2016 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化強誘電ポリマー球体内への二次高調波の閉じ込めと増幅
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16J00934
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
岡田 大地 筑波大学, 数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 強誘電ポリマー / 第二次高調波 / Whispering Gallery Mode / 光共振器 / マイクロレーザー / 共鳴発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機材料からなる新規微小光共振器の開発を元に研究を行った。1年度目は、強誘電ポリマー球体内への第二次高調波の閉じ込めと増幅という目的に向け、強誘電ポリマーからの球体作成、蛍光色素添加、WGM発光の確認まで行った。強誘電ポリマー(PVDF-TrFE)は界面析出法を用いた溶液プロセスにて球状構造体を形成することが明らかになった。またその析出プロセス中に蛍光色素を加えることで、様々な蛍光色素のポリマー球体内への添加を行うことが可能であり、蛍光色素を含んだPVDF-TrFE球体を作成できることが明らかになった。作成した球状構造体1粒子に対し、集光したレーザーを照射し、その発光スペクトルを観測すると球体内全反射、Whispering Gallery Modeに由来する周期的な鋭い発光スペクトルを観測することに成功した。これは第二次高調波の閉じ込めに向けた目標への第一ステップでありそれを実現することに成功した。
また、新規光共振器の開発を目指し、単一の蛍光色素を用い、その凝集状態を変化させるだけで多様な発光色を示す光共振器の開発にも成功した。これらの球体をマイクロマニピュレーターを用いて配列させると、共振器を介して接点における効率的なエネルギー移動が起き、長距離に渡るエネルギー移動を実現できることが明らかになった。
また、その他の有機蛍光色素からなる共振器を開発することでも、新規な光現象を見出すことに成功した。今後はその現象解明にも取り組んでいく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請テーマ1年度目の研究計画は、強誘電ポリマー球体の作成、そこへの蛍光色素の添加、及び1粒子からのWGM発光の確認であった。実際の研究進捗状況としては、強誘電ポリマーからなる球状構造体形成のための自己組織化法を開拓することに成功し、そこへの様々な蛍光色素添加も行えることが明らかになった。またそこからのWGM発光を確認することにも成功しており1年度目の研究進捗状況としては、概ね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1年度目は強誘電ポリマー球体の作成、そこへの蛍光色素の添加、及びWGMの確認まで達成している。今後の研究としては、第二次高調波をいかに発現させるかである。まず第二次高調波を発生させるための条件としてポリマーの双極子の方向を揃えることが重要であり、ポリマー球体へ電場をかける必要がある。そのために作成した球体試料に電場をかける方法をまず探索しなければならない。また第二次高調波を発生させるには元の光強度が強い必要であり、そのため電場印加とは別に、蛍光色素添加した強誘電ポリマー球体からのレーザー発振特性を実現する必要がある。電場によりポリマー分極を配向させれる方法が構築できた際には、まず光励起による蛍光色素添加ポリマー球体からのWGMレーザー発振を確認する。その後、閉じ込められた蛍光色素発光の二倍波となる部分の波長に着目し、その第二次高調波発生特性の挙動を観察する予定である。さらにPVDF-TrFEのポリマーだけが持つ分極率だけでは第二次高調波発生の効率が低い可能性があるため、他非線形光学材料の選択についても考える必要がある。
また、その他の光共振器に関する研究においても、現在発見している興味深い現象について何が起きているのかの現象を明確にし、新規な光共振器の開発に向け研究を行っていく予定である。
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