Development of self-driven nano light sources that control photochemical reaction fields

开发控制光化学反应场的自驱动纳米光源

• 批准号: 22H01786
• 负责人: 藤尾 侑輝
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01786/
• 关键词: 光化学反応; 無電源光源; 深紫外発光; ３次元微細構造; デバイス製造技術; 応力発光; 自立ナノ光源; 光照射技術; 印刷技術; ナノ光源; 光化学反応制御; 深紫外光

本研究では、ナノ空間での局所的光反応場を実現する“深紫外応力発光体の創製と微小力応答性多孔積層構造”にかかる基盤技術を開発することを目的としている。まず、2022年度では、３次元多孔積層構造を実験室環境下において模擬的に評価できる試験装置を構築した。本試験装置は材料圧縮試験機、オリジナルの３点曲げ試験治具、光検出測定系を組み合わせることで、本研究の目標値であるマイクロスケール視野におけるナノニュートン荷重を疑似的に評価できる。次に、高い応力発光強度の深紫外応力発光体の開発に取り組んだ。既報において、アルミン酸ストロンチウムにセリウムイオンを添加することで、深紫外応力発光を示すことが報告されているため、この材料を中心に、元素選択や合成法の系統的な探索によって、他元素添加及びその濃度、フレキシブルな結晶構造、元素欠陥を制御することで、従来比数倍の高い深紫外応力発光を示すことがわかった。微小力応答性多孔積層構造の構築については、スクリーン印刷技術と転写印刷技術を組み合わせたスクリーンオフセット印刷技術によって、応力発光体と樹脂からなるペーストを用いて多孔積層構造の製造方法について検討した。本手法は、種々の印刷法の中でも高精細描画・高精度積層印刷・複雑面上積層印刷可能な手法であり、本研究の中空構造の多孔積層構造を製造することに適した手法である。2022年度では印刷法の各種パラメータを制御することで、線幅：約50μm、中空距離：約2000μm、中空高さ：約50μmの中空構造の製造に成功した。

本研究的目的是开发用于创建深紫外应力激发发光材料和微力响应多孔堆叠结构的基础技术，以实现纳米空间中的局部光反应场。首先，我们在2022年建造了一个可以在实验室环境中模拟三维多孔层状结构的测试装置。通过将材料压缩测试仪、独创的三点弯曲测试夹具和光检测测量系统相结合，该测试装置可以在微尺度视场中模拟纳牛顿载荷，这也是本研究的目标。接下来，我们致力于开发具有高应力激发发光强度的深紫外应力激发发光材料。此前有报道称，在铝酸锶中添加铈离子会表现出深紫外应力发光。我们目前正在通过系统探索元素选择和合成方法，研究在铝酸锶中添加其他元素的可能性，通过控制其浓度，实现柔性晶体。通过对结构和元素缺陷的研究，发现深紫外应力发光比常规材料高数倍。关于微力响应多孔层状结构的构建，我们研究了一种利用丝网胶印技术，使用由应力激发发光材料和树脂组成的浆料制造多孔层状结构的方法，该技术是丝网印刷技术和转移技术的结合印刷技术。在多种打印方法中，该方法能够实现高清绘图、高精度分层打印以及复杂表面的分层打印，适合制造本研究的中空多孔层状结构。 2022年，通过控制印刷方法的各种参数，我们成功制造出线宽约50μm、镂空距离约2000μm、镂空高度约50μm的镂空结构。