51探花

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　准教授　长谷川拓哉

【発表のポイント】

• 近赤外线レーザーにより可视光発光する新しい蛍光体^（注１）Yb₂(MoO₄)₃:Er³⁺を开発し、湿度（大気水分量）に応じて蛍光の强度と寿命の両方を変化させることを世界で初めて実証しました。
• 独特な空洞を持つ构造が水分子を取り込み、接触不要?非破壊で湿度を正确に测定できます。
• 蛍光の明るさ（强度）と蛍光が消えるまでの时间（寿命）という2つの物理量を同时に计测するデュアルモード検出^（注２）により、环境変化に左右されにくい信頼性の高い湿度计测が可能になりました。
• 电磁ノイズの影响を受けない光による湿度计测のため、食品?医薬品の保管や半导体製造现场など、高精度な湿度管理が求められる分野への応用が期待されます。

【概要】

湿度の精密な制御は、食品?医薬品の品质管理や半导体製造など幅広い产业で不可欠です。従来の电気式センサーは电磁ノイズの影响を受けやすく、电子部品が密集する环境での使用に课题がありました。

东北大学多元物质科学研究所の长谷川拓哉准教授、大阪大学产业科学研究所の后藤知代特任教授（常勤）（奈良先端科学技术大学院大学先端科学技术研究科教授兼务）、冈山理科大学理学部の佐藤泰史教授らの研究グループは、モリブデン酸イッテルビウム（驰产₂(MoO₄)₃）にエルビウムイオン（贰谤³⁺）を添加した蛍光材料を合成し、この材料の結晶格子中の空洞が水分子を可逆的に吸脱着する性質を利用して、光学式湿度センサーとして機能することを実証しました。近赤外線（980 nm）を照射すると、湿度の増加に伴い緑色の蛍光強度が初期値の約30%まで低下するとともに、蛍光寿命も50マイクロ秒から40マイクロ秒に短縮されます。これら2つの光学特性を同時に計測するデュアルモード検出により、信頼性の高い湿度計測を実現しました。

本成果は、2026 年 3 月 3 日（现地时间）に、国际科学誌 ACS Applied Materials & Interfaces のオンライン版に掲载されました。

図1. Yb₂(MoO₄)₃の结晶构造モデル。驰产翱₆八面体と惭辞翱₄四面体が叁次元的に连结した骨格と、水分子を収容できる格子空洞を示す。结晶构造は痴贰厂罢础プログラムにより描画した。

【用语解説】

注1. 蛍光体：光などのエネルギーを吸収して異なる波長の光として放出する材料。

注2. デュアルモード検出：蛍光強度と蛍光寿命という、独立した2種類の光学パラメーターを同時に計測する手法。片方のパラメーターのみでは外部環境（温度変化や励起光強度のゆらぎ）による誤差が生じやすいが、2つのパラメーターを組み合わせることで計測の信頼性が向上する。

【论文情报】

タイトル：Dual-Mode Humidity Sensing Based on Intensity and Lifetime Modulation of Yb₂(MoO₄)₃:Er³⁺ Upconversion Phosphor
著者：Reiko Furukawa, Takuya Hasegawa*, Tomoyo Goto, Yasushi Sato, Ayahisa Okawa, Shu Yin
*责任着者：东北大学多元物质科学研究所　准教授　长谷川拓哉
掲載誌：ACS Applied Materials & Interfaces
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
准教授　长谷川　拓哉
TEL: 022-217-5598
Email: hase*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）