2010 Fiscal Year Annual Research Report
酸化物の形態制御による光貯蔵技術の開発と光の可干渉性を利用した光機能創出
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22750188
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤田 晃司 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50314240)
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| Keywords | 金属酸化物 / 多孔体 / 波動干渉 / 光貯蔵 / 光機能性材料 |
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| Research Abstract |
光の波長程度の空間スケールで誘電率が周期的に変化した構造体はランダム媒質と呼ばれる。ランダム媒体では多重散乱光の干渉に基づく興味深い物性・現象が起こることが知られている。平成22年度は,金属酸化物の形態制御によりランダム媒質を作製し,多重散乱光の閉じ込め効果の評価ならびに光の波長,波数ベクトル,偏光の自由度を最大限に活用した光機能性の発現を目指した。
1.相分離を伴うゾル-ゲル反応を用いて,可視域で光吸収量が少なく,高屈折率の金属酸化物を対象に多孔構造を形成した。出発組成・反応温度の組み合わせ・熱処理により,サブミクロン空間が精確に制御されたクラック(亀裂)フリーのチタニア(TiO_2)やイットリウムアルミニウムガーネット(Y_3Al_5O_<12>)の多孔体を合成した。
2.金属酸化物の多孔体に対して,後方散乱光強度の角度依存性のピーク(コヒーレント後方散乱ピーク)幅から光の閉じ込め効果を評価したところ,多孔構造の細孔サイズと気孔率をパラメータとして光の閉じ込め効率を制御できることがわかった。特に,屈折率の高いルチル型TiO_2多孔体では,多重散乱光の干渉効果が顕著になり,光の輸送特性が拡散的挙動によって説明できないことがわかった。
3.ゾル-ゲル法で作製したCe^<3+>添加Y_3Al_5O_<12>多孔体においてCe^<3+>の光化学反応を観察した。通常の固相反応で作製したCe^<3+>添加Y_3Al_5O_<12>ではこのような現象は観察されないため,ゾルーゲル合成のような低温合成の場合にはYAG結晶格子に不完全構造(欠陥等)が導入される可能性が示唆された。加えて,Ce^<3+>の光化学反応が多孔体で起こると,光多重散乱の干渉により高密度光記録効果が観察され,光の波長,波数ベクトル,偏光の情報が多孔体内部に記録されることが明らかになった。
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