無容器法による希土類酸化物を主成分とする超高屈折率低分散ガラスの合成と構造解析

• 研究課題/領域番号: 25410236
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 増野 敦信 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (00378879)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: ニューガラス / ホウ酸ガラス / アッベ数 / 光学ガラス / ガラス構造 / 局所構造 / ガラス形成能 / ガラス形成則 / 高屈折率 / X線回折 / 中性子回折 / ラマン散乱

研究成果の概要

本研究では，これまでガラス化しないとされていた希土類酸化物を主成分とした組成のガラスを合成し，その光学特性の評価と構造解析を行った．
無容器法を用いることで，La2O3を主成分としたLa2O3-Nb2O5系ガラス，La2O3-B2O3系ガラスの合成に成功した．いずれのガラスも屈折率が1.9以上の高い値を有しており，かつ非常に小さな波長分散特性を示していた．物性データから得られた光学的パラメータやNMRなどの構造解析から得られた構造情報から，これらの希土類酸化物を主成分とするガラスは，その特性の起源や形成メカニズムにおいて，ネットワークといった従来の考えでは捉えられないことを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Higher refractive index and lower wavelength dispersion of SiO2 glass by structural ordering evolution via densification at a higher temperature (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, N. Nishiyama, F. Sato, N. Kitamura, T. Taniguchi, H. Inoue
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 6 号: 23 ページ: 19144-19149
  • DOI: 10.1039/c5ra25106k
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Er3+ infrared fluorescence affected by spatial distribution synchronicity of Ba2+ and Er3+ in Er3+-doped BaO-SiO2 glasses (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, H. Inoue, Y. Saito
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 6 号: 2 ページ: 025220-025220
  • DOI: 10.1063/1.4942978
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Scattering Measurements of Disordered Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kohara, K. Ohara, H. Tajiri, C. Song, O. Sakata, T. Usuki, Y. Benino, A. Mizuno, A. Masuno, J. T. Okada, T. Ishikawa, S. Hosokawa
  • 雑誌名: Z. Phys. Chem. 巻: 230 号: 3 ページ: 339-368
  • DOI: 10.1515/zpch-2015-0654
  • NAID: 120006697258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crack-resistant Al2O3-SiO2 glasses (2016)
  • 著者名/発表者名: G. A. Rosales-Sosa, A. Masuno, Y. Higo, H. Inoue
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 23620-23620
  • DOI: 10.1038/srep23620
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 大過冷却融液から結晶化した準安定相六方晶鉄酸化物 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信，馬込栄輔，森吉千佳子
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 58
  • NAID: 130005159760
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expansion of the Hexagonal Phase-Forming Region of Lu1－xScxFeO3 by Containerless Processing (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, A. Ishimoto, C. Moriyoshi, H. Kawaji, Y. Kuroiwa, H. Inoue
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 54 号: 19 ページ: 9432-9437
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b01225
  • 査読あり
• [雑誌論文] A complete solid solution with rutile-type structurein SiO2-GeO2 system at 12 GPa and 1600°C (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Kulik, N. Nishiyama, A. Masuno, Y. Zubravichus, V. Murzin, E. Khramov, A. Yamada, H. Ohfuji, H.-C. Wille, T. Irifune, T. Katsura
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 巻: 98 号: 12 ページ: 4111-4116
  • DOI: 10.1111/jace.13859
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High Elastic Moduli of a 54Al2O3-46Ta2O5 Glass Fabricated via Containerless Processing (2015)
  • 著者名/発表者名: G. A. Rosales-Sosa, A. Masuno, Y. Higo, H. Inoue, Y. Yanaba, T. Mizoguchi, T. Umada, K. Okamura, K. Kato, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 15233-15233
  • DOI: 10.1038/srep15233
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ガラスにならないZrO2融体の原子・電子構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小原真司，増野敦信，水野章敏，岡田純平，石川毅彦
  • 雑誌名: NEW GLASS 巻: 116 ページ: 28-31
• [雑誌論文] Containerless solidification of undercooled SrO-Al2O3 binary melts (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Kato, A. Masuno, H. Inoue
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 17 号: 9 ページ: 6495-6500
