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我々は最近、ブリュアン散乱を光ビ-ト分光を用いて測定することに世界ではじめて成功した。この方法により、これまでのフォノン伝搬の測定精度を2桁以上向上させることができる。本研究の目的は、光ビ-ト分光ブリュアン・レイリー散乱法の周波数帯域および検出感度の向上を測り、まったく新しい光散乱測定法を完成させることにある。
これまでの研究において、装置の高性能化として高出力アルゴンイオンレーザーと高感度広帯域フォトダイオードを導入し、さらに光学系の最適化をはかることによって測定周波数帯域を1.7GHzにまで拡張することができた。また熱フォノン共鳴というまったく新しいフォノン測定法を開発することにより、レーザービーム幅によって制限される原理的な周波数分解能を越えてフォノンの伝搬定数を測定することができるようになった。これらの改良により、当初計画していた性能を有する測定システムを構築することができた。さらに完成した装置を用いて様々な興味ある系についてブリュアン散乱測定を行った。その成果は以下のようにまとめることができる。(1)光ビ-ト分光ブリュアン散乱法によって熱的非平衡系の測定を行い、非平衡系の統計力学を実験的に検証することを試みた。広い試料空間にわたって、各部の温度を精密に制御できるセルを試作した。これによって定常的な熱流を形成し、熱流とフォノンのカップリングによるブリュアンスペクトルの非対称性を検出した。(2)フォノンのコヒーレント長が試料サイズより大きい系についてのブリュアン散乱測定を行い、フォノンが試料の幾何学的形状を感じて共鳴現象を起こすことを発見した。この特異なエネルギースペクトルは、熱フォノンの位相の相関長を考慮することによって説明することができた。(3)液晶性分子の分子配向がローカルなずり流れと結合することにより生じる特異な光散乱スペクトルを測定し、液晶相転移に関する知見を得た。
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