発光の様子の観察を試みる。使用する試料は発光スペクトルが特徴的でアーティファクトの可能性が低いEu錯体を用いる。
去年度では強いトリボルミネッセンスを示すEu配位高分子である[Eu(hfa)3dpf]nを用いたが、ミクロレベルでトリボルミネッセンスは観測されなかった。そこで、本年度ではトリボルミネッセンスを示す希土類錯体の代表例であるEu(tta)3phenを用い、再現性を検討した。
その結果、Eu(tta)3phenでも同様にトリボルミネッセンスは観測されなかった。原子間力顕微鏡によるForce Curve（試料に探針を押し付けた距離に対する印加された力）より、前述の配位高分子と同様に、瞬間的に粉砕されるのではなく、プラスチック変形のような挙動を示していることが分かった。また、探針によって圧力をかけて粉砕するのではなく、スクラッチをする手法でもトリボルミネッセンスは観測されなかった。以上のことより、希土類錯体はミクロレベルではトリボルミネッセンスを示さない可能性が示唆された。
ここで得られた知見は新しく、トリボルミネッセンスはミクロとマクロで大きく挙動が異なることを意味する。
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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
本研究課題での最終目標は、トリボルミネッセンスのミクロレベルでの観察・定量評価方法の確立とメカニズム解明を目的としている。前者の観察と定量評価については、トリボルミネッセンスが観測されなかったため、遅れていることになる。
しかし、後者のメカニズム解明に関しては大きな進展が見られた。前年度、前々年度で使用したEu配位高分子のみならず、別のEu錯体でも同様にトリボルミネッセンスが観測されなかった。また、試料の粉砕方法を工夫しても観測されなかった。つまり、ミクロレベルでトリボルミネッセンスが観測されないことについて再現性が高いことを示唆している。これは、こまで明らかにされていなかった重要な知見であり、メカニズム解明に貢献すると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の通り、現在2種類のEu錯体についてトリボルミネッセンスのミクロ観察を試みても、いずれの試料においてもトリボルミネッセンスは観測されなかった。今後は様々な（トリボルミネッセンスを示す）結晶系を有するEu錯体について同様の検討を行い、トリボルミネッセンスが観測されないことを検証する。
また、結晶の力学的な挙動がマクロとミクロで異なることを踏まえ、トリボルミネッセンスに関与するとされている圧電効果（応力に対して）について、これがミクロレベルでも適応できるかを検証する。ここでは、原子間力顕微鏡に備わっている圧電応答力顕微鏡（試料に電圧を印加して圧電効果を測定する方法）の測定を行う。
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| Causes of Carryover |
トリボルミネッセンスがミクロレベルで観測されなかったことにより、本来必要だった経費を使用する必要が無くなった。次年度では、逆にトリボルミネッセンスがミクロレベルでは観測できないことを実証する為に実験を行う。
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