微粒子系の永続的ホールバーニング

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11440094
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 櫛田 孝司 奈良先端科学技術大学院大学, 物資創成科学研究科, 教授 (00013516)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栗田 厚 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70170082)
• Keywords: ホールバーニング / 光多重散乱 / ナノ結晶 / 光メモリー

Research Abstract

われわれは、サマリウム(Sm)をドープした直径3nm程度のZnSナノ結晶で、永続的なホールバーニングと同様な効果を見出したが、これは室温でも観測されるばかりでなく、非常に広い波長範囲で起こり、しかもバーニング光とプローブ光の間の角度に強く依存するなど、従来のホールバーニング効果とは全く異なるものであることが知られた。そこで本研究では、この現象を詳しく調べることによりその性質を明らかにし、そのメカニズムを解明することを第一の目的とした。まず、ナノ結晶から成る数十〜数百ミクロンの大きさの塊を対象に、波長的ならびに角度的なホールの幅の粒径に対する依存性やレーザービームのスポットサイズに対する依存性を詳しく調べた。また、それをコヒーレント逆方向散乱光強度の角度依存性とも比較した。さらに、簡単なモデルによる計算結果とも比べ、この新しく見出された現象が、試料中で光が多重散乱されることによりできた干渉縞が光誘起吸収変化によって物資中に記録されるというメカニズムによるものであるとの結論に達した。さらにこれを確かめるために、フォトクロミック特性と同時に蛍光性を持つフルギド誘導体をポリスチレンにドープしたものを作り、それを粉々にして調べたところ、予想どおりに確かに同様な永続的ホールバーニング効果が見られた。
一方、SmをドープしたZnSナノ結晶について、蛍光スペクトルの温度依存性や、蛍光の励起スペクトルを測定し、これらのスペクトルが3価のSmイオンによるものではないことを明らかにした。また、蛍光スペクトルの励起レーザー波長に対する依存性を測定し、それからスペクトルの均一幅と不均一幅の比を求めた。さらにEuをドープしたZnSやCdSのナノ結晶、undopedのZnSやCdSのナノ結晶などを作り、そのスペクトル特性のほか光誘起吸収変化について調べた結果、上記の現象はナノ結晶の表面修飾材が関係していることが分かった。

Research Products

• [Publications] A.Kurita: "Wemelength- and Angele-Selective Opitcal Memory Effect by Interference of Multiple-Scattered Light"Physical Review Letters. 83・8. 1582-1585 (1999)
• [Publications] T.Kushida: "Optical properties of Sm-doped ZnS nanocrystals"Journal of Luminescence. (in press).
• [Publications] A.Kurita: "Wavelength-and angle-selective properties of optical memory effct by interference of multiple-scattered light in Sm-doped ZnS nanocrystals"Journal of Luminescence. (in press).
• [Publications] A.Kurita: "Optical Memory Effect by Interference of Multiple-Scattered Light in a Fluorescent Fulgide Derivative"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (in press).
• [Publications] N.Okubo: "Optical properties of rare-earth-doped ZnS nanocrystals"第10回光物性研究会論文集. 73-76 (1999)
• [Publications] 栗田厚: "多重散乱光の干渉による光記録効果におけるホールの深さについて"第10回光物性研究会論文集. 365-368 (1999)