ナノサイズゼオライト中における希土類イオンの光励起エネルギー移動過程の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15033245
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 和田 雄二 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40182985)
• キーワード: ナノゼオライト / 近赤外発光 / 振動失活 / エネルギー緩和過程制御 / 発光材料 / ネオジム / 光増感 / ケージ効果

研究概要

ゼオライト細孔内において、Nd(III)の発光を得るためには、Nd(III)の配位水を取り除く必要がある。高温加熱により配位水は脱離するが、ナノ結晶の凝集を引き起こす。本研究では、Tetramethylammonium ion(TMA^+)をカウンターカチオンとするゼオライトナノ結晶をホスト材料として選択、そのスーパーケイジ内のNd(III)の配位水を低振動エネルギー結合から成る配位子bis-(perfluoromethylsulfonyl)amide(PMS)で置換することで、有機媒体分散可能型Nd(III)強発光体の創製に成功した。また、Judd-Ofelt解析から判明したゼオライト細孔内のNd(III)の位置と発光効率との相関の明確化を試みた。TMA-nano-FAUではPMS処理によってのみNd(III)起因の発光が誘起された。Nd(III)の配位水がPMSによって的確に置換されたものと考えられる。対照的に、Na-micro-FAUでは処理温度が高温になるにつれ発光強度が増大し、PMS処理によって得られた発光を上回った。これは、配位水の熱脱離のためと考えられる。2種のゼオライトで観測された拳動の相違には、Ndd(III)のサイト選択性が起因しているもめと考えられる。PMS分子は細孔径の大きなスーパーケイジケイジを拡散する。TMA-nano-FAUでは、Nd(III)が内部のケイジへ移動することなく常にスーパーケイジに存在するので、容易な配位が達成され、この時にNd(III)に配位している水分子除去する。これがPMS処理による高効率発光誘起の要因である。

研究成果

• [文献書誌] M.Ryo, Yuji Wada 他3名: "Intrazeolite Nanostructure of Nd(III) Complex Giving Strong Near-Infrared Luminescence"J.Phys.Chem.B. 107. 11302-11306 (2003)
• [文献書誌] Y.Hasegawa 他5名: "EuO Nanocrystal Formation under ArF Laser Irradiation"Chem.Lett. 708-709 (2003)
• [文献書誌] S.Ito, 他7名: "Conductive and Transparent Multilayer Films for Low-temperature-sintering Mesoporous TiO_2 Electrode of Dye-sensitized Solar Cells"Chem.Mater. 15. 2824-2828 (2003)
• [文献書誌] S.Thongchant, 他6名: "First Observation of Faraday Effect of EuS Nanocrystals in Polymer Thin Films"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L876-L878 (2003)
• [文献書誌] S.Nakade, 他5名: "Influence of TiO_2 Nanoparticle Size on Electron Diffusion and Recombination in Dye-sensitized TiO_2 Solar Cells"J.Phys.Chem.B. 107. 8607-8611 (2003)
• [文献書誌] H.Yin, 他3名: "Large-scale and Size-controlled Synthesis of Silver Nanoparticles under Microwave Irradiation"Mater.Chem.Phys. 83. 66-70 (2003)
• [文献書誌] Yuji Wada(分担): "Morphology-Controlled Materials -Advanced Materials Processing and Characterization-"Springer-Verlag, Berlin. 18 (2003)