層状複合アニオン化合物を用いた超高速シンチレータ材料探索

使用层状复合阴离子化合物搜索超快闪烁体材料

• 批准号: 18J01627
• 负责人: 岩佐 祐希
• 金额: $ 2.33万
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J01627/
• 关键词: 複合アニオン化合物; シンチレータ; 層状化合物; 励起子発光

本研究では、層状複合アニオン化合物の室温励起子発光を利用することで、超高速応答を示すシンチレータ材料の開発を行った。近年の短パルスの大型レーザーの開発に伴い、レーザー核融合研究ではナノ秒以下の時間分解能を持つ計測手法の開発が求められている。半導体励起子発光は非常に早い発光寿命を持つが、その微弱な結合エネルギーのため極低温下でしか発光しないことが実用に向けた際の問題として挙げられる。そこで、低次元構造による量子閉じ込め効果を利用し、室温下でも発光が発言する新物質の開発を行った。昨年度までの結果において、層状構造を持ち、量子井戸構造となりうる電子構造を持つ複数の新物質を、計算科学を用いてデザインし実際に合成することに成功した。本年度は物質中の酸化物絶縁体層の発光特性への影響の評価を行った。異なる絶縁体層を持つ層状化合物を数種類用意し、これらのバンドギャップエネルギーを測定した。この結果、酸化物絶縁体層の厚みが増加するにつれ、吸収端およびバンドギャップエネルギーが増大していることがみられた。これは半導体層間の距離が離れることで、量子閉じ込め性が増大したことに起因すると考えられる。これらの物質はいずれも数10ピコ秒の発光寿命を持つことが分かった。放射線による発光特性評価を行ったところ、α線源の励起によって発光の信号を確認した。ただし、室温下での信号量は比較として計測した酸化亜鉛に比べ100分の１と小さいことが今後の課題である。また、検出器応用に向けた透明媒体化のために、結晶育成手法を試みた。固相反応法で得られた平板状の粒を種結晶に、固相反応を繰り返すだけでサブミリクラスの平板結晶を得ることに成功した。育成条件を最適化することによって数ミリ程度の結晶を育成することが期待できる。以上より、層状複合アニオン化合物がシンチレータ材料としてのポテンシャルを有することを示した。

在这项研究中，我们开发了一种闪烁体材料，该材料通过利用层次复合材料化合物的室温激子发射来表现出超快速响应。随着近年来脉冲短的大型激光器的最新发展，激光融合研究需要开发测量方法，而时间分辨率低于纳米秒。半导体激子的发射具有非常快的排放寿命，但是由于其结合能弱，它仅在极低的温度下发出光，这在实际使用时是一个问题。因此，我们开发了一种新物质，即使在室温下，也利用了低维结构的量子限制效应，该物质即使在室温下也发出光。直到去年的结果中，我们都成功地设计并实际合成了多种新物质，并使用分层结构和电子结构可以使用计算科学成为量子井结构。今年，我们评估了氧化物绝缘体层对材料对光发射特性的影响。制备了几种具有不同绝缘层的分层化合物，并测量了带隙能。结果，观察到，随着氧化物绝缘体层的厚度增加，吸收边缘和带隙能量增加。这被认为是由于半导体层之间距离增加而增加的量子限制。发现所有这些材料的发光寿命为几十秒。当使用辐射评估发光特性时，通过激发α射线源来确认发光信号。但是，未来的挑战是，室温下的信号量比测量的氧化锌少十分之一。此外，尝试将晶体生长方法转换为透明培养基转换为检测器应用。简单地重复固相反应过程，将通过固相反应方法获得的板状晶粒用作种子晶体，并成功获得了亚毫米级板晶格。通过优化生长条件，预计将生长几毫米的晶体。从上面可以看出，分层复合材料阴离子化合物具有闪烁体材料的潜力。

项目成果

銅カルコゲナイド層を持つ層状複合アニオン化合物の発光特性

铜硫族化物层状复合阴离子化合物的发光性能

• 发表时间: 2018
• 作者: 岩佐祐希;ソンドンジュン;荻野拓;山ノ井航平;清水俊彦;猿倉信彦;上田純平;田部勢津久
• 通讯作者: 田部勢津久

Synthesis and Physical Properties of Layered Copper Oxytellurides Sr2TMCu2Te2O2 (TM = Mn, Co, Zn)

层状氧碲化铜Sr2TMCu2Te2O2 (TM = Mn, Co, Zn)的合成及物理性能

• DOI: 10.1039/c8tc04506b
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of Materials Chemistry C
• 影响因子: 6.4
• 作者: Dongjoon Song;Gabin Gu?lou;Takao Mori;Masayuki Ochi;Kazuhiko Kuroki;Hiroshi Fujihisa;Yoshito Gotoh;Yuki Iwasa;Hiroshi Eisaki;Hiraku Ogino
• 通讯作者: Hiraku Ogino

層状酸塩化物AE3Sc2O5Cl2:Eu (AE = Sr, Ba)の蛍光特性

层状酰氯AE3Sc2O5Cl2:Eu (AE = Sr, Ba)的荧光性质

• 发表时间: 2019
• 作者: 岩佐祐希，高田芙美;西尾太一郎;龍田誠;岸尾光二,辻本吉廣;柳田健之;荻野拓
• 通讯作者: 荻野拓

Flux Crystal Growth, Crystal Structure, and Optical Properties of New Germanate Garnet Ce2CaMg2Ge3O12

• DOI: 10.3389/fchem.2020.00091
• 发表时间: 2020-02
• 期刊: Frontiers in Chemistry
• 影响因子: 5.5
• 作者: Jie Chen;Hong Yan;A. Kuwabara;Mark D. Smith;Y. Iwasa;H. Ogino;Y. Matsushita;Y. Tsujimoto;K. Yamaura;H. zur Loye

Material design and synthesis of new layered oxychalcogenides

新型层状硫族化合物的材料设计与合成

• 发表时间: 2019
• 作者: Yuki Iwasa;Hiraku Ogino;Verdad C. Agulto;Kohei Yamanoi;Toshihiko Shimizu;Jumpei Ueda;Kenta Hongo;Ryo Maezono;Setsuhisa Tanabe;and Nobuhiko Sarukura
• 通讯作者: and Nobuhiko Sarukura