High-Repetition-Rate Single-Shot Spectroscopy

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申請者は、高繰り返しで測定可能なシングルショット超高速分光技術を開発することによって、マルチタイムスケールのポンプ・プローブ分光法を行い、不可逆過程のダイナミクスを可視化することを目的とした本研究を進めている。本年度は、昨年度に得られた光相変化材料のGe2Sb2Te5（GST）薄膜における超高速相変化ダイナミクスに関する実験結果を解析し、光照射による相変化や表面構造形成、レーザーアブレーションに至る過程での超高速ダイナミクスをモデル化することに成功した。このモデルによってレーザー照射の1パルスごとの超高速ダイナミクスの変化と、表面構造の変化とを統一的に説明することができることを明らかにし、それによって多数パルス照射による表面構造形成メカニズムの一端を明らかにすることができた。現在はこれらの成果をまとめた論文を投稿し、査読者からのコメントに合わせて修正しているところである。以上の結果は、シングルショット分光測定を高繰り返しで測定可能になったことによる成果であると考えており、本手法は今後様々な非線形効果やパラメータを持つ超短パルス光を用いた現象やダイナミクスの理解・応用利用に大きく貢献できる可能性が見込める。その一例として、化学・バイオ系への応用として、生体高分子のフォールディングダイナミクスの観測や、高分子の超高速のゆらぎを観測できる可能性がある。また産業分野への応用として、レーザー加工においてサンプルを取り外さずにパルス毎の蓄積効果などを観測できることから、最適化条件の探索にも応用可能であると考えている。