Stable formation of new functionality on metal induced by laser electric field

• Project/Area Number: 16K06745
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Composite materials/Surface and interface engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Hashida Masaki 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50291034)
• Research Collaborator: 阪部 周二 ; 坂上 仁志
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: レーザー光電界加工 / 微細構造形成 / 機能性付与加工 / 金属材料 / 安定制御 / 金属・半導体材料 / 材料加工・処理 / フェムト秒レーザー加工 / 微細構造物

Outline of Final Research Achievements

The purpose of the research is development of a new functionality on metal addressed nanostructures size and its crystallinity produced by femtosecond laser processing. We have investigated that the formation mechanisms of the laser induced nanostrucutres for metals from the view point of the size and the crystallinity. Additionally we have developed the basis of amorphous metal nanostructures.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、従来法において実現できなかった金属ナノ材料に対して新しい構造（非晶質）を付与した点に独創性を有すると考えられる。さらに非晶質金属は、原子配列の無秩序性を反映して張力などの異方的な外力に対して強い、酸などに侵されにくい、軟磁性特性に優れている、放射性損傷を受けにくい、などの種々の性質を示す。特に非晶質金属は、宇宙探索器機、原子力発電、加速器装置などの放射線環境下における長寿命電気機器の素材を提供できることから環境負荷低減による持続可能な安心社会構築を進めていく上で極めて重要な意義がある。

