2021 Fiscal Year Annual Research Report
ガラス中の金属球へのレーザ照射により誘起される物質移動現象と光学デバイスへの応用
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19H02035
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
比田井 洋史 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 昇 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30239660)
松坂 壮太 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30334171)
岸 哲生 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90453828)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | レーザ / ガラス / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年は，以下の項目に取り組んだ
金属球の導入プロセス：最初に金属箔ガラスに金属球が導入する際の，必要な条件の選定やプロセスの解明を試みた．この結果，導入には一定以上の高温となり，ガラスによりレーザが吸収されること，すなわちファイバヒューズが起きることが必要であることがわかった．このファイバヒューズによる高温部分の移動と同時に金属球が導入されること，移動速度が速すぎると金属球が追随できず導入できないことを確認した．具体的には，ガラスの吸収が起きるために箔の温度が2000K程度以上となること，ファイバヒューズの移動速度が50mm/s以下となる条件が必要であった．このため，金属箔に効率的に吸収される波長のレーザ，容易に加熱されるような薄い金属箔を用いることで，従来導入が困難であった，銅や金の導入を実現した．
ドープの応用：金属球の移動に伴いガラス中への金属のドープできる．特に上述した金を用い，軌跡に金ナノ粒子を析出させることで，ガラス内部への着色を実現した．この光学特性を評価し，移動速度が速くなるほど析出する金ナノ粒子の粒径が大きくなり，吸収ピークがシフトすることを確認した．
同時に，金属がドープされない金属球とガラスの組み合わせで，金属の移動軌跡において，急熱急冷によって誘起されるガラスの変質についても明らかにした．
球の位置制御：レーザ光の焦点を移動させることで，金属球を等速で移動させる手法を開発した．実際に1㎜以上にわたって等速で金属球を移動させ，金属ナノ粒子をドープし，その軌跡に均質に光学特性を付与することを実現した．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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