有機無機ペロブスカイトナノ粒子を利用した新規放射線誘起蛍光体の開発

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H03733
• 研究機関: 秋田大学
• 研究代表者: 河野 直樹 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (60800886)
• 研究分担者: 篠崎 健二 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10723489) ; 柳田 健之 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20517669)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 励起子 / 有機無機ハイブリッド / ガラス

研究実績の概要

本研究では、様々な孔径を有する多孔質ガラスに、低次元構造を有する有機無機ハイブリッド材料を導入した複合材料を作製し、作製した材料について光励起時およびＸ線励起時における発光特性の評価を行った。まず量子井戸構造を有する(C6H5C2H4NH3)2PbBr4を、およそ4 nm、15 nm、50 nmの孔径を有する多孔質ガラスにそれぞれ導入した複合材料を作製した。合成条件の最適化の結果、4 nmの孔径を有する多孔質ガラスを用いた際は、良好な透明性を有する複合材料の合成に成功したが、孔径が増加するに従って、透明性が減少した。さらに、孔径が増加するに従って、Ｘ線励起時の発光量が増加することがわかった。さらに、(C6H5C2H4NH3)2PbBr4にSrやBa等の異種金属元素を添加した２次元有機無機ペロブスカイト型化合物を作製し、その化合物を多孔質ガラスに導入した複合材料を作製した。SrやBa等の添加により、複合材料のＸ線励起時における発光量が増加することがわかった。SrやBa等の異種金属元素の添加により、２次元有機無機ペロブスカイト型化合物の光励起時の量子収率やＸ線励起時の発光量が増加することがすでに報告されている。異種金属添加により生じる発光量向上効果が、多孔質ガラスに導入した際にも生じていることが示唆された。加えて、SbBr3やMnBr2等を含む0次元有機無機ハイブリッド化合物を合成した後、多孔質ガラスに導入した複合材料を新たに作製した。その結果、Sb3+やMn2+イオンに由来する発光が複合材料から観測できることがわかった。よって、二次元有機無機ペロブスカイト型化合物だけでなく、多種多様な次元性を有する有機無機ハイブリッド化合物を導入した複合材料の作製が可能であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Ca-substitution on (C6H5C2H4NH3)2PbBr4 crystal scintillator (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakauchi Daisuke、Kawano Naoki、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 148 ページ: 114956～114956
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2024.114956
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and scintillation characteristics of organic-inorganic layered compounds with a linear alkyl diamine (2024)
  • 著者名/発表者名: Suto Takeru、Kawano Naoki、Okazaki Kai、Ichiba Kensei、Takebuchi Yuma、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 巻: 35 ページ: 176
  • DOI: 10.1007/s10854-024-11935-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and scintillation properties of (C4H9NH3)2PbI4 and phenyl group-introduced (C6H5C4H8NH3)2PbI4 single crystals assembling quantum well structures (2024)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Kai、Nakauchi Daisuke、Kawano Naoki、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 149 ページ: 115062～115062
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2024.115062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation characteristics of antimony based organic-inorganic hybrid compounds with a zero-dimensional structure (2024)
  • 著者名/発表者名: Suto Takeru、Kawano Naoki、Okazaki Kai、Ichiba Kensei、Takebuchi Yuma、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry 巻: 216 ページ: 111399～111399
  • DOI: 10.1016/j.radphyschem.2023.111399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and scintillation properties of (ClPEA)2PbCl4 crystals forming quantum well structures (2024)
  • 著者名/発表者名: Matsuzawa Shun、Okazaki Kai、Nakauchi Daisuke、Kawano Naoki、Suto Takeru、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 549 ページ: 165291～165291
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2024.165291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Br-substituent effect on photoluminescence and scintillation properties of (C6H5C2H4NH3)2PbCl4 perovskite-type compounds (2024)
  • 著者名/発表者名: Matsuzawa Shun、Okazaki Kai、Nakauchi Daisuke、Kawano Naoki、Suto Takeru、Kato Takumi、Kawaguchi Noriaki、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 270 ページ: 120547～120547
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2024.120547
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of a robust organic-inorganic perovskite nanoparticle dispersion layer on a glass surface (2024)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki Kenji、Kawano Naoki、Yamada Aiga、Ichikawa Satoshi、Fujima Takuya
  • 雑誌名: Ceramics International 巻: 50 ページ: 14113～14117
  • DOI: 10.1016/j.ceramint.2024.01.315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation response properties of organic-inorganic perovskite-type compounds in a nanoporous glass (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawano Naoki、Shinozaki Kenji、Nakauchi Daisuke、Kato Takumi、Takebuchi Yuma、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 63 ページ: 01SP07～01SP07
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acf4a8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scintillation properties of (Ph₄P)₂ZnX₄ (X = Cl, Br) (2023)
  • 著者名/発表者名: Suto Takeru、Kawano Naoki、Okazaki Kai、Ichiba Kensei、Takebuchi Yuma、Kato Takumi、Nakauchi Daisuke、Yanagida Takayuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 63 ページ: 01SP17～01SP17
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acfa09
  • 査読あり
• [学会発表] (Ph4P)2ZnX4 (X = Cl, Br)の放射線応答特性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 須藤健、河野直樹、岡崎魁、竹渕優馬、加藤匠、中内大介、柳田健之
  • 学会等名: 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第10回研究会
• [学会発表] (NH3CnH2nNH3)2PbCl4 (n = 6-8)の放射線応答特性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 須藤健、河野直樹、岡崎魁、市場賢政、竹渕優馬、加藤匠、中内大介、柳田健之
  • 学会等名: 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第11回研究会
• [学会発表] Radiation response properties of organic-inorganic perovskite-type compounds in a nanoporous glass (2023)
  • 著者名/発表者名: N. Kawano，K. Shinozaki，D. Nakauchi，T. Kato，Y. Takebuchi, T. Yanagida
  • 学会等名: EM-NANO 2023
• [学会発表] Comparative study of scintillation properties of (C6H5C2H4NH3)2Pb0.9M0.1Br4 (M = Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn) single crystals (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagida, N. Kawano, T. Kato, D. Nakauchi, N. Kawaguchi
  • 学会等名: 20TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON LUMINESCENCE
• [学会発表] 量子細線構造を有する有機無機ハイブリッド化合物の光学および放射線応答特性評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 須藤健、河野直樹、岡崎魁、市場賢政、竹渕優馬、加藤匠、中内大介、柳田健之
  • 学会等名: 応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第13回研究会