高性能レーザー核融合燃料容器を目指したポリイミドカプセルの光電機能化

• Project/Area Number: 16760671
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 長井 圭治 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助手 (30280803)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: ポリイミド / レーザー核融合 / 燃料 / 光電機能 / カプセル / ポリミイド / 光電効果 / 機能材料 / 有機材料 / ターゲット材料

Research Abstract

本研究は、材料科学的手法を用いて、レーザー核融合初期過程を制御することを目的とする。n型半導体の自由電子により、レーザー光は反射もしくは吸収される。
ペリレン・フタロシアニンを100nmづつポリスチレンにコートすると、コートしない場合に起こるスパイク状のダメージは観察されず、入射側から均一にレーザー光が吸収、上流側からアブレーションの起こることも確認している。カプセルとなり得るポリイミドに化学ドープさせることにより、コート材料を用いずに燃料カプセル自体にアブレーション機能を付与させる。また、ドーパントをうまく選んで、そのガラスレーザーの二倍高調波の530nmに対しても、応答性を持たせて、実際にレーザー爆縮に応用可能な材料を見いだす。
ポリイミド薄膜に対して、ジメチルアニリン、テトラキスアミノエチレンなどの電子供与体を化学ドープさせた。ドープ方法として、浸漬法や混合キャスト法などを検討し、可視光を反射することを見いだした。
カプセル化の技術に関しては、ポリイミドだけでなく、レゾルシノール-ホルムアルデヒドフォーム、フロログルシノールカルボン酸-ホルムアルデヒドなどの多くの新材料を球殻または球状化した。この際に、相間移動触媒を利用したり、製造パラメータの最適化を行った。これらの手法は、ポリイミドのカプセル化技術にも応用することができるものであり、ポリイミドカプセルをさらに高精度に製造する際にきわめて有用である。

Research Products

• [Journal Article] レーザーによる透明プラスチック膜の除去-有機半導体を用いて-Removal of Transparent film using n-type semiconductorcoating (2007)
  • Author(s): 長井圭治
  • Journal Title: 機能材料Function ＆ Materials 27(2) Pages: 57-62
• [Journal Article] Uniformly colorized beads for multiplex immunoassay (2006)
  • Author(s): Xiang-Wei Zhao, Zhao-Bin Liu, Han Yang, Keiji Nagai, Yu-Hua Zhao, Zhong-Ze Gu
  • Journal Title: Chem. Mater. 18(9) Pages: 2443-2449
• [Journal Article] Optimization of gelation to prepare hollow foam shell of resorcinol-formalin using a phase-transfer catalyst (2006)
  • Author(s): Fuyumi Ito, Keiji Nagai^*, Mitsuo Nakai, Takayoshi Norimatsu
  • Journal Title: Fusion Sci. Technol. 49(4) Pages: 663-668
• [Journal Article] Thermal Responsive Microlense Arrays (2006)
  • Author(s): Han Yang, Yun Cao, Yong-Hao Han, Xiangwei Zhao, Keiji Nagai, Zhong-Ze Gu
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. 89(11) Pages: 111121-111121
• [Journal Article] Colloidal Crystal Beads as Supports for Biomolecular Screening (2006)
  • Author(s): Xiangwei Zhao, Yun Cao, Fuyumi, Ito, Hai-Hua Chen, Keiji Nagai, Yu-Hua Zhao, Zhong-Ze Gu
  • Journal Title: Angew. Chem. Internl. 45(41) Pages: 6835-6838
• [Journal Article] Low-Density-Plastic-Foam Capsule of Resorcinol/Formalin and (Phloroglucinolcarboxylic acid)/Formalin Resins for Fast Ignition Realization Experiment (FIREX) in Laser Fusion Research (2006)
  • Author(s): Fuyumi ITO, Keiji NAGAI, Mitsuo NAKAI, Takayoshi NORIMATSU, Andrei NIKITENKO, Sergei TOLOKONNIKOV, Elena KORESHEVA, Takeshi FUJIMURA, Hiroshi AZECHI, Kunioki MIMA
  • Journal Title: Jpn.J.Appl Phys Part 2., 45(11)
  • NAID: 210000061852
• [Journal Article] Fabrication of Photo-Encoded Beads for Bioanalysis (2005)
  • Author(s): Han Yang, Keiji Nagai, Xiangwei Zhao, Haihua Chen, Zhong-Ze Gu
  • Journal Title: J Nanosci.Nanotechnol., 5(11) Pages: 1821-1825
• [Journal Article] Foam Materials for Cryogenic Targets of Fast Ignition Realization Experiment (FIREX) (2005)
  • Author(s): Keiji Nagai, H.Azechi, F.Ito, A.Iwamoto, Y.Izawa, T.Johzaki, R.Kodama, K.Mima, T.Mito, M.Nakai, N.Nemoto, T.Norimatsu, Y.Ono, K.Shigemori, H.Shiraga, K.A.Tanaka
  • Journal Title: Nucl.Fusion 45(11) Pages: 1277-1283
• [Journal Article] Resorcinol-formalin foam ball via gelation of emulsion using phase transfer catalysts (2005)
  • Author(s): Fuyumi Ito, Keiji Nagai, Mitsuo Nakai, Takayoshi Norimatsu
  • Journal Title: Macromol.Chem.Phys. 206(21) Pages: 2171-2176