無機材料の合成技術の基本と最新動向

白色LED用蛍光体、触媒、電池、誘電体など、セラミックス系無機固体材料分野において、効果的に新規材料を探索し、高機能化の達成を可能にする普遍的な無機材料合成技術を紹介します。材料探索に適合する信頼性の高い様々な溶液合成法の原理と適用例を解説し、ついで並列合成による材料探索および高機能化の実際を紹介し、同分野に関わる研究者・技術者への便宜を図ることを趣旨とします。強調すべきポイントは、本講座受講により、『 (ユビキタス) いつでも・どこでも・誰もが』行うことの出来る無機材料探索技術と高機能化技術を取得できることです。 　本セミナーは、無機材料合成の初心者であっても、また無機材料合成で十分経験のある研究者・技術者のどちらにおいても、安心して受講していただけます。既存のテキスト・技術書では決して得られない無機材料合成に関する実用的な知識を身につけることができ、明日にでも実行に移すことができるようになるでしょう。蛍光体・触媒中心の話しになりますが、普遍的な無機材料合成技術の紹介ですので、電池、強誘電体、バイオマテリアル、ゼオライト等々、無機材料全般に適用できます。研究・開発のお手伝い、技術移転を希望する方への窓口の紹介・斡旋も行います。

1. はじめに
   1. 無機固体材料合成技術の現状と問題点
   2. 新規無機固体材料を探索するには?
2. 無機固体材料を合成するための基礎 (根本原理)
   1. 誰もが使う伝統的な高温固相法 : 目的物の合成が困難、何故高温が必要?
   2. 簡単な溶液法である沈殿法 : 粒径が小さく反応性が向上、組成制御困難
   3. ゾル・ゲル法の本質 : 均一な多成分系ゲルの作製は困難
   4. 知っていて損のない錯体重合法 : 超均一セラミックス合成を可能にする
   5. 水を溶媒とする水溶液法
      1. PVA法
      2. アモルファス金属錯体法 (AMC法)
      3. セルロース支援液相前駆体法 (Liquid Phase Precursor : LPP法)
3. グリコール修飾シラン (GMS) を用いた水溶液からのケイ素含有蛍光体合成
   1. 【問】なぜ今ケイ素か?【答】ケイ素含有セラミックスは機能の宝庫
   2. ケイ素含有セラミックス合成は異常に困難 : 溶液法が使えない!
   3. 新しいケイ素化合物の開発 : 水に分散可能なケイ素化合物GMSのインパクト
   4. GMSの合成方法 : 誰でもできる驚嘆すべき簡単さ
   5. GMSを活用した水溶液プロセスによるケイ素含有蛍光体合成
      1. 蛍光体合成に求められること
      2. 水熱ゲル化法によるCa3Sc2Si3O12 : Ce3+の合成
      3. 均一沈殿法によるZn2SiO4 : Mn2+の合成
      4. 凍結乾燥法による (Sr,Ba) 2SiO4 : Eu2+の合成
      5. 凍結乾燥法及び還元硫化法によるBa2SiS4 : Eu2+の合成
      6. アモルファス金属錯体法によるBa3Si6O12N2 : Eu2+の合成
      7. 錯体重合法によるY2SiO5 : Ce3+,Tb3+の合成
4. 硫化物・窒化物・酸窒化物系無機材料合成例
   1. 複合無機化学的手法による硫化物合成
      1. 硫化物蛍光体合成における複合無機化学的手法
      2. BaAl2S4 : Eu2+, (Ba,Sr) 2ZnS3:Eu2+
      3. アルカリ土類金属チオシリケート214 : M2SiS4 (M=Ca, Sr, Ba)
      4. 新規チオシリケート : (Ca,Sr/Eu) 8Si5S18 , (Ca, Sr, Eu) 3Si2S7
      5. 新規チオアルミネート : (Ba,Sr/Eu) 4Al2S7
   2. 窒化物・酸窒化物はどのように合成するか?機能の宝庫を手にする!
      1. 固相法 (GPS (Gas – Pressure – Sintering) 処理)
      2. ガス還元窒化法
      3. カルボサーマル還元窒化法
      4. アンモノサーマル法
5. 溶液法を基礎とする並列合成による蛍光体の高機能化及び探索
   1. 新規蛍光体探索の手法
      1. 薄膜コンビナトリアル
      2. メルトコンビナトリアル
      3. 計算科学アルゴリズムによるコンビナトリアル
      4. 溶液並列合成
   2. 新規蛍光体探索の実例～リード物質～
      1. リード物質 アルカリ土類金属ガレート : Tm3+
      2. リード物質 ABCO6 : Eu3+
      3. リード物質 希土類添加アルカリ土類金属スズ酸
   3. 溶液並列合成法による共賦活緑色蛍光体Y2SiO5 : Ce3+,Tb3+の最適組成の決定
   4. セラミックスアップコンバージョン蛍光体の合成と高機能化
   5. 鉱物にヒントを得た溶液並列合成法による新規ケイ酸塩蛍光体の探索
      1. なぜ新規蛍光体が頻繁に発見されないのか?
      2. 新規蛍光体は鉱物の中に存在するのではないか?
      3. 霞石をヒント : 近紫外光励起で黄緑色発光蛍光体 NaAlSiO4:Eu2+
      4. ベニト石をヒント : 近紫外光励起で青緑色発光蛍光体 BaZrSi3O9:Eu2+
      5. ジャービス輝石をヒント : 近紫外光励起で緑色発光蛍光体Na3ScSi3O9:Eu2+
      6. ヒレブラント石をヒント : 青色光励起で赤橙色発光蛍光体 SrCaSiO4:Eu2+, Ca2SiO4:Eu2+
   6. 鉱物にヒントを得た溶液並列合成法による新規リン酸塩蛍光体の探索
      1. リン酸塩蛍光体
      2. 水溶性リンオリゴマーを用いたリン酸塩蛍光体の合成と高度機能化
      3. KSrPO4 : Eu2+の合成
      4. 溶液並列合成法による新規リン酸塩系蛍光体探索
   7. 結晶サイト工学による新規蛍光体の設計
      1. 結晶サイト工学の概念、結晶サイト工学を理解するためのキーワード
      2. 結晶サイト工学による新規蛍光体発見の事例
   8. 超高演色性面光源の開発における蛍光体需要
      1. 2波長白色LEDと3波長白色LED : 白色LEDを構成する蛍光体の開発が重要
      2. 青色光励起青緑色・緑色・赤色発光蛍光体の実例
6. おわりに : 新規材料探索と高機能化へのシナリオ
   1. 無機材料の高機能化に向けた戦略の概要及び新規無機物質・材料探索に向けた戦略の概要
   2. コストをかけず誰でもマスターできるユビキタス溶液法
   3. 民間企業との共同研究・技術移転の取り組み
      • 付録① : 蛍光体粒子表面のコーティング技術湿気による劣化防止
      • 付録② : 水溶性チタン錯体を活用した酸化チタン合成
      • 付録③ : ソルボサーマル/溶融塩法によるナノキューブの合成
      • 付録④ : 最近の国際会議での白色LED用蛍光体の最新情報
      • 付録⑤ : シャノンのイオン半径表
• 質疑応答