無機ガラス繊維素材の作成とその光電子スペクトルの解析による原子・電子構造の決定

无机玻璃纤维材料的创建并通过分析其光电子能谱测定原子和电子结构

基本信息

批准号：
07750911
负责人：
川崎晋司
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750911/
关键词：
ガラス SiO_2 GeO_2 EXAFS ゾルゲル法光ファイバーモンテカルロ計算

项目摘要

SiO_2ガラスはさまざまな用途に使用されており、現在光ファイバーの主要材料としても利用されている重要な材料である。光ファイバーの重要な要素には光の透過性、透過波長領域および屈折率があげられるがこれらを制御するためにはSiO_2以外の成分を加える必要がある。従来はこの目的でNa_2O,K_2Oなどのアルカリ金属酸化物を使用することが多かったが本研究ではSiとよく似た化学的特性を有するGeの酸化物であるGeO_2をゾルゲル法によりSiO_2に固溶させた2成分系ガラスの合成をおこなった。この固溶2成分系ガラスは母ガラスの不規則網目構造をほぼ保持したまま機能を制御できる可能性を有していると考えられる。今回の研究により、すべての組成領域で固溶ガラスがゾルゲル法により合成可能であることがわかった。また、合成したガラスのX線回折実験、X線吸収実験、赤外吸収実験、密度測定を行い構造決定ならびに物理・科学的特性のキャラクタリゼーションを行った。構造決定は申請者がこれまでに開発していたX線回折図形を再現するリバースモンテカルロ計算プログラムに今回新たに改良を加えX線吸収端微細構造スペクトル(EXAFS)をも再現できるプログラムを開発しこれにより行った。この改良により得られる最適化構造の信頼性が高まったと考えられる。さらに、赤外吸収実験よりGeO_2を多くするほど吸収領域が遠赤外方向へシフトすることがわかり従来SiO_2単体では難しかった赤外線ファイバーへの応用が期待されることがわかった。また、組成勾配を与えることで屈折率分布レンズ作成が可能であることがわかった。なおこれらの結果は第26回中部化学関係学協会支部連合秋季大会講演予稿集p.87および次貢掲載論文に報告した。

SIO_2玻璃用于多种应用中，是目前用作光纤的主要材料的重要材料。光纤的重要元素包括光传输，传输波长范围和折射率，但是为了控制这些范围，必须添加SIO_2以外的其他组件。过去，碱金属氧化物（例如Na_2O和K_2O）已用于此目的，但是在这项研究中，我们合成了两种成分玻璃，其中sol-gel方法将GEO_2（具有与Si相似的化学性质的GE氧化物）溶解在SIO_2中。据信，这种固定溶液两组分玻璃具有控制其功能的潜力，同时保持母玻璃的不规则网络结构。这项研究表明，在所有组成区域中，可以通过溶胶 - 凝胶法合成固体玻璃。此外，在合成玻璃上进行了X射线衍射实验，X射线吸收实验，红外吸收实验和密度测量，以确定结构并表征物理和科学特性。结构是通过这段时间来确定的，通过将新的改进添加到反向蒙特卡洛计算程序中，该计划重现了申请人先前开发的X射线衍射模式，并且还可以再现X射线吸收边缘微观结构光谱（EXAFS）的程序。人们认为这种改进提高了获得的优化结构的可靠性。此外，发现在红外吸收实验中使用的geo_2越多，吸收区域沿远红外方向移动越多，并且发现对以前很难单独使用SIO_2实现的红外纤维的应用。还发现可以通过应用组合梯度来创建折射率分配镜头。这些结果在第26届Chubu化学协会分支机构秋季会议课程第87页和在Ikumichi发表的论文中进行了报道。