2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Fluorochromic Inorganic Materials and Their Application to Fluorescence Sensing Systems
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20K05670
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
藤原 忍 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (60276417)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 蛍光体 / 希土類元素 / フルオロクロミズム / 光物性 / 表面科学 / イメージング / 化学センサ / 蛍光センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
希土類蛍光体材料におけるフルオロクロミズム（FC）の発現とその応用に向けて、最終年度は総括的な立場と今後につながる創造的な立場の双方から研究を進めた。総括として、これまでに開発してきた蛍光体のFC機能をさらに高めていくことを目指し、Ptナノ粒子担持Y2WO6:Eu3+多孔質薄膜の低温水素ガス応答性の向上、多孔質Gd2O3:Eu3+粒子合成における金属－有機構造体前駆粒子の形態・サイズ制御と単分散化、多孔質CaTiO3:Pr3+球状マイクロ粒子の合成プロセスの最適化による発光強度と酸化還元応答性の同時改善、ナノ構造CeO2:Sm3+膜の膜厚制御による電気化学的応答性の向上、以上4つの下位研究に取り組み、それぞれほぼ期待通りの成果を得た。
創造的立場としては、従来の発光・消光の繰り返しによるFCではなく、発光色の変化によるFC機能の実現に向けて研究を開始した。具体的には蛍光体粒子の表面を別の色に発光する層状水酸化物で修飾し、さらに層間に種々の化学種を挿入・脱離させることで水酸化物側の発光特性の変化を引き出すことを試みている。最近になって良好なデータを出せるようになり、今年度（2024年度）も引き続き研究を進める。
最後に、補助事業期間全体を通しては、10種類以上の母体結晶と4種類の希土類イオンの組み合わせを検討し、実際の蛍光体材料合成にも工夫を凝らして、実用上有利な形状や性能を有するFC機能材料を開発することが出来ている。なかでも水素センサや重金属イオンセンサとして使えるFC材料は、近い将来、エネルギー・環境材料としての活用が期待されるため、今後も自身の中心的な研究課題として注力していきたい。
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