Research Products

• [Journal Article] エキシマレーザー非熱的加工によるシリコン太陽電池表面ナノ微細周期構造形成 (2019)
  • Author(s): 児子史崇、橋田昌樹、阪部周二、草場光博
  • Journal Title: レーザー研究 Volume: 47 Pages: 160-163
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ablation suppression of a titanium surface interacting with a two-color double-pulse femtosecond laser beam (2019)
  • Author(s): Takenaka Keisuke、Tsukamoto Masahiro、Hashida Masaki、Masuno Shinichiro、Sakagami Hitoshi、Kusaba Mitsuhiro、Sakabe Shuji、Inoue Shunsuke、Furukawa Yuki、Asai Satoru
  • Journal Title: Applied Surface Science Volume: 478 Pages: 882-886
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.02.051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Increased energy of THz waves from a cluster plasma by optimizing laser pulse duration (2019)
  • Author(s): Kazuaki Mori, Masaki Hashida, Takeshi Nagashima, Dazhi Li, Kensuke Teramoto, Yoshihide Nakamiya, Shunsuke Inoue, and Shuji Sakabe
  • Journal Title: AIP Advances Volume: 9 Issue: 1 Pages: 015134-015134
  • DOI: 10.1063/1.5075712
  • NAID: 120006872730
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Extremely Low Ablation Rate of Metals Using XeCl Excimer Laser (2018)
  • Author(s): Kusaba, Mitsuhiro; Hashida, Masaki; Sakabe, Shuji
  • Journal Title: Journal of Laser Micro Nanoengineering Volume: 13 Issue: 1 Pages: 17-20
  • DOI: 10.2961/jlmn.2018.01.0004
  • NAID: 120007187413
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] フェムト秒レーザーによる材料のナノアブレーション (2018)
  • Author(s): 橋田昌樹
  • Journal Title: プラズマ・核融合学会誌 Volume: 94 Pages: 244-247
• [Journal Article] Directional linearly polarized terahertz emission from argon clusters irradiated by noncollinear double-pulse beams (2017)
  • Author(s): K. Mori , M. Hashida, T. Nagashima, D. Li , K. Teramoto, Y. Nakamiya, S. Inoue, S. Sakabe
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 111 Issue: 24 Pages: 241107-241107
  • DOI: 10.1063/1.4991736
  • NAID: 120007181739
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ablation rate reduction of silicon interacted with double pulse beam of femtosecond lasers (2017)
  • Author(s): M. Hashida, S. Masuno, Y. Furukawa, M. Kusaba, S. Inoue, S. Sakabe, H. Sakagami, M. Tsukamoto
  • Journal Title: Conference on Lasers and Electro-optics Volume: 2017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Demonstration of periodic nanostructure formation with less ablation by double-pulse laser irradiation on titanium (2016)
  • Author(s): Y. Furukawa, R. Sakata, K. Konishi, K. Ono, S. Matsuoka, K. Watanabe, S. Inoue, M. Hashida, S. Sakabe
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 108 Issue: 26 Pages: 264101-264101
  • DOI: 10.1063/1.4955035
  • NAID: 120007181740
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] レーザー誘起ナノ周期構造形成とその応用 (2019)
  • Author(s): 橋田昌樹
  • Organizer: 2018年度フォトニクス技術フォーラム 第五回研究会
  • Invited
• [Presentation] 短パルスレーザー照射された金属のアブレーション閾値 (2019)
  • Author(s): 橋田昌樹，草場光博，児子史崇，長島健，入澤明典，坂上仁志，Amany Gouda，井上峻介，古川雄規，阪部周二
  • Organizer: レーザー学会学術講演会 第39回年次大会
• [Presentation] フェムト秒レーザーの二ビーム複合照射によるチタン表面の高周期性ナノ構造形成 (2019)
  • Author(s): 竹中啓輔，塚本雅裕，橋田昌樹，升野振一郎，阪部周二，井上峻介，古川雄規，浅井知
  • Organizer: レーザー学会学術講演会 第39回年次大会
• [Presentation] 2波長フェムト秒ダブルパルスレーザー照射による金属へのドット着色 (2019)
  • Author(s): 西野将伍，橋田昌樹，清水雅弘，古川雄規，小島完興，井上峻介，阪部周二，塚本雅裕，竹中啓輔
  • Organizer: レーザー学会学術講演会 第39回年次大会
• [Presentation] レーザー照射チタン表面の光学特性のアブレーションによる評価 (2019)
  • Author(s): 古川雄規，西野将伍，小島完興，井上峻介，橋田昌樹，阪部周二
  • Organizer: レーザー学会学術講演会 第39回年次大会
• [Presentation] テラヘルツ波誘起周期表面構造形成の高時間分解計測を目指した高強度テラヘルツ光源の開発 (2019)
  • Author(s): 細川誓, 橋田昌樹, 長島健, 井上峻介, 阪部周二
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] アブレーションを生じないフルーエンスでのレーザーパルス照射下のチタン表面状態の時間変化測定 (2019)
  • Author(s): 古川雄規，西野将伍，小島完興，井上峻介，橋田昌樹，阪部周二
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] 二ビーム複合フェムト秒レーザー照射によるチタン表面の高周期性ナノ構造形成 (2019)
  • Author(s): 橋田昌樹, 竹中啓輔, 坂上仁志, 升野振一郎, 古川雄規, 井上峻介, 阪部周二, 塚本雅裕
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] Threshold fluence of femtosecond laser ablation for metals (2018)
  • Author(s): M. Hashida, M. Kusaba, F. Nigo, T. Nagashima, A. Irizaiwa, H. Sakagami, A. Gouda, Y. Furukawa , S. Inoue, S. Sakabe
  • Organizer: ICPEAP-2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Femtosecond laser coloration with nanoparticles formed on titanium plate (2018)
  • Author(s): S. Nishino, M. Hashida, H. Sakagami, Y. Furukawa, S. Kojima, S. Inoue, S. Sakabe
  • Organizer: SLPC2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Laser fluence and time-interval dependency of suppression of ablation for titanium by double-pulse femtosecond laser irradiation (2018)
  • Author(s): Y. Furukawa, S. Kojima, K. Teramoto, S. Inoue, M. Hashida1, S. Sakabe
  • Organizer: SLPC2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] フェムト秒レーザーダブルパルス照射によるチタンのアブレーション (2018)
  • Author(s): 古川雄規, 西野将伍, 小島完興, 井上峻介, 橋田昌樹, 阪部周二
