Potential-responsive Luminescence Switching Based on Layer Charge Control in 2D Multiple Oxides

基于二维多重氧化物层电荷控制的电势响应发光开关

基本信息

批准号：
22K05264
负责人：
長谷川拓哉
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

项目摘要

本課題は，研究代表者が新たに開発した「結晶層修飾技法」（層状酸化物の層電荷を能動的に制御する手法）を駆使することで，遷移金属酸化物のエレクトロクロミズム能がトリガとなって希土類イオンの蛍光能がON/OFFするフルオロエレクトロクロミック（ＦＥＣ）材料の創出を目指す研究である。その新材料創出に向けて，１）層電荷制御の適用材料の拡張，２）層電荷制御技術を基盤としたＦＥＣ材料の創出，３）ＦＥＣ機能のメカニズムの解明，を主たる研究課題としている。初年度となる令和4年度は，「層電荷制御の適用材料の拡張」を主眼として研究を進めた。これまでの材料には，タンタルやニオブからなる層状ペロブスカイト化合物をメインターゲットとしてきたが，本課題では，酸化還元を機能の主軸している観点からより容易かつ，明瞭な色相変化を示すモリブデンやタングステンからなる層状希土類含有酸化物材料をターゲットとした。その初期段階として，層状希土類モリブデン酸塩であるKEu(MoO4)2を作製し，希硝酸中でのプロトン交換反応によってHEu(MoO4)2を作製することができた。これは，還元剤であるアスコルビン酸処理によって，色相が明瞭に変化するとともに，Eu3+由来の赤色蛍光が劇的に減退することが分かった。つまり，化学的蛍光スイッチング能を有することを確認した。また，電気化学反応により引き起こされる機能であるため，微結晶粒子が望まれる背景から，溶液プロセスによる材料合成を試みた。具体的には，前駆体として層間にアルカリ金属が導入されたAEu(MoO4)2 (A: K,Cs)を水熱反応場での直接合成によって合成することに成功した。現在は，この材料に対して，Li+やH+をイオン交換反応によって導入することで，エレクトロクロミズム能を有する材料の開拓を目指している。

该主题是一项旨在创建荧光性色素（FEC）材料的研究，通过使用新开发的“晶体层修饰技术”（该技术可以主动控制分层氧化物的层电荷）。为了准备创建新材料，我们的主要研究主题是：1）扩展层电荷控制所使用的材料，2）基于层电荷控制技术创建FEC材料，以及3）阐明FEC功能的机制。在2022年的一年中，研究重点是“扩展用于层电荷控制的材料”。先前的材料主要针对由坦塔木和尼伯族组成的层状钙钛矿化合物，但是在这个主题中，含有氧化物材料的分层稀土和钨制成的氧化物材料和钨制成，从氧化和氧化剂是主要功能的角度来看，它们的氧化和氧化剂是主要功能。作为初始阶段，制备了一个分层的稀土钼酸盐KeU（MOO4）2，而Heu（Moo4）2是通过稀硝酸中的质子交换反应产生的。发现抗坏血酸（一种还原剂）的处理清楚地改变了色调，并大大降低了来自EU3+的红色荧光。换句话说，已经确认它具有化学荧光切换能力。此外，由于此功能是由电化学反应引起的，因此我们试图通过溶液过程合成材料，因为所需的微晶颗粒的背景。具体而言，我们已经成功合成了AEU（MOO4）2（a：k，cs），该AEU通过在热液反应场中的直接合成在层之间引入碱金属。目前，该公司旨在通过将Li+和H+通过离子交换反应引入该材料，以开发具有电色素的材料。