2016 Fiscal Year Annual Research Report
Chemistry in Femtosecond pulse Filamentation - Metalion Reduction and Metal nano Particle Formation-
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26410028
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
中島 信昭 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特任教授 (00106163)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 誠治 公益財団法人レーザー技術総合研究所, レーザーバイオ化学研究チーム, 副主任研究員 (00342725)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フィラメンテーション / フェムト秒レーザー / 金属微粒子 / 熔融塩 / イオン化 / 還元反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属イオンを含む水溶液にフェムト秒レーザーをレーザーパルスを溶媒に集光照射するとフィラメントと称されるファイバー状となる．そこでは白色光が見られ，媒体はイオン化し電子を放出する．その電子により溶質（金属イオン）の光還元，微粒子生成が起きる．これがフェムト秒フィラメンテーションの化学の概要である．研究代表者らはフィラメント生成に伴いEu3+がEu2+へ還元されることを発見 (2008)，金属イオン(Eu,Sm,Yb,Fe,Ag, Au,Pd）に展開し，（2013-6）Ag,Au,Pd系では金属ナノ粒子生成を観測した（2016）．これらの成果はレビューにしてまとめた．（レーザークロス，2017，337号，レーザー研究，印刷中）
フェムト秒フィラメンテーションの化学において，塩化物イオンの効果を調べることを主眼として，水，塩を含む水溶液でのフェムト秒レーザーパルスの吸収効率をまず調べた． 水は通常の光パルスに比べ集光されたフェムト秒パルス（30 fs, 0.1μJ/パルス）では約10％の吸収が観測された．高濃度Cl-水溶液では更に20%（合計で約30%)吸収されることを見出した．この現象はパルスの性質（負チャープとし，レーザーエネルギーは溶媒の破壊は抑えられた条件）で顕著に観測された．単なる水溶液に比べ，高濃度の溶媒和電子が生成されていることを示しており，高効率の金属微粒子の生成が期待できる．（これに関連し，分子の高強度レーザーによるイオン化については，3報報告した．）
極限的高濃度塩素イオン溶媒として熔融塩の利用を開始した．LiCl-KCl-CsCl系を試みた． 260℃で液体になるが，光学用の溶媒のためには塩中の空気の除去など，一旦更に高温にする必要があることが分った．
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