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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Anisotropic photoinduced phase transition and its applications in holographic nanocomposites

Research Project

Project/Area Number 15H03576
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

富田 康生  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50242342)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords応用光学・量子光工学 / ナノ材料 / 複合材料・物性 / 量子ドット / 量子ビーム
Outline of Annual Research Achievements

本研究は光重合性ナノ微粒子-ポリマーコンポジット(NPC) 中のホログラフィック光重合で生じる多次元フォトニック格子構造の形成のメカニズムを統計熱力学的手法により理論的に解明するとともに、フォトニック格子構造形成可能なNPC をフォトニクス・中性子光学へ応用しNPC の高度な性能・斬新性・有用性を実証することを目的とする。本年度においては、第一に、ホログラフィック光重成におけるNPC中でのナノ微粒子と重合モノマーの異方性光重合相分離過程について理論的に究明し、光重合過程の違い(連鎖光重合と逐次光重合)により生成されるホログラフィック格子の屈折率変調が格子間隔に大きく依存することを明らかにした。第二に、ウェアラブルディスプレーによる拡張現実や複合現実の実現に向けた高効率ホログラフィック回折素子への応用を念頭に、有機ナノ微粒子としての超高屈折率ハイパーブランチポリマーを用いたNPCによる高屈折率変調の体積ホログラム記録について究明した。その結果、緑色波長において屈折率変調が0.02を超える体積ホログラム記録を実証した。第三に、高濃度半導体CdSe量子ドット分散NPCの非線形光学応答過渡特性について究明した。その結果、半導体CdSe量子ドットを6.8vol.%まで分散した一様露光NPCフィルムの非線形光学過渡応答特性をフェムト秒レーザーを用いた過渡格子測定および時間分解ポンプ-プローブ非線形吸収スペクトル測定を行い、高光強度パルス入射時のオージェ効果による非線形光学応答減衰時定数の低減化を観測した。第四に、NPC体積格子による冷・極冷中性子ビーム制御の高効率化に向けて、ナノダイヤモンド分散NPC中へのホログラフィック体積格子の記録に世界で初めて成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

NPCのホログラフィック格子形成に関する理論解析および種々の実験(NPCの特性改善、非線形光学応答特性、冷・極冷中性子ビームのNPC体積格子による回折現象)について当初の計画におおむね沿って実施出来ている。加えて、冷・極冷中性子屈折率の大きなナノダイヤモンドの重合性モノマーへの高濃度分散(~20vol.%まで)にも成功した。

Strategy for Future Research Activity

理論解析についてはナノ微粒子のサイズエントロピー効果を精緻に考慮した検討がまだ課題として残っており、その対応について究明したい。光波長領域でのホログラフィックNPC体積格子の特性改善に関しては、緑色波長において1ミクロン未満の格子間隔での屈折率変調の増大化の検討を進める。半導体CdSe量子ドット分散NPCの非線形光学応答については、過渡格子測定法および時間分解ポンプ-プローブ非線形吸収スペクトル測定による過渡応答特性についてさらに究明するとともに、可飽和吸収を含む高次非線形光学効果の精密測定のためのzスキャン測定法の一般理論の構築を目指す。NPCホログラフィック格子による冷・極冷中性子ビーム制御に関しては、ナノダイヤモンドを光重合性モノマーへ高濃度分散したときの均一分散性の向上と記録したホログラフィックNPC体積格子の高品質化を目指す。

  • Research Products

    (17 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Vienna/University of Salzburg(オーストリア)

    • Country Name
      AUSTRIA
    • Counterpart Institution
      University of Vienna/University of Salzburg
  • [Journal Article] Readout fidelity of coaxial holographic digital data page recording in nanoparticle-(thiol-ene) polymer composites2016

    • Author(s)
      K. Nagaya, E. Hata, and Y. Tomita
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 55 Pages: 09SB03-1 -4

    • DOI

      10.7567/JJAP.55.09SB03

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Advancing data analysis for reflectivity measurements of holographic nanocomposite gratings2016

    • Author(s)
      J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, P. Geltenbort, J. Kohlbrecht, and M. Fally
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 746 Pages: 012022-1 -9

    • DOI

      10.1088/1742-6596/746/1/012022

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 光波と量子ビーム制御・処理のための光重合性ナノコンポジット材料2017