  • DOI: 10.1039/c4cp05861e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal stability, optical transmittance and refractive index dispersion of La2O3-Nb2O5-Al2O3 glasses (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshimoto, A. Masuno, H. Inoue, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 巻: 98 号: 2 ページ: 402-407
  • DOI: 10.1111/jace.13310
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 無容器法による超高屈折率ガラスの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 雑誌名: 化学と教育 巻: 63 ページ: 8-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological Engineering of Glass for Modulating Chemical State of Dopants (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Zhou, Q. Guo, H. Inoue, Q. Ye, A. Masuno, B. Zheng, Y. Yu, J. Qiu
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 26 号: 47 ページ: 7966-7972
  • DOI: 10.1002/adma.201403256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic and electronic structures of an extremely fragile liquid (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kohara, Jaakko Akola, Leonid Patrikeev, Matti Ropo, Koji Ohara, Masayoshi Itou, Akihiko Fujiwara, Jumpei Yahiro, Jumpei T. Okada, Takehiko Ishikawa, Akitoshi Mizuno, Atsunobu Msauno, Yasuhiro Watanabe, Takeshi Usuki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/ncomms6892
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 新しい高温対応コンデンサ材料の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 雑誌名: セラミックデータブック2014/15 巻: 42 ページ: 138-142
• [雑誌論文] 無容器プロセスの新しい展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上博之，増野敦信
  • 雑誌名: 化学 巻: 69 ページ: 70-71
• [雑誌論文] Adiabatic small polaron hopping in K2O-WO3-Nb2O5-P2O5 glasses (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Oliva, A. Masuno, H. Inoue
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 255 ページ: 56-59
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2013.12.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] 無容器浮遊法による超高屈折率ガラスの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 巻: 61 号: 1 ページ: 11-17
  • DOI: 10.2497/jjspm.61.11
  • NAID: 130003393301
  • ISSN: 0532-8799, 1880-9014
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超高屈折率ガラス (2014)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 雑誌名: 工業材料 巻: 62 ページ: 70-71
• [雑誌論文] Surface characterization of silica glass substrates treated by atomic hydrogen (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Inoue, A. Masuno, Y. Zhang, F. Utsuno, K. Koya, A. Fujinoki, H. Kawazoe
  • 雑誌名: Materials Characterization 巻: 86 ページ: 283-289
  • DOI: 10.1016/j.matchar.2013.10.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization of metastable ferroelectric Ba12xCaxTi2O5 by breaking Ca-site selectivity via crystallization from glass (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, C. Moriyoshi, T. Mizoguchi, T. Okajima, Y. Kuroiwa, Y. Arai, J. Yu, H. Inoue, Y. Watanabe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 3010-3010
  • DOI: 10.1038/srep03010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weak ferromagnetic transition with dielectric anomaly in hexagonal Lu0.5Sc0.5FeO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, A. Ishimoto, C. Moriyoshi, N. Hayashi, H. Kawaji, Y. Kuroiwa, H. Inoue
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 号: 20 ページ: 11889-11894
  • DOI: 10.1021/ic401482h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drastic connectivity change in high refractive index lanthanum niobate glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, S. Kohara, A. C. Hannon, E. Bychkov, H. Inoue
  • 雑誌名: Chemistry of Material 巻: 25 号: 15 ページ: 3056-3061
  • DOI: 10.1021/cm401236s
  • 査読あり
• [雑誌論文] The local structure and vibrational properties of BaTi2O5 glass revealed by a molecular dynamics simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Inoue, A. Masuno, S. Kohara, Y. Watanabe
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 117 号: 22 ページ: 6823-6829
