有機高分子薄膜の非線形光学効果とその応用に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01420016
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 国府田 隆夫 東京大学, 工学部, 教授 (50010715)
• 研究分担者: 富岡 明宏 東京大学, 工学部, 助手 (10211400) ; 宮野 健次郎 東京大学, 工学部, 助教授 (90167677) ; 石川 謙 東京大学, 工学部, 助手 (10176159) ; 岩佐 義宏 東京大学, 工学部, 助手 (20184864)
• キーワード: 有機非線形光学材料 / 有機薄膜 / ポリジアセチレン / 一次元電子状態 / 薄膜作製技術 / 高分子材料 / 光導波路 / 光クロミズム

研究概要

本研究計画の2年度にあたる平成2年度における主要な研究成果は、大要以下のごとくである。
1.<共役系高分子ポリジアセチレンの配向性薄膜作製技術の確立>___ー 本研究者らによって開発されたエピタキシャル蒸着膜の品質向上のため、モノマ-原料、基板処理、光重合処理などについて最適化の努力を行い、従来にない高品質の薄膜作製が可能となった(石川)。さらに、ラングミュア法によっても高配向単分子膜の作製が可能であることを明らかにし、この両者の方法を併用する新しい製膜法を開発した(宮野、富岡)。
2.<ポリジアセチレンの3次非線形光学応答機構の解明>___ー 上記の方法で作製した配向性ポリジアセチレン薄膜を用いて、3次高調波光の測定によって、その3次非線形電気感受率χ^<(3)>の波長依存性を従来にない精度と波長範囲に渡って測定した。この結果、一次元的な高分子主鎖構造に由来する励起子状態への3光子遷移によって著しい共鳴増強効果が生じることが明らかになった。さらに電場変調分光測定などの結果を考慮して、この物質の大きな非線形光学応答を定量的に説明できるモデルを導いた(岩佐、石川)。
3.<ポリジアセチレンの色相変化機構の解明>___ー 非線形光学効果以外に、ポリジアセチレンでの特異な性質である色相変化の特性を、溶液、薄膜、単結晶について詳しくしらべ、その微視的機構の手掛かりを得た(石川)。
4.<ポリジアセチレン以外の有機薄膜の非線形光学特性の測定>___ー フタロシアニン、シアニン色素、混合原子価白金錯体などの有機薄膜を作製し、上記と同様な方法によって3次非線形感受率χ^<(3)>の値を評価した。
5.<非線形光導波路の設計>___ー 有機非線形光学材料の応用として重要な課題である非線形光導波路の試作の準備として、ポリジアセチレン薄膜を利用した基本的な構成の光導波路の設計を行った(宮野、石川)。

研究成果

• [文献書誌] K.Fukagai,K.Ishikawa,T.Kanetake,T.Koda,S.Koshihara and Y.Tokura: "Sensitization of photochromism in polydiacetylene films by phthalocyanine layer" Japanese Journal of Applied Physics. 29. L977-L980 (1990)
• [文献書誌] T.Hasegawa,K.Ishikawa,T.Kanetake,T.Koda,K.Takeda,H.Kobayashi and K.Kubodera: "Excitonic resonant effect in the thirdーorder nonlinear optical properties of blueー and redーform polydiacetylene films" Chemical Physics Letters. 171. 239-244 (1990)
• [文献書誌] S.Koshihara,Y.Tokura,K.Takeda,T.Koda and H.Kobayashi: "Reversible and irreversible thermochromic phase transition in single crystals of polydiacetylene substituted with alkylーurethanes" Journal of Chemical Physics. 92. 7581-7588 (1990)
• [文献書誌] T.Koda,T.Hasegawa,K.Ishikawa,K.Kubodera,H.Kobayashi and K.Takeda: "Linear and nonlinear optical properties of quasiーoneーdimensional excitons in conjugated polymer polydiacetylenes" Journal of Luminescence. (1991)
• [文献書誌] T.Hasegawa,K.Ishikawa,T.Koda,K.Takeda,H.Kobayashi and K.Kubodera: "Analysis of excitonic resonant effect in the thirdーorder nonlinear optical susceptibility of polydiacetylene films" Synthetic Metals. (1991)
• [文献書誌] K.Miyano: "Local mechanical properties of monomolecular films on water measured with a capillary wave probe" Langmuir. 6. 1254-1259 (1990)