レーザーで拓く高機能結晶の創製

使用激光制造高性能晶体

• 批准号: 22KJ2214
• 负责人: 高橋 秀実
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2214/
• 关键词: レーザーアブレーション; 結晶成長; 種結晶; 核発生; パルス時間幅; 氷; 高速カメラ; 有機非線形光学材料

本研究の目的は、レーザー光の「集める・並べる・壊す」といった工作的側面を駆使し、高機能材料を作製することである。令和4年度はそのファーストステップとして、レーザー光の破壊的機能（レーザーアブレーション）に着目し、レーザーエネルギーとパルス時間幅が結晶核発生や種結晶の生成に与える影響を調べた。結晶核発生現象においては、水を対象として研究を行い、従来で良く用いられていたフェムト秒レーザー（~ 100 fs）よりも、ピコ秒レーザー（特に5 ps付近）の方が、より結晶を発生させられることを見出した。特に、氷の場合はピコ秒レーザーの単発照射で結晶が発生することがわかり、これによってバルク中としては世界トップレベルの時空間分解能（マイクロ秒、マイクロメートルスケール）で氷の結晶化過程を観察することができた。また、種結晶の生成においては、次世代のテラヘルツ波発生素子として応用が期待されている有機非線形光学結晶（DAST）を対象として研究を行った。パルスレーザーによって過飽和溶液中のDAST結晶の端を局所破壊したところ、新たにDASTの種結晶が生成することを見出した。生成する種結晶の個数は、レーザーエネルギーが高くなるほど、そしてパルス時間幅が長くなるほど多くなる傾向にあった。高速カメラを用いて種結晶化過程を観察してみると、結晶のアブレーション閾値よりもはるかにレーザーエネルギーが高くなると、結晶のレーザーアブレーションのみでなく、蒸気バブル（キャビテーションバブル）の生成が種結晶化に寄与しだすことがわかった。得られた種結晶の非線形光学特性（テラヘルツ波発生能）が保持されていたことから、レーザーアブレーションによって結晶の性能は失われないことがわかった。以上の成果は複数の国内外の学術会議にて発表した。また、現在投稿に向けて論文を執筆中である。

The purpose of this study is to make high-performance materials from the bottom of the work. In 2004, the company's first batch of products was produced by the company, and the company's first batch of products was produced by the company. Crystal nucleation phenomenon in the middle of the study, the future of good use in the middle of the middle. In particular, the crystallization process can be observed by time-space decomposition in the case of single irradiation. In addition, the study of organic non-linear optical crystals (DAST) is expected to be carried out in the next generation. DAST crystals in supersaturated solutions are produced in a variety of ways. The number of crystals produced, the number of crystals produced, and the number of crystals produced. High speed crystallization is used to observe the crystallization process, crystallization threshold, crystallization threshold. The non-linear optical properties of these crystals (such as wavelength generation energy) are maintained. The above achievements were presented at a number of academic conferences at home and abroad. I'm writing my thesis now.

项目成果

High-Speed Imaging of Ice Crystallization Dynamics Triggered by Laser Ablation

激光烧蚀触发的冰结晶动力学高速成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Hozumi Takahashi;Satomi Ebihara;Yusuke Takaoka;Yuka Tsuri;Mihoko Maruyama;Masashi Yoshimura;Seiichiro Nakabayashi;Teruki Sugiyama;Yusuke Mori;Hiroshi. Y. Yoshikawa
• 通讯作者: Hiroshi. Y. Yoshikawa

超短パルスレーザー集光単発照射による氷の結晶化過程の詳細観察

使用单聚焦超短脉冲激光照射详细观察冰结晶过程

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋秀実;釣優香;丸山美帆子;吉村政志;中林誠一郎;森勇介;吉川洋史
• 通讯作者: 吉川洋史

レーザーによるグリシン結晶の相転移誘起とその場観察

激光诱导甘氨酸晶体相变及原位观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋 秀実;吉村 侑大 ;川村 隆三 ;山崎 祐 ;村井 良多 ;丸山 美帆子 ;吉村 政志;森 勇介 ;吉川 洋史
• 通讯作者: 吉川 洋史