2016 Fiscal Year Annual Research Report
Space selective formation of porous structures inside glass by laser induced elemental migration
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26410240
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
坂倉 政明 京都大学, 産官学連携本部, 特定准教授 (90402958)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下間 靖彦 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40378807)
三浦 清貴 京都大学, 工学研究科, 教授 (60418762)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ガラス / 超短パルスレーザー / 空間光変調器 / 微細加工 / レーザープロセッシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高繰り返し超短パルスレーザー照射による熱蓄積と低繰り返し超短パルスレーザーの多点同時照射によるガラス内部の温度・圧力分布の変調を利用して、ガラス内部の溶融領域の形状と組成分布を制御し、局所的に相分離や結晶化を誘起することを試みた。
研究期間中に以下の研究成果が得られた。①多点同時レーザー照射によるガラス内部の熱蓄積と粘度の空間分布の時間変化をシミュレーションする手法を確立し、溶融領域の形状変化とガラス融液の流れ方向を予測することが可能になった。②ボロシリケートガラス内部の元素分布を超短パルスレーザーの多点同時照射によって制御することで、局所的に相分離構造および網目構造が形成することが確認された。③レーザー溶融領域にシリコンナノ結晶や酸化亜鉛ナノ結晶を析出し、多点同時レーザー照射により析出領域の形状を制御できることが確認された。さらに、容易に結晶化が起こるように組成を設計したガラスにおいて、高繰り返しレーザー照射により数百ナノメートル間隔の微結晶の周期的配列が生じることが見出された。④パルスエネルギーを時間変調する超短パルスレーザー照射法を用いることで、ガラス内部へのひずみ集中を防いだ安定した溶融ライン描画が可能になった。さらに、熱蓄積のシミュレーションにより溶融ライン描画の安定性の物理メカニズムが明らかになった。これらの成果により、レーザー照射によるガラス内部の局所溶融と元素移動を安定して制御し、空間選択的に均一な多孔質構造を形成することが可能になる。
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[Journal Article] Molecular dynamics simulation of the Soret effect in a CaSiO3 glass melt2017
Author(s)
Masahiro SHIMIZU, Hiroshi KATO, Masayuki NISHI, Daisuke HANAKAWA, Kohji NAGASHIMA, Heidy VISBAL, Hiroki ITASAKA, Masaaki SAKAKURA, Yasuhiko SHIMOTSUMA, Kiyotaka MIURA, Kazuyuki HIRAO
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Journal Title
Journal of the Ceramic Society of Japan
Volume: 125
Pages: 180-184
DOI
Peer Reviewed
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