ガラス構造と内部応力を利用した結晶化ガラスエンジニアリングの構築

• 研究課題/領域番号: 16K18233
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 篠崎 健二 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, 研究員 (10723489)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: ガラス / 結晶化 / ガラスセラミックス / 応力誘起 / 格子欠陥 / ナノ結晶 / 蛍光 / 長残光 / 酸フッ化物 / アップコンバージョン / 結晶化ガラス / 無機工業化学 / 結晶成長 / 結晶工学 / 光物性

研究成果の概要

ガラスの結晶化により誘起される応力や欠陥、またはガラスの構造を利用することで、析出結晶相や形態、機能を制御することを目的に研究を行った。例えば典型的な蛍光結晶や蓄光結晶をガラス状態を経由して合成することで、蛍光シフトや高温相析出に成功した。また、ガラス構造の設計に基づき、ホウ酸塩をベースとする新規のBaF2ナノ結晶化ガラスを開発した。ナノ結晶の粒子径を8nmに低減することで、ガラスと同等の高い透明性が得られた。また、熱処理結晶化によりBaF2の低フォノンエネルギーに由来して、優れたアップコンバージョン特性が得られた。

研究成果

• [国際共同研究] Coe College(米国)
• [雑誌論文] Control of self-powdering phenomenon in ferroelastiic beta'-Gd2(MoO4)3 crystallization in boro-tellurite glasses (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kotaka, T. Honma, T. Komatsu, K. Shinozaki, M. Affatigato, R. Müller
  • 雑誌名: Journal of Non-Crystalline Solids 巻: 印刷中 ページ: 85-92
  • DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2017.12.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tb 3+ -doped BaF 2 -Al 2 O 3 -B 2 O 3 glass and glass-ceramic for radiation measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Okada Go、Shinozaki Kenji、Komatsu Takayuki、Kawano Naoki、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Non-Crystalline Solids 巻: - ページ: 101-105
  • DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2018.02.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescence of Ce 3+ in aluminophosphate glasses prepared in air (2018)
  • 著者名/発表者名: Masai Hirokazu、Shinozaki Kenji、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Ina Toshiaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 195 ページ: 413-419
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2017.11.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterizations of Pr-doped Yb 3 Al 5 O 12 single crystals for scintillator applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Yasuki、Shinozaki Kenji、Igashira Takuya、Kawano Naoki、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Solid State Sciences 巻: 78 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2018.02.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation and VUV-excited photoluminescence of europium-doped BaF2?Al2O3?B2O3 glasses (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki Kenji、Fujimoto Yutaka、Okada Go、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki、Akai Tomoko、Koshimizu Masanori、Asai Keisuke
  • 雑誌名: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 巻: 印刷中 号: 14 ページ: 11824-11829
  • DOI: 10.1007/s10854-018-9282-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of photoluminescence of glass phosphor by nanoimprint of moth-eye structure (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji SHINOZAKI, Ryosuke KAMAKURA, Shunsuke MURAI, Toshiyuki MIHARA, Naoyuki KITAMURA, Yuki KAWACHIYA, Katsuhisa TANAKA, Tomoko AKAI
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 125 号: 10 ページ: 766-769
  • DOI: 10.2109/jcersj2.17069
  • NAID: 130006110742
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly efficient red-emitting BaMgBO3F:Eu3+,R+ (R: Li, Na, K, Rb) phosphor for near-UV excitation synthesized via glass precursor solid-state reaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki Kenji、Akai Tomoko
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 9 ページ: 092601-092601
  • DOI: 10.7567/jjap.56.092601
  • NAID: 210000148264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiophotoluminescence in Sm-doped BaF2-Al2O3-B2O3 glass-ceramics (2017)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Kenji Shinozaki, Takayuki Komatsu, Safa Kasap, Takayuki
  • 雑誌名: RADIATION MEASUREMENTS 巻: inpress ページ: 73-78
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2016.12.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nano-crystallization and highly oriented crystal line patterning of Bi2GeO5 and Bi4Ge3O12 in Sm2O3-Bi2O3-GeO2 glasses (2017)
  • 著者名/発表者名: Yang Cunlei, Kenji Shinozaki, Tsuyoshi Honma, Takayuki Komatsu
  • 雑誌名: JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS 巻: 459 ページ: 116-122
  • DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2017.01.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long Afterglow in Hexagonal SrAl2O4:Eu2+, Dy3+ Synthesized by Crystallization of Glass and Solidification of Supercooled Melts (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Tsuyoshi Honma, Mario Affatigato, Takayuki Komatsu
  • 雑誌名: JOURNAL OF LUMINESCENCE 巻: 177 ページ: 286-289
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2016.05.013
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dielectric properties of glass-ceramics with Ba1-xY2x/3Nb2O6 nanocrystals and laser patterning of highly oriented crystal lines (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa, K. Shinozaki, T. Honma, V. Dimitrov, H.G. Kim, T. Komatsu
  • 雑誌名: JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS 巻: 452 ページ: 74-81
  • DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2016.08.024
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] フツホウ酸系BaF2透明ナノ結晶化ガラスの創製と蛍光特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 健二、小仲 凌太、赤井 智子
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Ce3+ドープ50BaF2-25Al2O3-25B2O3ガラスの構造と蛍光およびシンチレーション特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 健二、岡田 豪、河口 範明、柳田 健之、赤井 智子
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Ce添加CaF2-Al2O3-B2O3ガラスのドシメータ特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤 匠、平野 翔太郎、佐溝 隼大、岡田 豪、河口 範明、柳田 健之、篠崎 健二、正井 博和
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2018年年会
• [学会発表] （2018年度進歩賞受賞講演）ガラス構造と結合性に基づき設計された新規光機能ガラス及び結晶化ガラスの創成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 健二
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2018年年会
• [学会発表] 高ケイ酸ガラス中の希土類のシンチレーション発光 (2018)
  • 著者名/発表者名: 赤井 智子、篠崎 健二、山下 勝、岡田 豪、河口 範明、柳田 健之
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Tb-Rbドープシリカの真空紫外光及びX線励起による発光特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 赤井 智子、篠崎 健二、正井 博和、山下 勝、岡田 豪、河口 範明、柳田 健之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2018年年会
• [学会発表] 新規フツホウ酸ガラスの光学特性と放射光X線による構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 健二、尾原 幸治、赤井 智子
  • 学会等名: The 28th Meeting on Glasses for Photonics
• [学会発表] CsPO3-CsCl-CeX 3(X=Cl, Br)-Al(PO3)3系ガラスシンチレータの研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤本 裕、柳田 健之、中内 大介、加賀美 佳、篠崎 健二、越水 正典、赤井 智子、浅井 圭介
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Eu添加BaF2-Al2O3-B2O3結晶化ガラスのRPL特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田 豪、篠崎 健二、河口 範明、柳田 健之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2018年年会
• [学会発表] Mg2+およびZn2+を添加したフツホウ酸ガラスの構造および結晶化と発光特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 健二、赤井 智子
  • 学会等名: 第58回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
• [学会発表] フツホウ酸ガラス中のFの局所構造とAlおよびMgが及ぼすガラス構造への効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 健二、助永 壮平、柴田 浩幸、赤井 智子
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] フッ化物導入によるガラスの構造制御と高効率蛍光 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 健二
  • 学会等名: 第12回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
• [学会発表] 蛍光ガラスへのナノインプリンティングによる蛍光強度への効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二、三原敏行、北村直之、赤井智子
  • 学会等名: 第55回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2017-01-12
• [学会発表] Impact of stress formation on crystal structure and luminescence in glass-ceramics synthesized by crystallization of glass and supercooled melt (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Tomoko Akai, Mario Affatigato, Takayuki Komatsu
  • 学会等名: 2th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 12), including Glass & Optical Materials Division Meeting (GOMD 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tin-phosphate glass with crystal-like open structure (2017)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Sakamoto, Kenji Shinozaki, Tsuyoshi Honma, Takayuki Komatsu
  • 学会等名: 2th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 12), including Glass & Optical Materials Division Meeting (GOMD 2017)
  • 招待講演
• [学会発表] ZnO添加が及ぼすBaF2-B2O3ガラスのガラス構造および結晶化挙動への効果とアップコンバージョン特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 篠崎 健二、小仲 凌太、赤井 智子
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2018年年会
• [学会発表] Long-Persistent Luminescence of High Temperature Phase of SrAl2O4 Synthesized by Crystallization of Glass (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Mario Affatigato, Takayuki Komatsu
