| 研究課題/領域番号 |
16K05049
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計算科学
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
宮本 良之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (70500784)
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| 研究分担者 |
石川 善恵 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20509129)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 第一原理計算 / フェムト秒レーザー / 電子励起 / 励起状態ダイナミクス / 液中反応 / レーザーアブレーション / 短パルスレーザー / 時間依存密度汎関数理論 / レーザー電場増強 / 電子コヒーレンス時間 / 短パルス高出力レーザー / 切削技術 / 液中材料加工 / 量子コヒーレンス / 芳香族分子 / 水分解反応 / 電場増強 / 超小型パルスレーザー / 電場増強効果 / 先進アルゴリズム / 材料設計 / レーザー加工 / 表面処理 |
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| 研究成果の概要 |
研究代表者は第一原理計算に基づくシミュレーションを実行することで、高強度短パルスレーザーによる物質構造変化を調べた。また、物質によるレーザー電場の変調により、レーザー化学反応の促進が起きる可能性を提案し、水分子のレーザー光照射による分解反応は、グラフェンなどの2次元材料の近くやカーボンナノチューブの近くでは促進されることを見出した。 また、孤立した分子内への短パルス照射による電子励起状態が短い時間コヒーレンスを保つことをシミュレーションで突き止めた
一方分担研究者は、学会・展示会の参加・聴講を通じて、短パルス高輝度レーザーの開発状況と、切削や液中での物質変化などへの応用の実際を調査した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来から熱平衡状態の延長で理解されてきたレーザーによる物質構造変化の素過程を、電子励起が引き起こす熱的非平衡ダイナミクスととらえ、しかもある程度の予測を計算機を用いたシミュレーションで行えることを明らかにした。また、近年注目されている励起電子のコヒーレントなダイナミクスが、複数個の原子からなる孤立分子内でも見られる可能性をシミュレーションで示唆し、新規な量子デバイスの要素技術を先導すると期待される。最後に、物質中の非平衡ダイナミクスを誘起するに足りる性能を持つレーザー装置開発や材料加工の応用が進んでいることを把握し、理学と工学の両方に本研究で得た知見を応用したさらなる発展があることが分かった。
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