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新規近赤外長残光蛍光体の開発と生体イメージングへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18F18051
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 無機材料・物性
研究機関京都大学

研究代表者

田部 勢津久  京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (20222119)

研究分担者 XU JIAN  京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2019年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2018年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード長残光 / 蛍光体 / 近赤外光 / 希土類 / 電子トラップ / エネルギー移動 / 発光ダイオード / 近赤外 / 生体イメージング / 遷移金属 / 電子遷移
研究実績の概要

In this year, the subject is composed of two parts: (i) Optical probes for excitation-free brain imaging; (ii) Ceramic persistent phosphors toward efficient flicker suppression in alternating current (AC)-wLEDs. For (i), Fluorescence based optical imaging using NIR light is a noninvasive imaging technique, which possesses the possibility to acquire real-time data at a high speed, and allows for the time-resolved detection of in vivo dynamic processes with high spatial and temporal resolution. The wavelength region longer than 1.0um in SWIR; the 2nd (NIR-II, 1.0-1.35um) and 3rd (NIR-III, 1.5-1.8um) windows, is highly advantageous over the shorter NIR-I one because of lower scattering coefficient result in improved contrast quality, higher spatial resolution. Inspired by the energy levels of lanthanoid and transition metal ions in host matrix like garnets or perovskites, we realized long persistent luminescence (over 10 hours after ceasing external excitation) in the NIR-III window utilizing the persistent energy transfer from Cr3+ to Er3+ in GAGG garnet structure, and Cr3+ to Nd3+ LaAlO3 perovskite structure in the NIR-II window. For (ii), based on the research result in garnet-based persistent phosphors, by modifying the Ga3+ substitution in Ce3+-Cr3+ co-doped GAGG garnets, yellow persistent phosphors have been fabricated able to generate intense initial persistent luminescence to suppress the flicker effect of AC-driven LEDs. The best sample exhibits obvious flicker suppression, with flicker ~26.15% and index ~0.07 for the sinusoidal waveform.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 12件、 査読あり 12件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Venezia Ca'Foscari 大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Zhengzhou大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Chimie ParisTech (CNRS)/Universite Orleans (CNRS, CEMHTI)(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Chimie ParisTech (CNRS)(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Advance in Red-Emitting Mn4+-activated Oxyfluoride Phosphors2020

    • 著者名/発表者名
      H. Ji, Z. Zhang, J. Xu, S. Tanabe, D. Chen, R. Xie,
    • 雑誌名

      J. Inorg. Mater.

      巻: in press 号: 8 ページ: 847-856

    • DOI

      10.15541/jim20190554

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effective Ratiometric Luminescent Thermal Sensor by Cr3+‐Doped Mullite Bi2Al4O9 with Robust and Reliable Performances2020

    • 著者名/発表者名
      M. Back, J. Ueda, J. Xu, K. Asami, M. G. Brik, S. Tanabe
    • 雑誌名

      Adv. Opt. Mater.

      巻: 8 号: 11 ページ: 2000124-2000124

    • DOI

      10.1002/adom.202000124

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Uncovering the Origin of the Emitting States in Bi3+-Activated CaMO3 (M=Zr, Sn, Ti) Perovskites: Metal-to-Metal Charge Transfer versus s-p Transitions2019

    • 著者名/発表者名
      M. Back, J. Ueda, J. Xu, K. Asami, L. Amidani, E. Trave, S. Tanabe,
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 123 号: 23 ページ: 14677-14688

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b03940

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Persistent energy transfer in ZGO: Cr3+, Yb3+: a new strategy to design nano glass-ceramics featuring deep red and near infrared persistent luminescence2019

    • 著者名/発表者名
      V. Castaing, A. D. Sontakke, J. Xu, A. J. Fernandez-Carrion, C. Genevois, S. Tanabe,M. Allix, B. Viana
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys

      巻: 21 号: 35 ページ: 19458-19468

    • DOI

      10.1039/c9cp02927c

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ratiometric Luminescent Thermometers with Customized Phase-Transition Driven Fingerprintin Perovskite Oxides2019

    • 著者名/発表者名
      M. Back, J. Ueda, J. Xu, D. Murata, M. G. Brik, S. Tanabe,
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 11 号: 42 ページ: 38937-38945

    • DOI

      10.1021/acsami.9b13010

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 1.5 μm persistent luminescence of Er3+ in Gd3Al5-xGaxO12 (GAGG) garnets via persistent energy transfer2019

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, D. Murata, J. Ueda, S. Tanabe
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 10914, Optical Components and Materials XVI

