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高繰り返しシングルショット分光技術の開発とマルチ時間スケールダイナミクスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18J23280
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

小林 真隆  横浜国立大学, 理工学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2020年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードシングルショット測定 / ポンプ・プローブ分光 / 相変化材料 / アブレーション / 超高速応答 / 不可逆現象 / CFBG
研究実績の概要

申請者は、高繰り返しで測定可能なシングルショット超高速分光技術を開発することによって、マルチタイムスケールのポンプ・プローブ分光法を行い、不可逆過程のダイナミクスを可視化することを目的とした本研究を進めている。本年度は、昨年度に得られた光相変化材料のGe2Sb2Te5(GST)薄膜における超高速相変化ダイナミクスに関する実験結果を解析し、光照射による相変化や表面構造形成、レーザーアブレーションに至る過程での超高速ダイナミクスをモデル化することに成功した。このモデルによってレーザー照射の1パルスごとの超高速ダイナミクスの変化と、表面構造の変化とを統一的に説明することができることを明らかにし、それによって多数パルス照射による表面構造形成メカニズムの一端を明らかにすることができた。現在はこれらの成果をまとめた論文を投稿し、査読者からのコメントに合わせて修正しているところである。以上の結果は、シングルショット分光測定を高繰り返しで測定可能になったことによる成果であると考えており、本手法は今後様々な非線形効果やパラメータを持つ超短パルス光を用いた現象やダイナミクスの理解・応用利用に大きく貢献できる可能性が見込める。その一例として、化学・バイオ系への応用として、生体高分子のフォールディングダイナミクスの観測や、高分子の超高速のゆらぎを観測できる可能性がある。また産業分野への応用として、レーザー加工においてサンプルを取り外さずにパルス毎の蓄積効果などを観測できることから、最適化条件の探索にも応用可能であると考えている。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] タイムストレッチ法を用いた高繰り返し超高速分光法とその応用2021

    • 著者名/発表者名
      小林真隆,武田淳,片山郁文
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 49 ページ: 212-216

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] シングルショット時間領域分光2020

    • 著者名/発表者名
      武田淳, 小林真隆,片山郁文
    • 雑誌名

      光学

      巻: 49 ページ: 423-428

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast-frame single-shot pump-probe spectroscopy with chirped-fiber Bragg gratings2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Masataka、Arashida Yusuke、Yamashita Genki、Matsubara Eiichi、Ashida Masaaki、Johnson Jeremy A.、Katayama Ikufumi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 号: 1 ページ: 163-166

    • DOI

      10.1364/ol.44.000163

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Ge2Sb2Te5薄膜のLIPSS形成におけるマルチパルス超高速ダイナミクスの観測2021

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、嵐田雄介、浅川寛太、金島圭佑、小西邦昭、湯本潤司、五神真、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast Dynamics in Ge2Sb2Te5 Thin Films during Laser-Induced Successive Surface Modification2020

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, Y. Arashida, K. Asakawa, K. Konishi, J. Yumoto, M. Kuwata-Gonokami, J. Takeda, and I. Katayama
    • 学会等名
      International Conference on Ultrafast Phenomena 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高繰り返しシングルショット分光によるGe2Sb2Te5薄膜のLIPSS形成に伴う超高速ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、浅川寛太、嵐田雄介、小西邦昭、湯本潤司、五神真、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] High-acquisition-rate single-shot pump-probe measurement using chirped-fiber Bragg gratings2019

    • 著者名/発表者名
      3.Masataka Kobayashi, Yusuke Arashida, Genki Yamashita, Eiichi Matsubara, Masaaki Ashida, Jeremy A. Johnson, Ikufumi Katayama
    • 学会等名
      CLEO/Europe-EQEC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ラッグ回折チャープファイバーを用いた高繰り返しシングルショット分光法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、嵐田雄介、山下元気、松原英一、芦田昌明、Jeremy A. Johnson、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      第9回ハイブリッド量子科学領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高繰り返しシングルショット分光を用いたGe2Sb2Te5薄膜のLIPSS形成に伴う超高速ダイナミクスの観測2019

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、浅川寛太、嵐田雄介、小西邦昭、湯本潤司、五神真、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高繰り返しシングルショット分光によるGe2Sb2Te5薄膜のLIPSS形成における超高速ダイナミクスの観測2019

    • 著者名/発表者名
      小林真隆
    • 学会等名
      第26回レーザー夏の学校
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ge2Sb2Te5薄膜のLIPSS形成過程におけるマルチタイムスケールダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、浅川寛太、嵐田雄介、小西邦昭、湯本潤司、五神真、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      第4回JSAPフォトニクスワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ge2Sb2Te5薄膜のLIPSS形成と超高速ダイナミクスの可視化2019

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、浅川寛太、嵐田雄介、小西邦昭、湯本潤司、五神真、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      第30回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高繰り返しシングルショット分光によるSiのキャリア生成・長寿命緩和の同時計測2019

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、嵐田雄介、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      第8回ハイブリッド量子科学領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高繰り返しシングルショット分光を用いたSiのマルチタイムスケール測定2019

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、嵐田雄介、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第 39 回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Multi-timescale pump-probe spectroscopy using time-encoding and time-stretching methods2019

    • 著者名/発表者名
      Katayama Ikufumi、Kobayashi Masataka、Johnson Jeremy A.
    • 学会等名
      Photonics WEST
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高繰り返しシングルショット分光によるSiのキャリア生成・長寿命緩和の同時計測2018

    • 著者名/発表者名
      小林真隆、嵐田雄介、武田淳、片山郁文
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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