白色LED用蛍光体分野において、効果的に新規蛍光体を探索し、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蛍光体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』行うことの出来る蛍光体材料探索技術と高機能化技術を取得できることです。 蛍光体合成の初心者であっても、また蛍光体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蛍光体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。なおテキストには、講演で使用するスライド約450枚の全てを開示しますので、安心して受講いただけます。
- はじめに
- 蛍光体合成技術の現状と問題点
- 有機合成と蛍光体合成とは全く異なる:その理解がスタート
- 蛍光体合成は何故困難であるのか?その問題点の理解が重要
- その問題点を解決するためには?:固相法から溶液法への転換が有利
- 様々な溶液法:必ずマスターできる
- 新規蛍光体を探索するには?
- 基本特許を目指した新物質を探索するには?:企業戦略として必須!
- コンビナトリアル合成:コンビナトリアルは万能か?その問題点
- 溶液法をベースにした並列合成:現実的で合理的な物質探索が可能
- 蛍光体合成技術の現状と問題点
- 蛍光体を合成するための基礎 (根本原理)
- 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?
- 簡単な溶液法である沈殿法:粒径が小さく反応性が向上、組成制御に難
- ゾル・ゲル法の本質:均一な多成分系ゲルの作製は困難
- 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
- 錯体重合法の原理:錯体とポリマーの出会い
- 組成が複雑になればなるほど威力を発揮する錯体重合法
- 物質探索に威力を発揮する錯体重合法
- 溶液法による蛍光体の高機能化
- 高機能化を実現するキーアプローチ:溶液法の位置づけ
- 溶液法の重要性:組成の高度制御、微量ドーパントの均一分散
- 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
- 例:チタン酸ストロンチウムを三種の方法で合成しよう
- 二泊三日のコース:錯体重合法・PVA法・アモルファス金属錯体 (AMC) 法
- 水に分散するグリコール修飾シランを用いた水溶液からのケイ素含有蛍光体合成
- 【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
- 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!
- 新しいケイ素化合物の開発:水に分散するグリコール修飾シラン (GMS) のインパクト
- GMSの合成方法:誰でもできる驚嘆すべき簡単さ
- 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
- 水溶性リン酸エステルを活用したリン酸塩系蛍光体合成と高機能化
- 硫化物・窒化物・酸窒化物系無機材料合成例
- 複合無機化学的手法による硫化物合成:例 BaAl2S4:Eu2+, (Ba,Sr) 2ZnS3:Eu2+
- 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!
- 固相法、ガス還元窒化法、カルボサーマル還元窒化法、アンモノサーマル法
- 高機能化を実現するキーアプローチ:溶液法の位置づけ
- 溶液法を基礎とする並列合成による無機材料の探索及び高機能化
- 実験室でのセミコンビナトリアル:『いつ・どこでも・だれもが』できるユビキタス並列合成
- 新規蛍光体発見への近道 (最低必要条件)
- 命題設定の実例及び並列合成
- 新規蛍光体: Ca5Ga6O14:Tm3+, YTiTaO6, YTiTaO6:Eu3+, Ca2SnO4:Ce3+,
- 共賦活緑色蛍光体Y2SiO5:Ce3+, Tb3+の最適組成の決定:10倍強度アップ
- 鉱物にヒントを得た並列合成法による新規無機物質の探索
- 霞石をヒント:近紫外光励起で黄緑色発光蛍光体NaAlSiO4:Eu2+
- 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+
- 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+
- ガノマル石をヒント:青色光励起で赤橙色発光蛍光体 (酸化物では極めて異例!)
- 並列合成法による新規リン酸塩系蛍光体の探索
- 最近のホットな話題:白色LED用高効率蛍光体およびアップコンバージョン蛍光体の合成
〜新展開とさらなる高機能化〜- 白色LED用蛍光体開発の動向:いま、何が求められているか?
- 基本特許を目指した競争に勝つには、なぜ新規蛍光体が頻繁に発見されないのか?
- 新規白色LED用蛍光体探索における課題解決に向けて
- 青色励起黄色蛍光体:定番YAG:Ce3+ のライバル登場 (Sr,Ba) 2SiO4:Eu2+
- 蛍光体の高輝度化技術および蛍光体粒子表面のコーティング技術
- 新規近紫外励起青緑蛍光体の開発:BaZrSi3O9:Eu2+の発見
- GMSを用いた水溶液並列合成により発見:やれば出来る発見
- 新規青色励起赤橙色酸化物蛍光体の発見:誰も気づかなかった盲点
- 新規青色励起橙色硫化物蛍光体の発見
- Eu2+賦活新規チオシリケート:CaBaSiS4:Eu2+、CaSrSiS4:Eu2+、 (Ca,Sr) 8Si5S18:Eu2+
- Eu2+賦活新規チオアルミネート:青色光励起で橙色発光の初めての例 (温度消光特性はYAG:Ce3+とほぼ同等)
- 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
- 白色LED用蛍光体開発の動向:いま、何が求められているか?
- おわりに:新規材料探索と高機能化へのシナリオ
- 新規材料探索に向けた戦略
- 新規固体材料探索の手段に求められる要素
- 結晶構造に応じた合理的な元素の組み合わせ
- 酸硫化物・硫化物・酸窒化物・窒化物は新規材料・新機能の宝庫
- 高機能化に向けた戦略
- 高機能化に向けた戦略の概要
- 無機系材料分野において鍵となる構想
- 環境調和型ユビキタス材料プロセスの提唱
- 民間企業との共同研究・技術移転の取組み
- 垣花グループにおける産学連携の実例
- 物質・デバイス領域共同研究拠点:企業にメリット大
- 固体材料の液相合成のプロ3研究室連携集団の紹介
- 東北大学多元研:垣花研究室、東海大学理学部:冨田研究室、明治大学理工学部:渡辺研究室
- 新規材料探索に向けた戦略
- 質疑応答・名刺交換・個別相談