温度は物理化学的性質を特徴づける最も基本的なパラメーターの一つであり、正確な温度測定は現代の科学技術の発展において非常に重要な役割を果たしています。希土類イオンの熱結合エネルギーレベル対（TCLs）に基づく従来の蛍光温度センサーは、TCLs間のエネルギー差の制約により、温度測定感度が低く信号識別が困難という問題を抱えています。より良い解決策を求め、本研究では酸素空孔欠陥発光の蛍光温度センサー分野への応用展望を探求しました。本研究では高温固相法によりBaMgSiO₄セラミックスを合成しました。高温焼結過程で少量のBa²⁺およびMg²⁺が蒸発するため、材料の電気的中性を保つために酸素空孔が生成されます。これらの酸素空孔によって形成された欠陥準位は、332 nm紫外光励起下で372、400、527 nmの三つの波長の発光を示します。これら三つの発光強度は温度に対して異なる感度を持ち、蛍光温度センサー分野に良好に応用可能です。特に、I₃₇₂とI₅₂₇からなる温度センシングシステムの相対温度感度は298 Kで2.90%·K^-1であり、従来のTCLs蛍光温度センサーの感度を上回り、TCLs温度センサーの感度の天井を破りました。また、372 nmと527 nmの波長差が大きいため、BaMgSiO₄セラミックスは室温の緑色発光から458 Kの高温で青色発光への顕著な変化を示し、温度モニタリングの視覚化を実現しました。したがって、BaMgSiO₄セラミックスはその独特の酸素空孔欠陥発光特性により、高精度かつ視覚化可能な蛍光温度センサーの開発に新たな選択肢を提供し、蛍光温度検出技術に新しい展開をもたらしました。

酸素空孔欠陥発光;蛍光温度センサー材料;エネルギー伝達;可視化