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

• 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

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。

Research purpose mercury フ リ ー は の society, health killed や environmental 壊 を ぎ, the earth's environment を hold 続 に preservation し る one step と な る. し か し, water の 処 Richard や ultrapure water の manufacturing プ ロ セ ス に お い て, い ま だ mercury ラ ン プ を with い た 処 organic matter decomposition principle が use さ れ て い る. そ こ で の exploration, deep ultraviolet light source の material が because と な っ て い る た め, this topic で は Ann 価 か つ security で す に く more occur on earth る ケ イ に acid salt materials with mesh し た. リ チ ウ ム ダ イ シ リ ケ ー ト (below Li_2Si_2O_5,, LS2) は, mechanical strength や chemical durability に optimal れ て い る. In recent years, で は, first principles calculation に よ り LS2 が deep uv の wavelength domain の バ ン ド ギ ャ ッ プ エ ネ ル ギ ー を have し て い る こ と が report さ れ て い る. そ こ で, this study で は, LS2 の crystal growth プ ロ セ ス を establish し, novel deep ultraviolet light 発 material の 発 へ の foot hanging か り と す る こ と を purpose と す る. Research methods of the cut close に の mixed し た carbon acid リ チ ウ ム と two acidification ケ イ element の powder を platinum る つ ぼ に into れ た, electricity 気 furnace after で melt し, LS2 ガ ラ ス を made し た. こ の ガ ラ ス を with い て, alone に 発 し た high temperature directly 観 examine device に よ り, LS2 の supercooled liquid か ら の crystallization 挙 dynamic と contact Angle の line at the same time 観 examine を っ た. Sample sample random evaluation 価 価, X-ray back-folding, ラ <s:1> spectrophotometry, and nuclear magnetic resonance による determination を performance った. Research results of LS2 の melting body で は, SiO_4 tetrahedron weeks 囲 の ケ イ element イ オ ン の number に distribution が あ り, LS2 crystallization と different な る bureau a す を construction る ケ イ element イ オ ン が exist し て い る た め, solidification に LS2 outside の crystallization も crystal out す る (Li_2SiO_3, SiO_2) こ と が know ら れ て い た. This study よ り, LS2 melt body の large undercooling temperature を き く な る に つ れ て, LS2 の crystal growth を inhibit で き る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, LS2 の preferential crystallization temperature は コ ン タ ク ト マ テ リ ア ル に よ り variations change す る こ と が わ か っ た. Supercooled liquid と コ ン タ ク ト マ テ リ ア ル の interface phenomenon の violations い は, LS2 の crystallization 挙 influencing を に and え て い る こ と が in stopping さ れ る.

项目成果

Wettability-induced change in crystallization behavior of supercooled liquids composed of Li2O-SiO2

由 Li2O-SiO2 组成的过冷液体的润湿性引起的结晶行为变化

• 发表时间: 2018
• 作者: Sohei Sukenaga;Masanori Tashiro and Hiroyuki Shibata
• 通讯作者: Masanori Tashiro and Hiroyuki Shibata

Effect of interfacial phenomena on solidification behavior of a binary silicate melt

界面现象对二元硅酸盐熔体凝固行为的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: 助永壮平;田代公則;柴田浩幸
• 通讯作者: 柴田浩幸

白金基板上における33Li_2O-67SiO_2(mo1%)過冷却液体の結晶化挙動の制御

33Li_2O-67SiO_2(mo1%)过冷液体在铂基体上结晶行为的控制

• 发表时间: 2018
• 作者: 田代公則;助永壮平;柴田浩幸
• 通讯作者: 柴田浩幸

Observation of Crystallization Behavior for Silicate Supercooled Liquids on Metallic Substrates under Different Oxygen Partial Pressure

不同氧分压下金属基材上硅酸盐过冷液结晶行为的观察

• 发表时间: 2019
• 作者: 助永壮平;田代公則;柴田浩幸
• 通讯作者: 柴田浩幸

金属基板上での酸化物液体の冷却過程における結晶化挙動

金属基体上氧化物液体冷却过程中的结晶行为

• 发表时间: 2018
• 作者: 助永壮平;田代公則;柴田浩幸
• 通讯作者: 柴田浩幸