Dynamic control of crystallization by laser towards innovative organic materials

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本研究では、レーザーにより結晶化（核発生・結晶成長）を多段階で制御する手法を開発し、革新的な機能を有する結晶性材料を創製することを目指している。2022年度は、まず本研究課題を推進するための実験解析系の整備を進めた。具体的には、パルス時間幅がフェムト秒～ナノ秒で調整可能なレーザーシステムを新規導入し、さらに顕微鏡系と組み合わせることで短パルスレーザーを用いた結晶化実験システムを構築した。レーザートラッピング系、透過・蛍光・干渉・ラマン分光系も整備し、レーザー結晶化を多段階で制御解析するための実験系を大幅に発展させることができた。またその実験システムの性能評価のため様々なサンプルの計測制御を実施し、それら一部の成果については既に論文発表に至っている。さらに2022年度はこれら実験システムを用いて、レーザー結晶化の多段階プロセスの解明やそれを活用した制御法の開発も進めた。例えば、レーザー集光点からの瞬時の核発生が可能な各種材料を用いて、核発生のレーザーパラメータ依存性について網羅的に調べた。その結果、レーザーアブレーションによる結晶核発生は、キャビテーションバブルなどの促進要素と、温度上昇などの抑制要素の競合現象であることを見出し、さらに結晶化理論の見地からそのメカニズムを説明することに成功した（Appl Phys A 2022で発表済み）。現在さらにその詳細な実験・解析などを進めており近く論文発表することを目指している。