  • DOI: 10.1021/jp401730f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic Scale Identification of Individual Lanthanide Dopants in Optical Glass Fiber (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mizoguchi, S. D. Findlay, A. Masuno, Y. Saito, K. Yamaguchi, Y. Ikuhara, and H. Inoue
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 号: 6 ページ: 5058-5063
  • DOI: 10.1021/nn400605z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Network topology for the formation of solvated electrons in binary CaO-Al2O3 composition glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Akola, S. Kohara, K. Ohara, A. Fujiwara, Y. Watanabe, A. Masuno, T. Usuki, T, Kubo, A, Nakahira, K. Nitta, T, Uruga, J. K. R. Weber, C. J. Benmore
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 110 号: 25 ページ: 10129-10134
  • DOI: 10.1073/pnas.1300908110
  • 査読あり
• [雑誌論文] アルミン酸カルシウムガラスにおける溶媒和電子の形成を促すかご状構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小原真司，尾原幸治，増野敦信，臼杵毅
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 55 号: 6 ページ: 356-361
  • DOI: 10.5940/jcrsj.55.356
  • NAID: 130003386014
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • 査読あり
• [学会発表] 無容器法による新規酸化物の合成とその機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成27年度秋季大会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] 修飾酸化物を多く含む二元系ホウ酸ガラスの物性と構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信，井上博之
  • 学会等名: 第56回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: ウインクあいち（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-12
• [学会発表] 無容器プロセッシングにより合成した新規機能性ガラスの物性と構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会高温プロセス部会ノーベルプロセッシングフォーラム
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] Local structure around Er atoms in oxide glasses investigated by EXAFS and MD simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 発表場所: エポカルつくば（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Containerless Solidification of Undercooled SrO-Al2O3 Binary Melts (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, K. Kato, H. Inoue
  • 学会等名: ICG annual meeting
  • 発表場所: バンコク（タイ）
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] 無容器法により作製したガラスおよび高密度ガラスの物性と構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: SPRUC地球惑星科学研究会・高圧物質科学研究会・機能性材料ナノスケール原子相関研究会合同研究会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県春日市）
  • 年月日: 2015-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] Optical and structural properties of densified silica glasses (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno
  • 学会等名: Workshop on Advanced Glasses with New Functionalities
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2015-08-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 無容器法が拓く新しいガラスの科学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: 日本セラミックス協会ガラス部会夏季若手セミナー
  • 発表場所: メルパルク松山（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2015-08-02
  • 招待講演
• [学会発表] 無容器法によるガラスの合成とその機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: 第113回ニューガラスセミナー
  • 発表場所: 日本ガラス工業センター（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-07-07
  • 招待講演
• [学会発表] Optical properties of permanently densified silica glass (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, N. Nishiyama, F. Sato, T. Taniguchi, H. Inoue
  • 学会等名: The 2015 Joint Meeting of DGG-ACerS GOMD
  • 発表場所: マイアミ（アメリカ）
  • 年月日: 2015-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] 浮遊させたSrO-Al2O3大過冷却液体からの凝固過程 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信，加藤克佳，井上博之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] Functional metastable phase formation from undercooled melt by containerless processing (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno
  • 学会等名: EMN Meeting on Ceramics 2015
  • 発表場所: FL, USA
  • 年月日: 2015-01-26 – 2015-01-29
  • 招待講演
• [学会発表] Functional oxide glasses prepared by a levitation technique (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno
  • 学会等名: The 31th International Korea-Japan Seminar on Ceramics (KJ-Ceramics 31)
  • 発表場所: Changwon, Korea
