Development of luminescence materials for radiation measurements using organic-inorganic hybrid nanocrystals

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03733
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: Kawano Naoki 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (60800886)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 篠崎 健二 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10723489) ; 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)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 励起子 / シンチレータ / 量子井戸 / ガラス

Outline of Final Research Achievements

A scintillator is a luminescence material that can convert high radiation into low energy photons, and it has been used in many fields such as high energy physics. To develop a large volume scintillator with a fast response, we fabricated a hybrid material with a nano porous glass and an organic-inorganic perovskite-type compound. The investigation on the optical properties of the material with a 3-deminsional structure suggested that the change in the exciton properties probably due to quantum size effect was observed. Furthermore, we synthesized the materials with various organic-inorganic perovskite-type compounds. Translucent materials were obtained, and free exciton emissions from the materials were observed.

Free Research Field

放射線科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

量子ナノ構造を有する材料は、独特な光学特性を示すことがこれまでの研究で報告されているが、大容量の材料を作製することが困難であった。今回、有機ペロブスカイト型化合物と多孔質ガラスの複合材料を作製し、その発光特性を評価した。その結果、当該材料から量子サイズ効果を受けた励起子の発光を観測できた。当該材料は大容量高速応答シンチレータとして、医療機器や高エネルギー物理学での分光測定などに応用できる可能性がある。さらに、多孔質ガラスに3次元有機ペロブスカイト型化合物を導入した材料の光物性評価の結果、多孔質ガラスのナノサイズの孔に起因すると示唆される励起子特性変化を観測することができた。