2021 Fiscal Year Annual Research Report
有機無機ペロブスカイトナノ粒子を利用した新規放射線誘起蛍光体の開発
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21H03733
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
河野 直樹 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (60800886)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳田 健之 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20517669)
篠崎 健二 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10723489)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 励起子 / シンチレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、多孔質ガラスに有機無機ペロブスカイト型化合物を導入した新規複合材料を創製し、その光学特性及び放射線応答性を評価する。材料作製と特性評価を通じて、当該材料の大容量高速応答シンチレータへの応用検討を行う。本年度は、三次元有機無機ペロブスカイト型化合物を、様々な孔径を有する多孔質ガラスに導入した複合材料を作製し、その光学特性を調べることで、多孔質ガラスの孔内に材料を閉じ込めることによって生じる光学特性変化が、量子サイズ効果に由来することを検証することを目標とする。多孔質ガラスの孔径サイズを制御することによって、吸収特性や光励起時の発光特性が大きく変化することが、MAPbCl3（MA:メチルアミン）及びMAPbBr3を導入した複合材料において確認できた。特に、MAPbBr3を導入した複合材料において、孔サイズの減少により、励起子吸収ピークや励起子発光ピークが劇的に短波長側にシフトすることがわかった。さらに、低温下の発光特性を解析した結果、孔径サイズの違いにより、励起子束縛エネルギーの変化が生じることが示唆された。吸収特性及び発光特性の結果から、量子サイズ効果に起因すると考えられる光学特性変化を観測することができた。さらに、室温下における光励起時の寿命を調べた結果、MAPbCl3、MAPbBr3を多孔質ガラスに導入したそれぞれの複合材料が数ナノ秒オーダーの短い寿命を示すことを確認した。よって、当該複合材料の大容量高速応答性シンチレータへの応用可能性が示された。
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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
初年度は、多孔質ガラスに三次元有機無機ペロブスカイト型化合物を導入することで、多孔質ガラスの孔内に材料を閉じ込めることによって生じる光学特性変化が、量子サイズ効果に由来することを検証することを目標としていた。室温下の吸収特性や、室温から低温下における発光特性を調べた結果、量子サイズ効果に由来すると示唆される光学特性現象を観測することに成功した。以上の結果から、当初の予定をおおむね達成した状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、様々な孔径を有する多孔質ガラスに三次元有機無機ペロブスカイト型化合物を導入した複合材料を作製し、その放射線応答性を調べることによって、大容量高速応答シンチレータの応用検討を行う。具体的には、Ｘ線励起時におけるシンチレーションスペクトルやガンマ線励起時におけるパルス波高スペクトル、Ｘ線励起時のシンチレーション時間プロファイルの測定を行うことで、放射線励起時における発光量や発光寿命の評価を行う。さらに、本年度は三次元有機無機ペロブスカイト型化合物に限らず、様々な次元性を有する有機無機ペロブスカイト型化合物を多孔質ガラスに導入した複合材料を作製し、その基礎光学特性の評価を行う。室温下における吸収スペクトルや、室温下から低温下における発光スペクトルや発光時間プロファイルを測定にすることによって、様々な次元性を有する有機無機ペロブスカイト型化合物の多孔質ガラスの孔内への導入に伴う発光特性への影響を調べる。
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