研究課題
申請者らは超流動ヘリウム中で物質に高強度レーザーを照射（レーザーアブレーション）することで、その結晶構造によらず、他の環境では作製が困難なマイクロメートルサイズの真球状単結晶を作製することに成功した。そうした半導体マイクロ球は、高性能な光共振器として動作し、超小型かつ高効率なレーザー光源としての活用など、広範な応用が期待される。その生成過程を明らかとすることによって、さらなる真球性の向上や作製歩留まりの向上を図るため、以下の実験研究を進めた。これまで微小球を集束イオンビーム装置を用いて切断し、内部に間隙が存在することを明らかとしてきたが、これまでの材料に加え、他の半導体・金属にも対象を拡大して間隙の大きさや位置、個数を詳細に調べた。その結果に基づき、微小球の生成過程を議論した。また、微小球の光共振器としての性能と間隙の状態との関係も明らかとした。さらに、レーザーアブレーションで作製されたZnO微小球の超流動ヘリウム中での光トラップに初めて成功し、その運動に超流動ヘリウム内に生成された量子渦が影響していることを見出した。また、超伝導を示す金属を対象として超流動ヘリウム中でレーザーアブレーションを行ってマイクロ粒子を作製し、磁気トラップすることに成功していたが、超伝導粒子のレーザー照射における運動変化を詳細に観察した結果、光圧に加えて、第二音波の発生に伴う反跳が大きく影響することが分かってきた。このように、超流動ヘリウムを単なる低温環境と捉えることはできず、それ自体の特性も微小球生成に影響を及ぼしている可能性があることが判明した。一方、これまでの超流動ヘリウム中でのレーザー照射実験に加え、ヘリウム液面より上方でレーザーアブレーションを行い、融液が液体中に落下した後に形成される微小球の構造を調べ、真球状のものも見出した。これは、微小球の生成過程に関する重要な知見である。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (1件)
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