2015 Fiscal Year Annual Research Report
水を含んだ結晶構造を有する蛍光体の構造解析と発光メカニズムの解明
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26820292
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| Research Institution | SALESIAN POLYTECHNIC |
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Principal Investigator |
黒木 雄一郎 サレジオ工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90324003)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 銅添加ヒドロニウムアルナイト / 結晶水 / 水素結合 / 青紫色発光 / 局所構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルナイト(KAl3(SO4)2(OH)6)は、天然の鉱物であり、世界中で広く産出されている。申請者は、KをH3Oに置き換えたヒドロニウムアルナイトに銅を添加することにより、この材料が青色の発光を示す事を見出した。この物質は、母体結晶中にヒドロニウムイオン(H3O+)や水酸基(OH)の形で結晶水を多量に含む点で、他の蛍光体には無い特徴を有している。本材料において、結晶水およびそれによる水素結合が青紫色発光に重要な役割を担うことが予想される。そこで本研究では、銅添加ヒドロニウムアルナイトにおける平均的長距離構造および局所的短距離構造の解析と発光メカニズムの解明を目的とした。
平成26年度までに平均的長距離構造の解析を行った。具体的にはXRDにより得られたデータを元に、リートベルト法により結晶構造解析を行った。以上の結果から、アルナイト化合物における酸素八面体の歪を評価することに成功した。
以上の結果を踏まえ、27年度は局所的短距離構造の解析について推進した。この結果、K-アルナイトでは、波数552 cm-1に八面体の変形による振動モードが見られたのに対し、H-アルナイトでは消失することを明らかにした。この事からも、H-アルナイトはK-アルナイトと比較して，八面体の対称性が低い、すなわち歪の度合いが大きいことが示された。本材料における発光イオンはCu+であることをXPSの結果から示してきた。H-アルナイトにおけるCu+を中心とする八面体の歪は、配位子結合および水素結合の距離と直接関係すると考えられる。AサイトにおけるH3Oイオンの存在により、Bサイト（アルミニウム、および銅イオン）を中心とする八面体が歪むことで、本来禁制であるCu+の4s-3d遷移が一部許容遷移となり、青紫色の発光が発現することを明らかにした。
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