| 研究課題/領域番号 |
21K14407
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
藤村 卓也 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 助教 (80757063)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 層状化合物 / ナノスクロール / 歪み / 発光 / 遷移金属 / スクロール / 層状複水酸化物 / 希土類 / 光物性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナノシート状化合物は条件によりシートが巻き上がったナノスクロールへと変化する。ナノスクロールが形成されると、ナノシートの外側と内側では長さが異なることになり、結晶骨格内に構造的な歪みが生じることが想像できる。希土類イオンの発光特性が結晶場の影響を受けることを考慮すると、スクロール化やスクロールの構造(内径や壁面間距離)変化により希土類含有ナノシートの発光特性の変化を誘発・制御できると考えられる。本研究ではスクロール中に生じた歪みの状態とナノシート結晶中にドープした希土類イオンの発光特性との相関関係を明らかとする。また外部刺激で誘発される形態変化により発光特性が変化する新規物質の創製を目指す。
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| 研究成果の概要 |
厚み1 nm程度ナノシートが巻き上がった構造を持つナノスクロールは、スクロールの外側と内側でその長さが異なるため結晶骨格内に構造的な歪みが生じ、さらにはその曲率に依存して歪みの大きさが変化すると予想される。本研究ではナノスクロール中に生じた歪みを利用した光吸収・発光特性の制御が可能であることを実験的に示すことを目的とし、発光性イオンを賦活剤としたイオン交換性ナノスクロールを合成した。層間対イオンの交換により壁間距離が変化するとともに、極大吸収波長および発光スペクトルが変化することを明らかとした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
酸化物結晶中にドープされた遷移金属は結晶構造により光吸収・発光波長のチューニングが可能である。一般にこれらの波長チューニングにおいては適切な母体となる結晶の探索が必要となるが、本研究では二次元状ナノシートの特徴を活かし、比較的ソフトな反応であるイオン交換反応により光吸収・発光波長が制御可能であることを見出した。また当該機構は層状化合物が元来持つイオン交換特性に加え、形状制御によりイオンセンサーやイオン交換を可視化するインジケーター(水処理施設等で用いられるイオン交換カラムにおける反応の進行・再生の可視化、破過の事前予知など)としての機能を付与できる可能性を示している。
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