レ-ザ熱励起による凝縮・蒸発の基礎過程とその分子レベル制御の研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02402027
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小竹 進 東京大学, 工学部, 教授 (30013642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丸山 茂夫 東京大学, 工学部, 講師 (90209700) ; 庄司 正弘 東京大学, 工学部, 教授 (00011130)
• Keywords: レ-ザ熱励起 / 分子クラスタ- / 凝縮・蒸発制御

Research Abstract

凝縮・蒸発は物質の相変化の基礎過程であり、その現象を直接利用した気液固体の材料製造はもとより、その過程を間接的に利用した熱エネルギ-貯蔵・伝達は工学工業上の重要な基礎技術である。しかし、そのエネルギ-変化は燃焼反応などの化学エネルギ-に比して1〜2桁オ-ダが小さく、基礎過程の研究は非常に難しく、したがって、その過程を自由に制御することは困難であった。一方、最近の光技術特にレ-ザ技術の進歩は著しく、特定なエネルギ-をある程度自由に得られるようになったばかりでなく、精度の高いエネルギ-スペクトルの測定が可能になってきている。本研究では、これらの技術を利用して、凝縮・蒸発過程の気固体相をレ-ザ光により熱励起し、その照射条件と凝縮相蒸発相の表面構造・質量相成・エネルギ-分布の変化の関係を質量分析法、赤外分光分析法を用いて測定解析し、その分子原子レベルでの基礎過程を研究するとともに、その結果を用いて凝縮・蒸発過程の分子レベルでの熱工学的制御方法を研究することを目的としている。このため、平成2年度においては、現有の分子クラスタ-実験装置をこれらの研究の目的に適合するように改修するとともに、通常の気体源の他にレ-ザおよび電子銃による高融点固体の気体源発生装置および赤外分光装置を組込んだ蒸発凝縮実験装置を制作しその作動実験を行い実験方法及び実験条件の検討を行ったが、本年度においてはその結果にもとづいて、金属および非金属元素原子の凝縮・蒸発についての研究を行った。すなわち、これらの凝縮蒸発相の質量相成、表面結晶構造、エネルギ-分子がレ-ザ照射条件によりどのように変化するかを測定解析し、その分子レベル過程を解析するとともに、さらに、これらの結果と分子動力学的数値解析とにより凝縮蒸発過程の分子レベルでの制御方法について検討した。