レーザー科学研究分野

エネルギー機能変換研究部門 レーザー科学研究分野
准教授:中嶋 隆
(レーザー)光は、物質に接触することなくエネルギーを与えたり、または逆に物質の内部情報を読み取ることができます。このようなレーザーの特性を最大限に利用して、ナノ材料の創成や各種ダイナミクスの分析を含めた光応答の研究を行っています。
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レーザーを用いたナノ材料の高速その場創成と各種ダイナミクスのその場分析

薄膜材料は様々な分野で活用されていますが、各種薄膜材料の積層化、あるいはナノ複合材料化(薄膜材料中へのナノ粒子の添加)により、機械強度、電気特性、熱特性、光学特性などの特性を改善したり、さらには新しい機能を付加することもできます。精密に積層化された平滑な薄膜は高い機能を有していますが、ナノ構造化ができれば新機能の発現も期待できます。また、ナノ複合薄膜も添加するナノ粒子の種類によって異なる機能が強化・発現されますが、薄膜材料内にナノ粒子を高い密度で均一分散させるには、薄膜材料の中でナノ粒子を生成させる「その場創成」と呼ばれる手法が適しています。レーザーを用いれば、上に述べたようなナノ構造化やナノ複合材料化を高速かつ簡便に実現することが可能です。創成した材料の特性を電子顕微鏡や原子間力顕微鏡、X 線回折装置などの既存の分析装置で行いつつも、創成ダイナミクスをレーザーによってその場分析する手法の開発にも取り組んでいます。

金薄膜の高速ナノ構造化

出力6 W のレーザーを厚さ5 nm の金薄膜に数秒間照射するとナノ構造化によって膜の色が紫色となり(上図)、それに伴いスペクトルも変化する(下図)。

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有機系ナノ複合膜の高速その場創成

ナノ粒子前駆体を含んだ有機系薄膜に出力1W のレーザーを約10秒間照射すると、膜中に金属ナノ粒子が生成してナノ複合膜化が起こります。
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