2001 Fiscal Year Annual Research Report
過冷凝固に伴う特異な発光について -大きく過冷却した液体金属及び半導体の相転位-
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12650653
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
箕西 靖秀 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70005958)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大澤 寛 木更津工業高等専門学校, 電気科, 助教授
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| Keywords | レカレッセンス / 過冷凝固 / 相転移 / 溶解銀粒 / 溶融ゲルマニウム |
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| Research Abstract |
[目的]一般的に、金属の体積が小さくなると融点以下でも凝固しないことはよく知られている。過冷却した物質が凝固すると潜熱を放出し、その物質は再加熱され、同時に発光する。この現象は、レカレッセンスと呼ばれる。例えば、溶融した銀粒は、融点(960℃)よりずっと低い温度まで液体状態で存在し、750℃近辺で凝固する。このように大きく過冷却した液体が凝固すると、非常に明るく輝く。松本[1]は、0.2gの銀粒のレカレッセンスの発光強度を測定し、発光強度一時間曲線の立ち上がり部に非常に強い発光(特異な発光と呼ぶ)が現われることを見出した。この特異な発光は固液界面で起こる何らかの電子過程と関係していると考えられる。この予測を確かめるため、本研究では、この特異な発光を検出し、分光学的情報を得て、発行の起源を追求する。
また、金属と半導体との相違を明瞭にするため、融点と最大過冷温度が互いに似ているAgとGeについて実験を行った。
[結果]昨年の報告で述べた方法に従い、レカレッセンス強度の測定を行った。松本[1]が用いた試料と同量(0.2g)の銀粒についてはどうしても特異な発光を検出出来なかったが、1桁小さい20mg程度の銀粒については、松本の観察と同様な特異な発光を検出することが出来た。現在、この特異な発光の波長分析を行っている。また、観察される特異な発光は、結晶核生成に伴って表面(又は界面)プラズモンが励起されることと関連して起こると考えられる。これを検証するため、最近の宇宙空間での結晶核生成の観察結果[2]を考慮して我々の実験条件に合うような核生成モデルの構築とプラズモン励起の機構について計算機シミュレーションを行っている。波長分析の結果と計算機シミュレーションが完了した時点で、全ての結果を論文に纏めたい。なお、Geについては、特異な発光は検出できなかった。金属と半導体の相違にについては近々発表する。
[1]松本昇、私信
[2]Zheng Cheng, P.M.Chaikin, Jisiang Zhu, W.B.Russel and W.V.Meyer, Phys.Rev.Letters, 88, no.1(2002)015501-1.
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