      巻: 10914 ページ: 2-2

    • DOI

      10.1117/12.2505759

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Persistent luminescence instead of phosphorescence: History, mechanism, and perspective2018

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, S. Tanabe,
    • 雑誌名

      J. Lumin.

      巻: 205 ページ: 581-620

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2018.09.047

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Local coordination, electronic structure, and thermal quenching of Ce3+ in isostructural Sr2GdAlO5 and Sr3AlO4F phosphors2018

    • 著者名/発表者名
      Ji Haipeng、Xu Jian、Asami Kazuki、Ueda Jumpei、Brik Mikhail G.、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 102 号: 3 ページ: 1316-1328

    • DOI

      10.1111/jace.15985

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 1.2 μm persistent luminescence of Ho3+ in LaAlO3 and LaGaO3 perovskites2018

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, D. Murata, B. So, K. Asami, J. Ueda, J. Heo, S. Tanabe,
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 6 号: 42 ページ: 11374-11383

    • DOI

      10.1039/c8tc04393k

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tailoring Trap Depth and Emission Wavelength in Y3Al5-x GaxO12: Ce3+, V3+-Phosphor-in-Glass Films for Optical Information Storage-2018

    • 著者名/発表者名
      W. Li, Y. Zhuang, P. Zheng, T. Zhou, J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe, L. Wang, R. Xie,
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 10 号: 32 ページ: 27150-27159

    • DOI

      10.1021/acsami.8b10713

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Toward Rechargeable Persistent Luminescence for the First and Third Biological Windows via Persistent Energy Transfer and Electron Trap Redistribution2018

    • 著者名/発表者名
      Xu Jian、Murata Daisuke、Ueda Jumpei、Viana Bruno、Tanabe Setsuhisa
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 57 号: 9 ページ: 5194-5203

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b00218

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] LaAlO3:Cr3+, Sm3+: nano-perovskite with persistent luminescence for in vivo optical imaging2018

    • 著者名/発表者名
      M. Pellerin, E. Glais, T. Lecuyer, J. Xu, J. Seguin, S. Tanabe, C. Chaneac, B. Viana, C. Richard
    • 雑誌名

      J. Lumin.-

      巻: 202 ページ: 83-88

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2018.05.024

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Persistent Luminescence in Garnets: from Visible to Near-Infrared Light2020

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe,
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会 第40回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ratiometric Optical Thermometer Based on Exchange-Coupled Cr3+ paris in LaAlO32019

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe,
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2019年 年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ratiometric Optical Thermometer Based on Exchange-Coupled Cr3+ pairs in LaAlO3: Old Story Approaching New Application2019

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, D. Murata, M. Back, J. Ueda, M. Brik, S. Tanabe,
    • 学会等名
      The Eleventh International Conference on High-Performance Ceramics (CICC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1.2 μm Persistent Luminescence of Ho3+ in LaAlO3 and LaGaO3 Perovskites2019

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, D. Murata, B. So, J. Ueda, J. Heo, S. Tanabe,
    • 学会等名
      EMN Meeting on Nanoparticles 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Garnet Ceramic Persistent Phosphors toward Efficient Flicker Suppression in Remote-Type AC-wLEDs2019

    • 著者名/発表者名
      J. Xu J. Ueda, S. Tanabe
    • 学会等名
      Phosphor Safari 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Garnet ceramic persistent phosphors toward efficient flicker suppression in Remote-Type AC-wLEDs2019

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe,
    • 学会等名
      第60回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Persistent luminescence over 1000 nm in Garnets (invited)2019

    • 著者名/発表者名
      J.Xu, S.Tanabe
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Toward tunable and bright deep-red persistent luminescence of Cr3+ in garnets2018

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe
    • 学会等名
      MS&T’18
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication and Persistent Luminescence Properties of Garnet Transparent Ceramics for White LED2018

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, J. Ueda, S. Tanabe
    • 学会等名
      14th Laser Ceramics Symposium (LCS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Persistent Luminescence over 1000 nm in LaAlO3 Perovskite2018

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, D. Murata, J. Ueda, S. Tanabe
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cr3+/Nd3+ co-doped LaAlO3 perovskite phosphor: a multi-wavelength long persistent luminescence probe covering the first and second biological windows2018

    • 著者名/発表者名
      J. Xu, D. Murata, J. Ueda, S. Tanabe
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Persistent and Photostimulable Phosphors (2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 京都大学田部研究室HP

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 京都大学田部研究室HP

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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