2016 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of new function of optically active ions having specific oxygen coordination in silica glass
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26620200
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
赤井 智子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 無機機能材料研究部門, グループ長 (00356338)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高羽 洋充 工学院大学, 先進工学部, 教授 (80302769)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | シリカ / ポーラスガラス / Cu / XAFS / 量子化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属を多孔質ガラスにドープして焼成して得られる金属周囲のひずんだ構造と電子状態の相関を調べる手法を確立するために、量子化学計算によるXANES計算とEXAFSの比較を行った。本年度は、前年度までの量子化学計算の結果を詳細に検証するために、Cuをドープして600-1000℃でそれぞれ焼成した蛍光ガラスを作製し、Cu K-edge XAFSスペクトルの測定を行った。各温度でのEXAFSスペクトルのフーリエ変換を比較したところ、焼成温度が高くなるに従ってCu-Oに起因するピークの強度が減少し、XANESスペクトルが示唆したようにCu周囲の酸素配位が大きくひずんでいることが示唆された。昨年度、シリカの4～10員環の中にCuを配置し、量子化学計算によって安定構造を探し、その中でXANESスペクトルを定性的に再現する構造モデルを探索した結果、８員環のボート型構造がXANESスペクトルの強いプレエッジを再現するモデルとして提案されていた。その構造モデルからFEFFプログラムを用いてEXAFSスペクトルを計算したところ、パラメーターの任意性はあるが実験から得られたEXAFSスペクトルが説明できる可能性が高く、ボート型８員環モデルは妥当なモデルと考えられた。量子化学計算から求めた電子状態密度からｄ軌道とｓ軌道、ｐ軌道が混成していた。禁制遷移のｄ軌道に許容遷移のｐ軌道が混成することで、遷移確率が向上し、高い発光効率が得られたものと考えられる。量子化学計算を用いて光遷移スペクトルの計算を行ったが実験を再現するスペクトルは得られなかった。これは、励起状態の扱いが困難であることによると考えられ、光吸収、発光によるモデルの検証は現段階では難しいと考えられる。
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