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過冷却液体構造の温度変化を利用したケイ酸塩系新奇深紫外線発光源の創出

利用过冷液体结构的温度变化创建新型硅酸盐基深紫外光发射源

基本信息

批准号：
18H00287
负责人：
田代公則
金额：
$ 0.33万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00287/
关键词：
ケイ酸塩過冷却液体凝固

项目摘要

研究目的水銀フリーの社会は、健康被害や環境破壊を防ぎ、地球環境を持続的に保全し得る一歩となる。しかし、水の処理や超純水の製造プロセスにおいて、いまだ水銀ランプを用いた有機物分解処理が活用されている。そこで、深紫外光光源の材料の探索が急務となっているため、本課題では安価かつ安全で地球上に多く存在するケイ酸塩材料に着目した。リチウムダイシリケート(Li_2Si_2O_5, 以下、LS2)は、機械的強度や化学的耐久性に優れている。近年では、第一原理計算によりLS2が深紫外の波長域のバンドギャップエネルギーを有していることが報告されている。そこで、本研究では、LS2の結晶成長プロセスを確立し、新奇深紫外発光材料の開発への足掛かりとすることを目的とする。研究方法所定の割合に混合した炭酸リチウムと二酸化ケイ素の粉末を白金るつぼに入れた後、電気炉で溶融し、LS2ガラスを作成した。このガラスを用いて、独自に開発した高温直接観察装置により、LS2組成の過冷却液体からの結晶化挙動と接触角の同時観察を行った。試料の評価は、X線回折、ラマン分光、核磁気共鳴による測定を行った。研究成果LS2組成の融体中では、SiO_4四面体周囲のケイ素イオンの数に分布があり、LS2結晶と異なる局所構造を有するケイ素イオンが存在しているため、凝固時にLS2以外の結晶も晶出する(Li_2SiO_3, SiO_2)ことが知られていた。本研究より、LS2融体の過冷却温度を大きくなるにつれて、LS2以外の結晶成長を抑制できることが明らかになった。また、LS2相の優先結晶化温度はコンタクトマテリアルにより変化することがわかった。過冷却液体とコンタクトマテリアルの界面現象の違いは、LS2の結晶化挙動に影響を与えていることが示唆される。

The purpose of this study is to provide a step forward in the protection of society, health, environment and the preservation of the global environment. Water treatment and ultra-pure water production can be used for organic decomposition treatment. The exploration of materials for deep ultraviolet light sources is urgent. This subject is aimed at safety and security of materials for deep ultraviolet light sources. Li_2Si_2O_5, LS2), mechanical strength and chemical durability. In recent years, first-principles calculations have been carried out on LS2 and deep ultraviolet wavelength regions. In this study, the crystal growth mechanism of LS2 was established, and the development of novel deep ultraviolet light-emitting materials was discussed. The research method was used to prepare the mixture of carbon dioxide and diacid. This method is used to develop high temperature direct detection devices, and to detect crystallization and contact angle of supercooled liquid composed of LS2. Sample evaluation, X-ray reflection, fluorescence spectroscopy, nuclear magnetic resonance (NMR) measurement. The results of this study are as follows: (1) The number distribution of tetrahedral crystals in the melt of LS2 and SiO_4,(2) The structure of LS2 crystals and heterostructure exist,(3) The crystal of LS2 other than Li_2SiO_3, SiO_2 exists during solidification, and (4) The crystal of LS2 other than Li_2SiO_3, SiO_2 is known. In this study, the supercooling temperature of LS2 melt was increased, and the crystal growth of LS2 was inhibited. The preferential crystallization temperature of LS2 phase is different from that of other phases. The influence of supercooled liquid on the crystallization behavior of LS2