カルコゲン元素含有ガラスの構造並びに非線形光学特性に関する研究

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等方性、透明性、成形の容易さの点から、フォトニクス材料として無機ガラスを用いることが望ましい。光学的特性は、ガラスの局所的な電子構造に支配されている。しかしながら、ガラスの局所構造には多様性があり、不明な点が多い。本研究では、代表的な実用ガラスであるケイ酸塩ガラスに構造を明らかにすることを目的とした。従来、ガラスの構造解析にはX線構造解析、Raman分光法、NMR法といった手法が用いられてきた。特にNMR法は、ある特定の核に着目した構造を知ることができるので、ガラス構造の解析に広く用いられている。ケイ酸塩ガラスにおけるNaの局所構造解析によると、配位数およそ5、Na-O距離2.3〜2.4Åという結果が報告されている。しかしながら、より詳細なNa近傍の局所構造をシリケートネットワークと関連させて報告した例は多くない。ここで、MAS NMR法を用いると、Na近傍の構造を反映したスペクトルが得られるが、Naは四極子核であるので線幅が広がり、有用な情報を得ることが困難である。一方、近年提案されたMQMAS NMR法を用いると、先述の四極子広がりを押さえ、線幅の狭いピークを得ることが可能である。またMQMAS NMR法は原理的に2次元スペクトルを与えるので、Naサイト分布といった情報も得ることが可能となる。また、ガラス構造は融体での最安定な構造が凍結したものであるという観点に立ち、分子のクラスターによりガラス構造を模擬し、ガラス構造を再現することに成功した。