| 研究課題/領域番号 |
22H00302
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
吉川 洋史 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50551173)
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| 研究分担者 |
丸山 美帆子 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (20623903)
中嶋 誠 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
橘 勝 横浜市立大学, 理学部, 教授 (80236546)
杉山 輝樹 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員教授 (80397687)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円)
2024年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
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| キーワード | レーザーアブレーション / レーザートラッピング / 結晶化 / 有機機能性材料 / 干渉計測 / 顕微イメージング / 核発生 / 結晶成長 / 有機材料 / 弱引力の分子系 / ソフトマター / 多段階制御 / 光工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、レーザーにより結晶化（核発生・結晶成長）を多段階で制御する手法を開発し、革新的な機能を有する有機結晶材料を創製することを目指している。具体的には、レーザーの物理作用（例：熱、電場など）を駆使し、結晶化プロセスにおける分子の凝集性や配列性を動的かつ厳密に制御する手法を開発する。さらに、結晶化が科学・産業のボトルネックである様々な有機材料を対象として、本結晶化制御手法の有効性を検証する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、レーザーにより結晶化（核発生・結晶成長）を多段階で制御する手法を開発し、革新的な機能を有する結晶性材料を創製することを目指している。
2022年度は、まず本研究課題を推進するための実験解析系の整備を進めた。具体的には、パルス時間幅がフェムト秒～ナノ秒で調整可能なレーザーシステムを新規導入し、さらに顕微鏡系と組み合わせることで短パルスレーザーを用いた結晶化実験システムを構築した。レーザートラッピング系、透過・蛍光・干渉・ラマン分光系も整備し、レーザー結晶化を多段階で制御解析するための実験系を大幅に発展させることができた。またその実験システムの性能評価のため様々なサンプルの計測制御を実施し、それら一部の成果については既に論文発表に至っている。
さらに2022年度はこれら実験システムを用いて、レーザー結晶化の多段階プロセスの解明やそれを活用した制御法の開発も進めた。例えば、レーザー集光点からの瞬時の核発生が可能な各種材料を用いて、核発生のレーザーパラメータ依存性について網羅的に調べた。その結果、レーザーアブレーションによる結晶核発生は、キャビテーションバブルなどの促進要素と、温度上昇などの抑制要素の競合現象であることを見出し、さらに結晶化理論の見地からそのメカニズムを説明することに成功した（Appl Phys A 2022で発表済み）。現在さらにその詳細な実験・解析などを進めており近く論文発表することを目指している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2022年度は、当初から計画していた実験解析系の整備を順調に進めることができている。またそれを活用した研究成果も一部既に論文発表することができ、さらに関連成果の学会発表でも受賞にも至っている。以上から本研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後もレーザー実験解析系の開発を進めるとと同時に、様々な材料を用いた応用的研究も進める予定である。
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