極微小領域ブリュアン散乱法の開発

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物体のサイズが小さくなり構成する分子が有限個となる効果が現れると、物質はバルクとは違った物性をしめすようになる。また微小な領域に閉じ込められた物質は、界面との相互作用により液晶相にぬれ層などの特異な構造を示すことが知られている。これら微小領域の物性研究手段として熱フォノンを測定するブリュアン散乱法などの光散乱測定が有効である。しかしながら、散乱体積が小さくなるとセル壁面による迷光が測定の大きな障害となり、これまで微小領域の光散乱測定は極めて困難であった。本研究の目的は、迷光の影響をほとんど受けない新しい光散乱光学系を設計することにより、微小領域におけるブリュアン散乱測定が可能なシステムを構築することである。本年度の研究所では、上に述べた障害を克服するために新しい光のロックイン変調方式を考案した。この変調方式は、これまでの入射光の強度変調器(光チョッパー)にかえ電気光学効果を用いた光位相変調素子をもちいることにより、光の偏光面を時間的にスイッチするていうものである。これによって、ロックイン変調を受けた迷光によるショトノイズが偽信号となってスペクトルに現れるのを防ぐことができる。実際に散乱体積内に迷光の発生体として細い金属線を挿入してブリュアン散乱測定を行ったところ、偏光変調方式が迷光の除去に極めて有効であることが明らかとなった。さらに我々はこの新しい方式を用いて、薄い平行キャビティ中で熱フォノンの共鳴現象が起こることを初めて確認した。この共鳴現象は、平衡状態にある熱フォノンの位相の相関長を考慮することによって説明できることがわかった。