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] フェムト秒レーザーダブルパルス照射による金属アブレーションの抑制 (2018)
  • Author(s): 古川 雄規，小島 完興，寺本 研介，森 一晃，井上 峻介，橋田 昌樹，阪部 周二
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第38回年次大会
• [Presentation] 微細構造形成によるチタンのレーザー着色 (2018)
  • Author(s): 西野 将伍，橋田 昌樹，古川 雄規，小島 完興，井上 峻介，阪部 周二
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第38回年次大会
• [Presentation] フェムト秒レーザーダブルパルス照射によるチタンアブレーションの抑制のレーザーフルーエンス依存性 (2018)
  • Author(s): 古川雄規, 小島完興, 寺本研介, 井上峻介A, 橋田昌樹, 阪部周二
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] フェムト秒レーザーによる金属表面への着色機構 (2018)
  • Author(s): 西野将伍, 橋田昌樹, 古川雄規, 小島完興, 井上峻介, 阪部周二
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] Suppression of ablation by double-pulse femtosecond laser irradiation (2018)
  • Author(s): M. Hashida, S. Masuno, Y. Furukawa, M. Kusaba, H. Sakagami, S. Inoue, S. Sakabe and M. Tsukamoto
  • Organizer: Photonics West 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 高強度レーザーによるTHz発生と加工への応用 (2018)
  • Author(s): 橋田昌樹
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
  • Invited
• [Presentation] Si基板表面のテラヘルツ帯 自由電子レーザー誘起周期構造 (2018)
  • Author(s): 長島 健, 入澤明典, 橋田昌樹, 東谷篤志, 菅 滋正, 阪部周二
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] フェムト秒レーザーダブルパルス照射によるチタンのアブレーション抑制 (2017)
  • Author(s): 古川雄規, 寺本研介, 森一晃, 中宮義英, 井上峻介, 橋田昌樹, 阪部周二
  • Organizer: レーザー学会学術講演会 第37回年次大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2017-01-07
• [Presentation] フェムト秒レーザーアブレーションにより固体表面に自己組織的に形成するナノ周期構造 (2017)
  • Author(s): 橋田昌樹, 宮坂泰弘, 清水雅弘, 坂上仁志, 井上峻介, 阪部周二
  • Organizer: レーザー学会学術講演会 第37回年次大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2017-01-07
  • Invited
• [Presentation] Reduction of ablation rate on silicon surface irradiated by a double-pulse beam (2017)
  • Author(s): M. Hashida, S. Masuno, Y. Furukawa, M. Kusaba, H. Sakagami, S. Inoue, S. Sakabe and M. Tsukamoto
  • Organizer: The 18th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Extremely low ablation rate of metals Using XeCl excimer laser (2017)
  • Author(s): M. Kusaba, M. Hashida, and S. Sakabe
  • Organizer: The 18th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reduction of ablation rate on silicon surface irradiated by double-pulse beam with two color laser (2017)
  • Author(s): S. Masuno, M. Hashida, Y. Furukawa, M. Kusaba, H. Sakagami, S. Inoue, S. Sakabe and M. Tsukamoto
  • Organizer: International Conference on Laser Ablation (COLA2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nano-structures Formed by Low Fluence Irradiation of XeCl Excimer Laser (2017)
  • Author(s): M. Kusaba, M. Hashida, and S. Sakabe
  • Organizer: International Conference on Laser Ablation (COLA2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] チタンのアブレーションのフェムト秒レーザーダブルパルス照射による抑制 (2017)
  • Author(s): 古川雄規, 寺本研介, 森一晃, 中宮義英, 井上峻介, 橋田昌樹, 阪部周二
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
• [Presentation] フェムト秒レーザーダブルパルス照射による金属表面ナノ構造の形成 (2017)
  • Author(s): 古川雄規, 寺本研介, 森一晃, 中宮義英, 井上峻介, 橋田昌樹, 阪部周二
  • Organizer: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [Presentation] フェムト秒レーザーダブルパルス照射におけるチタンのナノアブレーション (2016)
  • Author(s): 古川雄規、寺本研介、森一晃、中宮義英、井上峻介、橋田昌樹、阪部周二
  • Organizer: レーザー学会 中国・四国支部、関西支部連合若手学術交流研究会
  • Place of Presentation: 兵庫県
  • Year and Date: 2016-12-14
• [Presentation] Nano structuring of metals self-organized by fs double pulse beam (2016)
  • Author(s): M. Hashida, S. Masuno, T. Nishii, H. Sakagami, M. Shimizu, S. Inoue, and S. Sakabe
  • Organizer: Conference on Advanced Laser Technologies (ALT'16)
  • Place of Presentation: Galway, Ireland
  • Year and Date: 2016-09-10
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Reduction of ablation rate by double-pulse laser irradiation with sub-nanosecond interval (2016)
  • Author(s): Y. Furukawa, R. Sakata, K. Konishi, K. Ono, S. Matsuoka, K. Watanabe, M. Hashida, S. Inoue, and S. Sakabe
  • Organizer: Conference on Advanced Laser Technologies (ALT'16)
  • Place of Presentation: Galway, Ireland
  • Year and Date: 2016-09-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] フェムト秒レーザーダブルパルス照射による 固体材料のアブレーション抑制 (2016)
  • Author(s): 升野振一郎，橋田昌樹，古川雄規，草場光博，井上峻介，阪部周二，塚本雅裕
  • Organizer: レーザー学会第499回研究会
  • Place of Presentation: 鹿児島県
• [Presentation] サブナノ秒までのパルス間遅延時間におけるダブルパルスレーザー誘起Ti表面ナノ構造のアブレーションの性質 (2016)
  • Author(s): 古川雄規, 坂田諒一, 小西一貴, 小野滉貴, 松岡周作, 渡邊浩太, 井上峻介, 橋田昌樹, 阪部周二
  • Organizer: 電気学会研究会
  • Place of Presentation: 大阪産業大学梅田サテライトキャンパス
• [Remarks] 研究室紹介
  • URL: http://laser.kuicr.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [Remarks] 国内学術講演会
  • URL: http://laser.kuicr.kyoto-u.ac.jp/html(Japanese)%20/SakabeLabHPJpn53(Fruits)(DomConf).html
• [Remarks] 国際会議発表
  • URL: http://laser.kuicr.kyoto-u.ac.jp/html(Japanese)%20/SakabeLabHPJpn52(Fruits)(IntConf).html
• [Remarks] 京都大学化学研究所 レーザー物質科学研究領域
  • URL: http://laser.kuicr.kyoto-u.ac.jp/index.html