Dynamic control of crystallization by laser towards innovative organic materials
| Project/Area Number |
22H00302
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
吉川 洋史 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50551173)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸山 美帆子 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (20623903)
中嶋 誠 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
橘 勝 横浜市立大学, 理学部, 教授 (80236546)
杉山 輝樹 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員教授 (80397687)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥43,550,000 (Direct Cost: ¥33,500,000、Indirect Cost: ¥10,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥27,170,000 (Direct Cost: ¥20,900,000、Indirect Cost: ¥6,270,000)
|
|---|
| Keywords | レーザーアブレーション / レーザートラッピング / 結晶化 / 有機機能性材料 / 干渉計測 / 顕微イメージング / 核発生 / 結晶成長 / 有機材料 / 弱引力の分子系 / ソフトマター / 多段階制御 / 光工学 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、レーザーにより結晶化（核発生・結晶成長）を多段階で制御する手法を開発し、革新的な機能を有する有機結晶材料を創製することを目指している。具体的には、レーザーの物理作用（例：熱、電場など）を駆使し、結晶化プロセスにおける分子の凝集性や配列性を動的かつ厳密に制御する手法を開発する。さらに、結晶化が科学・産業のボトルネックである様々な有機材料を対象として、本結晶化制御手法の有効性を検証する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、レーザーにより結晶化（核発生・結晶成長）を多段階で制御する手法を開発し、革新的な機能を有する結晶性材料を創製することを目指している。
2022年度は、まず本研究課題を推進するための実験解析系の整備を進めた。具体的には、パルス時間幅がフェムト秒～ナノ秒で調整可能なレーザーシステムを新規導入し、さらに顕微鏡系と組み合わせることで短パルスレーザーを用いた結晶化実験システムを構築した。レーザートラッピング系、透過・蛍光・干渉・ラマン分光系も整備し、レーザー結晶化を多段階で制御解析するための実験系を大幅に発展させることができた。またその実験システムの性能評価のため様々なサンプルの計測制御を実施し、それら一部の成果については既に論文発表に至っている。
さらに2022年度はこれら実験システムを用いて、レーザー結晶化の多段階プロセスの解明やそれを活用した制御法の開発も進めた。例えば、レーザー集光点からの瞬時の核発生が可能な各種材料を用いて、核発生のレーザーパラメータ依存性について網羅的に調べた。その結果、レーザーアブレーションによる結晶核発生は、キャビテーションバブルなどの促進要素と、温度上昇などの抑制要素の競合現象であることを見出し、さらに結晶化理論の見地からそのメカニズムを説明することに成功した（Appl Phys A 2022で発表済み）。現在さらにその詳細な実験・解析などを進めており近く論文発表することを目指している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度は、当初から計画していた実験解析系の整備を順調に進めることができている。またそれを活用した研究成果も一部既に論文発表することができ、さらに関連成果の学会発表でも受賞にも至っている。以上から本研究はおおむね順調に進展していると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後もレーザー実験解析系の開発を進めるとと同時に、様々な材料を用いた応用的研究も進める予定である。
|
Report
(2 results)
Research Products
(32 results)
-
-
-
-
-
[Journal Article] Mechanical guidance of self-condensation patterns of differentiating progeny2022
Author(s)
Matsuzaki Takahisa、Shimokawa Yuko、Koike Hiroyuki、Kimura Masaki、Kawano Yuma、Okuma Nao、Kawamura Ryuzo、Yoneyama Yosuke、Furuichi Yasuro、Hakuno Fumihiko、Takahashi Shin-Ichiro、Nakabayashi Seiichiro、Okamoto Satoshi、Nakauchi Hiromitsu、Taniguchi Hideki、Takebe Takanori、Yoshikawa Hiroshi Y.
-
Journal Title
iScience
Volume: 25
Issue: 10
Pages: 105109-105109
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] High-speed visualization of concentration field associated with laser-induced crystallization process of an anthracene2022
Author(s)
Mihoko Maruyama, Yuka Tsuri, Hiroshi Y Yoshikawa, Katsuo Tsukamoto, Takashi Onuma, Ryutaro shimada, Tomohiko takeshima, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, shigeyoshi Usami, Masayuki Imanishi, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori
Organizer
16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
Related Report
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] アントラセンのレーザー誘起結晶化における濃度場の高速度観測2022
Author(s)
釣 優香, 丸山 美帆子, 塚本 勝男, 大沼 隼 志, 島田 竜太郎, 立嶋 知彦, 高野 和文 , 細川 陽一 郎, 吉村 政志, 吉川 洋史, 森 勇介
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
Related Report
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