    • Author(s)
      富田康生
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川・横浜)
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
    • Invited
  • [Presentation] 光重合性ナノコンポジット材料を用いたホログラフィックデジタルデータ記録2016

    • Author(s)
      26.富田康生、高山新吾、長屋航汰、百瀬啓祐
    • Organizer
      電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ(MRIS) 研究会
    • Place of Presentation
      愛媛大学総合情報メディアセンター メディアホール(愛媛・松山)
    • Year and Date
      2016-12-08 – 2016-12-09
    • Invited
  • [Presentation] Nanocomposite materials incorporating metallic nanoparticles/semiconductor quantum dots and their applications in nonlinear optics2016

    • Author(s)
      X. Liu and Y. Tomita
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Later Interaction with Matter (LIMIS)
    • Place of Presentation
      Chengdu, China
    • Year and Date
      2016-11-06 – 2016-11-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photopolymerizable nanocomposite materials for light and neutron optics2016

    • Author(s)
      Y. Tomita, E. Hata, K. Momose, X. Liu, J. Klepp, C. Pruner, and M. Fally
    • Organizer
      1st International Conference on Optics, Photonics and Materials (NICE OPTICS 2016)
    • Place of Presentation
      Nice, France
    • Year and Date
      2016-10-26 – 2016-10-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hyperbranched-polymer dispersed nanocomposite volume gratings for holography and diffractive optics2016

    • Author(s)
      Y. Tomita, O. Satoko, S. Takeuchi, H. Urano, T. Fukamizu, N. Nishimura, and K. Odoi
    • Organizer
      SPIE Photonics Asia 2016
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2016-10-12 – 2016-10-14
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of multi-wavelength neutron Pendullosung interference in holographic nanostructures2016

    • Author(s)
      J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, P. Geltenbort, and M. Fally
    • Organizer
      The 66th yearly meeting of the Austrian Physical Society (OEPG16)
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-29
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Diffractive optics for slow neutrons2016

    • Author(s)
      M. Fally, J. Klepp, C. Pruner, P. Geltenbort, G. Nagy, L. Coga, M. Licen, I. Drevensek-Olenik, and Y. Tomita
    • Organizer
      2016 Meeting of Austrian Neutron and Synchrotron Users (NESY)
    • Place of Presentation
      Graz, Austria
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Observation of neutron Pendullosung interference in holographic nanostructures2016

    • Author(s)
      J. Klepp, C. Pruner, Y. Tomita, P. Geltenbort, and M. Fally
    • Organizer
      2016 Meeting of Austrian Neutron and Synchrotron Users (NESY)
    • Place of Presentation
      Graz, Austria
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノ微粒子-ポリマーコンポジットに記録されたデジタルデータページ再生忠実度のホログラム記録温度依存性2016

    • Author(s)
      富田康生、長屋航汰
    • Organizer
      第77回応用物理学秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟・新潟)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 超高屈折率ハイパーブランチポリマーを用いたナノ微粒子-ポリマーコンポジットの体積ホログラフィック記録感度の改善2016

    • Author(s)
      武内慎介、小柳津聡子、富田康生、西村直也、大土井啓祐
    • Organizer
      第77回応用物理学秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟・新潟)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] Nonlinear optical responses of photopolymerizable nanocomposites dispersed with CdSe quantum dots at high concentrations2016

    • Author(s)
      Y. Tomita, R. Yamagami, T. Jinzenji, T. Izuishi, and Q. Shen
    • Organizer
      OSA Advanced Photonics
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Year and Date
      2016-07-18 – 2016-07-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of liquid crystal droplets on the spatial frequency response of a holographic polymer-dispersed liquid crystal grating2016

    • Author(s)
      Y. Tomita
    • Organizer
      EMN Meeting Droplets 2016
    • Place of Presentation
      San Sebastian, Spain
    • Year and Date
      2016-05-09 – 2016-05-13
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Blue-sensitized nanoparticle-(thiol-ene) polymer composites for volume holographic recording2016

    • Author(s)
      J. Takahashi, M. Kawana, and Y. Tomita
    • Organizer
      SPIE Photonics Europe 2016
    • Place of Presentation
      Brussels, Belgium
    • Year and Date
      2016-04-04 – 2016-04-07
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 富田研究室

    • URL

      http://talbot.es.uec.ac.jp/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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