| Research Abstract |
本研究の最終目標は,ネイチャ-ミメティック概念を導入した環境融合プロセスにより,先端無機結晶デバイスを提案し,社会に広く普及することである。本年度は特に,これまでの研究課題を継続するとともに,最終デバイス試作なども目的とし,下記4課題に注力した。
(1)環境融合フラックスからの酸化物単結晶の低温育成(継続)
300℃以下でのフラックス結晶育成を実現するために,硝酸塩系(あるいは硝酸塩混合系)フラックスに注目し,各種酸化物結晶を育成した。硝酸リチウム,硝酸ナトリウムあるいは硝酸カリウムを組み合わせ,自形の発達したアパタイト(リン酸カルシウム)結晶を300℃以下の低温で,サイズや形状を制御して育成することに成功した。
(2)酸化物単結晶の形状・サイズ制御(継続)
本年度は特に,形状やサイズが特性にきわめて大きな影響を及ぼすリチウムイオン二次電池(LIB)正極・負極用結晶の育成に注力した。硝酸塩を主とするフラックスにて,温度プロファイルや育成時間・雰囲気を制御することで,リチウムイオン伝導性に優れたナノ/マイクロLiCoO_2結晶などを育成できた。
(3)単結晶の複合化(継続)
ポリマー・金属・ガラス表面などのさまざまな物質表面に,デバイス応用を見据えた機能性単結晶を直接形成することに成功した。具体的には,上記1のアパタイト単結晶をポリマーやチタンなどの生体親和性物質表面に直接形成できた。表面の組成や微細凹凸形状などを変化させて,結晶の成長状態(や結晶層の形成状態)を制御できた。また,アップコンバージョン特性をもつ,自形の発達したNaYF_4系単結晶をガラス表面に直接形成することにも成功した。
(4)単結晶やその複合材料の特性評価とエコデバイス試作
上記1～3の成果をもとに,アパタイト結晶複合体の吸着材料・環境浄化材料応用やバイオマテリアル応用,あるいはNaYF_4系結晶複合体の太陽電池用波長変換層応用をめざし,エコデバイスを試作した。
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