丰桥工业大学的 Hiromi Nakano 教授使用一种具有独特周期性结构的材料(智能材料：Li-M-Ti-O [M = Nb 或 Ta])作为主体材料，合成了新的 Mn 4+激活荧光粉，其表现出在 493 nm 激发时在 685 nm 处发射红光。因为材料中 Mn 离子的价态从 Mn 4+变为 Mn 3+根据烧结温度、成分和晶体结构，荧光粉的光致发光强度存在差异。XRD、TEM 和 XANES 用于阐明光致发光强度与烧结温度、成分、晶体结构和 MgO 共掺杂之间的关系。

白色 LED 中的白色通常是通过用蓝光激发黄色荧光粉来实现的。然而，这种方法的显色指数被评估为低，因为与阳光相比，红光不足。因此，发出红光的磷光体作为具有高显色指数的材料具有重要作用。

此前，中野教授的团队使用智能材料(Li-M-Ti-O [M = Nb or Ta])作为主体材料合成了 Eu 3+激活的红色荧光粉。这一次，他们在不使用稀土材料的情况下合成了新的 Mn 4+激活红色荧光粉。

Li-Nb-Ti-O (LNT) 系统和 Li-Ta-Ti-O (LTT) 系统都是智能材料(见图示例)，它们自组织成具有共生层周期的周期性结构，其周期随时间变化而变化。 TiO 2掺杂量。LTT系的周期结构面积比LNT系窄，其产生的烧结条件也不同。因此，在比较 LNT 和 LTT 系统时，该团队仔细研究了光致发光强度和 Mn 离子价态如何随烧结温度、成分、晶体结构和 MgO 共掺杂而变化。

作为这项研究的结果，了解到 LTT 的光致发光强度明显高于 LNT，因为烧结温度和成分会导致晶体结构发生变化。通常，如果烧结温度高，则 Mn 4+可能会还原为 Mn 3+，这解释了光致发光强度的降低。关于晶体结构的变化，当TiO 2掺杂量增加时，[Ti 2 O 3 ] 2+周期性共生层的数量也增加。因为共生层是由 T​​i 3+离子形成的，据了解，周围的氧缺乏有助于从 Mn 中还原4+至 Mn 3+。此外，当进行MgO掺杂以增加光致发光强度时，不具有周期性结构的LTT荧光粉表现出100%的Mn 4+比率和最高的光致发光强度。

最初参与实验的学生表示“Mn 4+荧光粉与主体材料没有表现出光致发光”，研究被搁置了大约六个月。明年，另一名学生合成了磷光体并表示：“它表现出微弱的光致发光，但我认为我们可以尝试一些方法来改进它。” 通过反复试错，团队发现了一个重要因素：除了烧结温度外，控制Mn 4+比例时，晶体结构的变化也存在显着差异。通过多次前往爱知同步辐射中心，该团队能够测量 Mn 4+比率并巩固他们的研究成果。

Mn 4+活化的磷光体必须在相对低的850℃下合成以增加Mn 4+比率。然而，在这种情况下，存在结晶度中等偏低的问题。未来，他们将尝试各种共掺杂剂，进一步探索合成过程，以实现更亮的红色荧光粉。近年来，在不使用稀土材料的情况下激活的深红色 Mn 荧光粉越来越受到关注，例如用于 LED 生长灯，预计未来应用将进一步扩大。