2020 Fiscal Year Research-status Report
Optimization of nanoparticles for development of ultra-broadband light sources
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18KK0159
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
米澤 徹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90284538)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
グエン タンマイ 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00730649) [Withdrawn]
徳永 智春 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (90467332)
塚本 宏樹 北海道大学, 工学研究院, 学術研究員 (90629346)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 光 / 赤外光 / フェムト秒レーザー / X線 / テラヘルツ光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度はフェムト秒レーザーを照射してテラヘルツ光の発光が可能であることを検証した。金属、半導体のナノ粒子を合成し、その安定な水分散液を調製した。その分散液を循環させながら液膜を発生させ、その液膜に焦点を合わせてフェムト秒レーザーを照射した。液膜付近でプラズマが発生し、そこからテラヘルツ光が放出される。また、基板上に半導体－金属層を作製し、コロイド液膜と同様にテラヘルツ光発生用基板として用いた。これにより、赤外フェムト秒レーザーからX線領域からテラヘルツ領域までの広帯域の発光システムを構築できる。
酸化銅(I)(Cu2O)は半導体であり、コアに金属銅をもてばそのプラズモン共鳴を利用して効率の良い発光が見込めるのではないかと仮定し、Cu2O－Cu複合相を合成した。サンプルは80℃から140℃までの範囲で加熱アニールし、銅の酸化状態を制御した。この温度領域では、CuOではなくCu2Oが表面に存在することをXRDおよびSTEM観察で明らかとした。得られたナノ粒子は安定に水、溶媒に分散させることができた。この分散液を用いて800 nmの波長35フェムト秒パルスレーザーを照射した。このCu2O－Cu複合相と金とを基板上で合わせることにより、強いテラヘルツ信号を出すことが見いだされた。
一方、ZnTeナノ粒子の合成において、テラヘルツ光の発生が昨年度可能となったので、X線の発生も目指したが、微細なナノ粒子を合成することが難しく、現状比較的大きな粒子が得られている。今後、この粒子を用いて、テラヘルツ光の発生を目指す。
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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
これまでコロイド分散系、水などを用いて赤外フェムト秒パルスレーザーを照射することでX線からテラヘルツ発光まで、広帯域の発光が得られることを示した。さらには、酸化状態を制御したCu2O－Cu基板を用い、半導体－金属界面における発光現象を明らかとしている。研究目的はおおむね達成されている。しかしながら、コロイド分散系でのバリエーションがまだ少なく、今後、さらに物質系を広げてX線、テラヘルツ発光について検証していかなければならない。
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| Strategy for Future Research Activity |
国際共同研究で台湾に行くことができず、コロイド分散系においては効率の期待できるサンプルの作製などに従事した。ZnTeのみならず、銀、酸化銅Cu2O－Cuナノ粒子系などに範囲を広げ、共同研究の幅を広げたい。冷気レーザーの特性に対して発光X線、テラヘルツ光がどのように変化するかを実験的に明らかにして、光子エネルギーにして6桁におよび波長変換機構の議論を行いたい。
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| Causes of Carryover |
共同実験のために台湾に複数回行く予定であったが、全く渡航ができず旅費残額がのこってしまった。現在合成しているナノ粒子系について今後台湾に送付し、テラヘルツ測定を行っていきたい。今後、必要な物品費に費用を供することを考えている。
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Research Products
(7 results)
