広西大学、近赤外発光材料とデバイス研究で新たな進展
2026-05-29
広西大学資源環境材料学院の鄒炳鎖教授が率いるナノフォトニクス材料・技術チームは、同大学コンピュータ・電子情報学院の楊麗娜准教授、華南理工大学の牛泉教授と共同で、人工知能（AI）を活用した近赤外発光材料とデバイスの研究において新たな進展を遂げた。関連する研究成果は、「Machine-learning guided engineering of Mo⁴⁺ activated halide near-infrared phosphors for AI-augmented medical imaging」と題する論文として、国際学術誌『Nature Communications』に掲載された。鄒炳鎖教授が唯一の責任著者であり、広西大学が本論文の第一完成単位かつ唯一の責任対応単位である。
広西は「非鉄金属の郷」と称され、アンチモン、ジルコニウム、モリブデンの鉱物資源埋蔵量が非常に豊かである。これらの元素を活用して高付加価値の新しい光電材料・デバイスをどのように開発するかが、現在の課題となっている。本研究チームは、高い熱安定性を持つ効率的な鉛フリー近赤外（NIR）蛍光体の開発という重要な科学課題に焦点を当てた。Cs2Zr(Cl1-xBrx)6マトリックスにMo⁴⁺とSb³⁺を共ドープし、機械学習による予測最適化を組み合わせることで、920 nmを中心とするブロードバンド近赤外発光材料の作製に成功した。
この材料のフォトルミネッセンス量子収率は92.4％、外部量子効率は65.9％に達する。従来の直交実験計画で得られた最適組成と比較して、発光強度は約20％向上した。また、SM-CZCBをベースに作製した近赤外LEDは、450 nmの励起下で27.07％の電力変換効率を達成している。
本研究は、材料設計、デバイス作製、イメージング応用のバリューチェーン全体にAIを組み込み、人体組織厚さ11 cm超における血管構造の高解像度可視化を実現した。これにより、AIを活用した医用イメージング研究に新たな視点を提供するとともに、広西の特色ある金属資源の新素材分野への応用に新たな道を切り開いた。
本研究は、広西科技計画プロジェクト、広西自然科学基金、広西「ナノフォトニクス材料・技術」人材小高地などの支援、ならびに広西非鉄金属及び特色材料加工重点実験室の多大な支援を受けた。
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