Production of large and high-quality crystals of organic matrials by laser ablation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02613
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Osaka University (2020-2021); Saitama University (2019)
• Principal Investigator: Yoshikawa Hiroshi 大阪大学, 工学研究科, 教授 (50551173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丸山 美帆子 大阪大学, 高等共創研究院, 准教授 (20623903) ; 吉村 政志 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (60314382)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: レーザーアブレーション / レーザー加工 / ナノプロセッシング / 光干渉計測 / 結晶化 / 結晶成長 / 有機材料 / レーザー操作

Outline of Final Research Achievements

We have developed a new technique for the control of crystal growth of organic materials by laser ablation. We systematically investigated the dependence of various laser parameters (e.g., energy and pulse duration) on the processing and growth of organic crystals. On the basis of the results, we succeeded in producing bulky crystals of biomaterials and organic opto-electric materials that cannot be made by conventional approaches alone. In addition, we developed a laser ablation technique for the control of crystal nucleation, which can be combined with crystal growth control by laser ablation.

Free Research Field

光工学、生物物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

巨大かつ高品質な単結晶を得ることは、デバイス素子作製やX線構造解析など様々な分野において必要不可欠なプロセスである。しかし、有機結晶は弱い引力を成長の駆動力としているため、温度や濃度などの網羅的な条件探索を経ても、所望のサイズや品質を有する結晶が得られないケースが多々ある。一方、本研究で開発した「レーザー破壊による結晶成長促進法」は、自由エネルギー的に有利な結晶成長様式（例：渦巻き成長）を強制発生させるものであり、従来の結晶化制御法とは原理的に一線を画するものである。今後本手法を駆使することで従来法では困難であった様々な有機結晶の作製が期待できる。