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] 高密度シリカガラスの光学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信，西山宜正，佐藤史雄，谷口尚，井上博之
  • 学会等名: 第55回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] 無容器法が広げるガラスの世界 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: NGF若手懇談会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-10-09
  • 招待講演
• [学会発表] Glass formation and physical properties of La2O3-Nb2O5-B2O3 high refractive index glasses prepared by containerless processing (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, H. Inoue
  • 学会等名: the 12th ESG Conference
  • 発表場所: Parma, Italy
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] Er3+を添加したBaO-SiO2ガラスにおけるEr3+周囲の局所構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増野敦信，井上博之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Optical properties of La2O3-B2O3 binary glasses prepared by containerless processing (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, T. Iwata, H. Inoue, Y. Watanabe
  • 学会等名: 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD
  • 発表場所: Aachen, Gemarny
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-30
• [学会発表] Transparent and high refractive index La2O3-WO3 glasses prepared by containerless processing (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, K. Yoshimoto, H. Inoue, Y. Watanabe
  • 学会等名: the 23rd International Congress on Glass
  • 発表場所: Prague, the Czech Republic
• [学会発表] Structure of high refractive index La2O3-Nb2O5 glasses prepared by containerless processing (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Masuno, S. Kohara, H. Inoue
  • 学会等名: 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] 無容器法で合成した高充填密度ガラスの機械的性質
  • 著者名/発表者名: 増野敦信，グスターボ ロサレス，井上博之，金 兌現，松本和也，小島誠治
  • 学会等名: 応用物理学会2014春季講演会シンポジウム「割れないガラス」の最先端研究動向と新たな展開
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 招待講演
• [学会発表] 無容器法による機能性準安定酸化物の合成
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: JAIST-SPring-8連携講座シンポジウム「量子ビームを用いたマテリアルサイエンスの最前線」
  • 発表場所: 北陸先端科学技術大学院大学
  • 招待講演
• [学会発表] 無容器法により合成した機能性酸化物ガラスの構造と物性の相関
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: SPRUC拡大研究会・SPring-8利用ワークショップ
  • 発表場所: SPring-8
  • 招待講演
• [学会発表] 高温対応可能なセラミックスコンデンサー用素材の開発
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: &Techセミナー「MLCC向けチタン酸バリウムおよび酸化チタン粉体の粒子の超微粉化、粒径調整、高誘電率化」
  • 発表場所: 川崎
  • 招待講演
• [学会発表] 無容器浮遊法により合成した機能性酸化物の特性と構造
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: セントラル硝子株式会社 社内セミナー
  • 発表場所: 松阪
  • 招待講演
• [学会発表] XAFSによる非晶質相と準安定結晶相の局所構造解析
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: 第16回XAFS討論会
  • 発表場所: 東京大学
  • 招待講演
• [学会発表] 無容器浮遊法による機能性酸化物の合成
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: 日本電気硝子株式会社 社内セミナー
  • 発表場所: 大津
  • 招待講演
• [学会発表] 無容器浮遊法による超高屈折率ガラスの開発
  • 著者名/発表者名: 増野敦信
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成25年度春季講演大会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [備考] 超高弾性率ガラスの開発に成功 －無色透明で、薄くても丈夫なニューガラス－
  • URL: http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/publication/topics/2015/20151016press1.pdf
• [備考] 東京大学生産技術研究所井上研究室
  • URL: http://www.vitreous.iis.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [備考] 超高屈折率のカギは常識を覆すガラス構造にあり
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_250803_j.html
• [備考] 新しい高温対応コンデンサ用材料の開発に成功
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_251022_j.html
• [備考] 光ファイバーの中のレアアースが観えた！
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_250530_j.html
• [備考] 超高屈折率のカギは常識を覆すガラス構造にあり －超高屈折率ガラス開発へ新たな道－
  • URL: http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2013/130803/
• [備考] 超高屈折率ガラスを開発
  • URL: http://commune.spring8.or.jp/finding/140114.html
• [産業財産権] シリカガラスの製造方法 (2014)
  • 発明者名: 佐藤史雄，増野敦信，谷口尚，西山宜正
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-11-12
• [産業財産権] 光学ガラス (2014)
  • 発明者名: 佐藤史雄，井上博之，増野敦信
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-06-25
• [産業財産権] 光学ガラス (2014)
  • 発明者名: 佐藤史雄，井上博之，増野敦信
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-06-25