2009 Fiscal Year Annual Research Report
ハード及びソフト系コロイド組織体による量子光学効果発現
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19350110
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
土田 亮 Gifu University, 工学部, 教授 (60183076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 浩 岐阜大学, 工学部, 准教授 (40313910)
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| Keywords | 量子光工学 / 結晶成長 / 高性能レーザー / 走査プローブ顕微鏡 / メゾスコピック系 / コロイド結晶 / 蛍光性色素 / Nd-YAGレーザー |
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| Research Abstract |
コロイド微粒子を規則状に配列したコロイド結晶は、その構成微粒子間隔がサブミクロンオーダーで、ちょうど可視光の波長領域と一致する。このため、光の干渉・回折を利用した光学的応用が可能であり、近年フォトニッククリスタルとしての利用も注目されている。本研究ではコロイド結晶として、微粒子のブラウン運動及び表面特性により発現するハード系と電気二重層により発現するソフト系、そして粒子完全充填型を対象として、脱塩による分散液中での規則構造形成及びコロイド分散液の乾燥によるガラス基板上の規則構造形成のメカニズムを詳細に調査すると共に、それらの光学的特性を検討した。コロイド分散液の乾燥による微粒子完全充填型のコロイド結晶発現については、様々なコロイド系を用いてそれらが発現する規則構造を時間分割反射スペクトル測定、CCD顕微鏡観察、共焦点顕微鏡観察、そして走査プローブ顕微鏡による微粒子配列の直接観察により評価した。この結果、発現する乾燥散逸構造は分散液の対流の影響を大きく受け、液滴外周部ほど規則性のある構造を発現していることを見出した。また異種微粒子混合系においては、微粒子の偏析(セグレゲーション)によりそれぞれの微粒子がドメイン構造を持つパターン形成を実現することができた。更に、ソフト系のコロイド結晶において、結晶面によるブラッグ反射を用いた光閉じ込め効果で電子励起エネルギー移動効率が飛躍的に増加することを見出した。これらにより、光閉じ込め効果による励起状態からの誘導放出を効率的に行う構造形成メカニズムが解明され、レーザー発振を実現するための微粒子構造発現についての指針が示された。
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