| 研究概要 |
【1】スクロース結晶の融解と蛍光寿命の測定.分子性結晶であるスクロース(庶糖)の単結晶を用い,その融解点に至るまでの,X線,ラマン及び蛍光スペクトルを詳細に調べた.蛍光バンドに大きな変化が現れ,ラマンスペクトルの偏光依存性とX線ラウエスポットは融解点の約20K下から失われることを見いだした.一方,蛍光寿命も融解点の下約25Kから短縮化が始まり,10K下までくるとさらに顕著に短縮化する.即ち寿命の変化は、融解に先立つ結晶の並進対称性の消失を反映していることが分かった.これらの事実は,この短縮化が分子性結晶の分子間振動の揺らぎの増大の結果起こっていることを示している.この研究で見いだされた“critical speeding-up"は融解現象の前駆現象の初めての観測であり,Ferroelectrics誌に印刷中である.【2】氷(Ice,Ih)単結晶中のプロトンのdynamicsと融解と関する研究を行い,特にβ-ナフトール(2-Naphthole)分子をdopeした単結晶を育成し,氷からの蛍光を観測可能にした.氷は水素結合を含む単純な構造を持つ結晶であるが,その特異な性質はプロトンの動きと秩序化に関係している.130Kから200Kにかけ5nsから2nsへの階段状の寿命の短縮化が見いだされた.これは励起状態のnaphthol分子の周囲の氷中のL欠陥へのプロトン移動・緩和によるものと考えられ,プロトンに関する新しい研究手段として有望であることが明らかになった.融解点近傍での蛍光寿命はβナフトールに関しては予測に反し融解直前まで変化は現れず,液体になると不連続に増大することが見いだされた.【3】ビフェニル結晶の相転移に関する研究.ビフェニルの相転移は40Kの低温にあり2次の構造相転移をする.この相転移に関しても転移点で極小となる蛍光寿命が確認された.一方533nmの鋭いゼロフォノン線の発光寿命が温度変化しないことからもこの短縮化が相転移の影響であることを明らかに示している.
これらの結果は,本研究法が,結晶中の局所的な構造の揺らぎを敏感に検知できることを実証したものであり当初の目的をほぼ達成することができた.結果は日本物理学会(1992.3,1992.10,1993.4,1993.10,1994.3)及び科研費総合研究(A)“水素結合を持つ結晶の相転移の新しい視点"の研究会(1992.11),第8回強誘電体国際会議(1993.8)等で発表した.また1994.3の物理学会ではシンポジウム"ピコ秒フェムト秒パルス光による相転移研究の新しい展開"において講演を行った.
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