光機能性結晶化ガラスの革新的作製法の確立、およびその評価

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本研究目的は、結晶化ガラスの作製に関わる合成の制限を打開・緩和するため、革新的な方法論としてフローズン・ソルベ法・レーザー誘起結晶化法の確立を目指し、その技術評価を行うことである。具体的なアプローチの一つ目として、研究代表者が考案した新規結晶化ガラス作製"フローズン・ソルベ法"を確立を目指した。フローズン・ソルベ法とは、無機化合物が溶融する高温下(1000℃以上)において、相平衡の偏りにより生じる結晶・液相の共存相を直接凍結(急冷)し、通常では実現できない結晶とガラスのコンポジット材料を作製する方法である。その例として、長残光性結晶(SrAl_2O_4:Eu^<2+>)を析出させた結晶化ガラス(ガラスコンポジット)の安定作製を世界で始めて可能にした。この成果は、Journal of the Ceramic Society of Japanに掲載される予定である。本研究では、その成分系を中心に、フローズンソルベ法で得られる試料の分析を行うことで一般化を行った。本法は、ガラスを熱処理し結晶成長させる通常の結晶化ガラス作製工程とは、プロセスが大きく異なるため、作製条件(成分比・温度・時間など)により、非常に大きな変化(結晶析出形態)が予測され、その詳細を調べ、その有用性を明らかにした。一方、レーザー誘起希土類/遷移金属原子加熱法の技術を用いて、ガラス上への局所光加熱により、上記結晶の結晶化ライン作製にも成功した。この結晶は、残光のほか光電流特性・応力発光特性を有し、ホスト結晶と添加剤であるEu^<2+>の相互作用により、非常に多くの性質を付随できる。それだけに、透明材料であるガラス上に、本結晶ラインが析出することは応用面で非常に期待できる。本実験は、未解明な点の多い光誘起結晶化法の結晶化メカニズムの解明に対し、その一端を明らかにすることに貢献した。