  • 学会等名: The 34th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
  • 国際学会
• [学会発表] Highly Efficient Photoluminescence of Eu3+, Deep UV Transmission Window, and Glass Structure in Fluoroborate Glasses with Highly Fluoride Content (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Sohei Sukenaga, Hiroyuki Shibata, Tomoko Akai
  • 学会等名: The Tenth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-10)
  • 国際学会
• [学会発表] ガラス蛍光体へのサブ波長周期パターンのナノインプリントによる反射損失の低減と発光方位の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二、鎌倉涼介、村井俊介、三原敏行、北村直之、田中勝久、赤井智子
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 横浜市
• [学会発表] 過冷却融液の結晶化によるY3Al5O12:Ceの合成と蛍光波長シフト (2017)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二、赤井智子、Mario Affatigato、小松高行
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2017年年会
  • 発表場所: 横浜市
• [学会発表] Surface deformation and indentation-induced stress in various nanocrystallized glasses (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Tsuyoshi Honma, Takayuki Komatsu
  • 学会等名: Glass & Optical Materials Division Meeting 2016
  • 発表場所: Madison (USA)
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of afterglow glass-ceramics with SrAl2O4 from SrO-Al2O3 supercooled melt (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Mikiya Kotaka, Tsuyoshi Honma, Mario Affatigato, Takayuki Komatsu
  • 学会等名: Glass & Optical Materials Division Meeting 2016
  • 発表場所: Madison (USA)
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] ガラス及び過冷却融液からの高温相SrAl2O4:Eu2+,Dy3+合成と長残光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二、赤井智子、小松高行
  • 学会等名: 日本セラミックス協会関西支部学術講演会
  • 発表場所: 大阪市
• [学会発表] 希土類添加フツホウ酸ガラスおよびナノ結晶化ガラスの蛍光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二、赤井智子、本間剛、小松高行
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟市
• [学会発表] フツホウ酸ガラスの構造と光学的特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二、赤井智子、小松高行
  • 学会等名: 応用物理学会関西支部平成28年度第1回講演会
  • 発表場所: 池田市
• [学会発表] MgF2-BaO-B2O3系フツホウ酸ガラスの構造と結晶化挙動及び光学的特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 篠崎健二、山下勝、北村直之、赤井智子、本間剛、小松高行
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第29回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 東大阪市
• [学会発表] RPL in Sm-doped BaF2-Al2O3-B2O3 glass ceramics (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Kenji Shinozaki, Takayuki Komatsu, Safa Kasap, Takayuki
  • 学会等名: 18th International Conference on Solid State Dosimetry
  • 発表場所: ミュンヘン
  • 国際学会
• [学会発表] Long Afterglow in Hexagonal SrAl2O4:Eu2+, Dy3+ Glass-ceramics Synthesized Using Levitation Melting Technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Mikiya Kotaka, Tsuyoshi Honma, Mario Affatigato, Takayuki Komatsu
  • 学会等名: International Symposium on the Science of Engineering Ceramics
  • 発表場所: 新潟市
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Highly Efficient Photoluminescence of Eu3+ in Fluoroborate Glass with Related Composition of BaMgBO3F (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Tomoko Akai, Takayuki Komatsu
  • 学会等名: CerSJ-GOMD Joint Symposium on Glass Science and Technologies
  • 発表場所: 京都
  • 国際学会
• [学会発表] High quantum yield and low concentration quenching of Eu3+ emission in fluoroborate glasses and nanocrystallized glasses (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Shinozaki, Tomoko Akai, Takayuki Komatsu
  • 学会等名: 2016 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston (USA)
• [備考] 産総研－篠崎 健二
  • URL: https://staff.aist.go.jp/k-shinozaki/
• [備考] 産総研-篠崎健二
  • URL: https://staff.aist.go.jp/k-shinozaki/
• [産業財産権] ガラス蛍光体および照明装置 (2017)
  • 発明者名: 篠崎 健二、三原 敏行、北村 直之、赤井 智子
  • 権利者名: 篠崎 健二、三原 敏行、北村 直之、赤井 智子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-250732
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] ガラス蛍光体および照明装置 (2017)
  • 発明者名: 篠崎 健二、三原 敏行、村井 俊介、田中 勝久、他
  • 権利者名: 篠崎 健二、三原 敏行、村井 俊介、田中 勝久、他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-250731
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] ガラス組成物、その製造方法、ガラス組成物を用いた蛍光体およびガラス組成物を用いた蛍光体およびガラス組成物を用いた紫外透過光学部材 (2017)
  • 発明者名: 篠崎 健二、赤井 智子
  • 権利者名: 篠崎 健二、赤井 智子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-116527
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] 化合物、それを用いた蛍光体、および化合物の製造方法 (2017)
  • 発明者名: 篠崎 健二、赤井 智子
  • 権利者名: 篠崎 健二、赤井 智子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-090952
  • 出願年月日: 2017