【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.18】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NU0249

利用課題名 / Title

水熱合成した金属酸化物ナノ粒子の蛍光特性評価

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学 / Nagoya Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

蛍光測定,ナノ粒子/ Nanoparticles

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

髙見 誠一

所属名 / Affiliation

名古屋大学大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

奥田多惟良

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NU-233：蛍光りん光分光光度計

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Lu₃Al₅O₁₂はガーネット構造を有する酸化物であり、化学的安定性、耐熱性、透明という特徴を持つとともに、希土類元素をドープすることで蛍光を有することが知られている。さらに、原子番号が大きなLuを含むためX線やγ線との相互作用が大きいことから、シンチレータとしての利用も進んでいる。そのナノ粒子はナノシンチレータ、LEDやスーパーキャパシターとしての利用が期待されており、合成方法として前駆体の高温焼成法などが知られていた。しかし、この合成法では焼成中に凝集が生じるため数十nm程度の粒子の合成が困難であった。そこで我々は、超臨界水熱合成法を用いてLu₃Al₅O₁₂ナノ粒子を焼成することなく合成するとともに、その蛍光特性を評価した。

実験 / Experimental

Lu₃Al₅O₁₂ナノ粒子は以下の方法で合成を試みた。Lu, Al, Ceの各金属イオンの水溶液を調製後、KOH水溶液を用いて前駆体水溶液のpHを調整した。この前駆体水溶液を高圧反応器により300~450℃に加熱してEuドープLu₃Al₅O₁₂ナノ粒子を合成した。合成後、生成したナノ粒子を遠心分離により精製し、X線回折、走査電子顕微鏡などで解析するとともに、蛍光特性を評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

原料溶液中におけるLu:Alや、合成温度を変えつつEuドープLu₃Al₅O₁₂ナノ粒子を合成した所、Alを過剰に含む原料溶液より生成したLu₃Al₅O₁₂ナノ粒子におけるAlサイトの欠陥が小さくなることがX線回折より明らかとなった。そこで、合成温度および合成時間を変えつつLu₃Al₅O₁₂ナノ粒子を合成したところ、Fig. 1 に示しように蛍光を示すことが明らかとなった。蛍光は、⁵D₀-⁷F₂や⁵D₀-⁷F₃のなどの遷移に対応する600~650 nmの波長領域で生じており、1000℃を超える焼成過程を必要とせず、蛍光を発するナノ粒子を合成できることを明らかにした。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 Alを5%および10%過剰に含む溶液より生成したLu₃Al₅O₁₂ナノ粒子の示す蛍光スペクトル

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

本研究は、MEXT科研費23K26445の助成を受けたものです。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件