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レーザー光などの照射によって原子・分子系のエネルギーが上昇して、系の原子や分子が運動変化する非定常過程の機構が明らかになれば、物質を構成する分子構造、電子構造と光熱変換機構の関係を理論付けることができる。本研究では、赤外線から可視光までの波長特性を持つさまざまなエネルギー密度の光が物質系に照射された場合に、原子や分子から構成される界面が吸収するエネルギー、放射するエネルギーの時間変化を、自ら開発した量子分子動力学法を用いて解析した。
1.開発した量子分子動力学プログラムを用いて、さまざまな波長、強度を持つ光が照射された場合に、原子・分子系に吸収されるエネルギー量の時間履歴を数値解析した。
2.原子・分子スケールレベルにおける、照射光波長、強度と系の吸収エネルギー量の関係を表すモデルを作成して、量子分子動力学法による数値計算結果と比較、検討した。
3.作成した原子・分子スケールでの光エネルギー吸収モデルを組みこんだ古典分子動力学プログラムを作成した。そのプログラムを用いて、赤外線照射時、可視光照射時の系のエネルギー変化特性や蒸発特性について定性的に考察した。その結果、可視光レベルの光照射の方が、赤外線照射時よりも系のエネルギー上昇の特性時間が短いことが分かった。また照射光強度、波長に依存した蒸発特性の違いも観察された。
4.原子・分子スケールにおける系の放出する光を、系の電子分布の時間変化から計算して、そのエネルギーを見積もった。その結果から、照射光強度と系の放出するエネルギーの関係を考察した。
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