| 研究課題/領域番号 |
16K05049
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
|---|
研究代表者 |
宮本 良之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (70500784)
|
|---|
| 研究分担者 |
石川 善恵 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20509129)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| キーワード | 短パルスレーザー / 時間依存密度汎関数理論 / 第一原理計算 / レーザー電場増強 / 電子コヒーレンス時間 / 短パルス高出力レーザー / 切削技術 / 液中材料加工 |
|---|
| 研究実績の概要 |
研究代表者は第一原理計算に基づくシミュレーションを実行することで、高強度短パルスレーザーによる物質構造変化を調べた。また、物質によるレーザー電場の変調により、レーザー化学反応の促進が起きる可能性を提案した。具体的には、水分子のレーザー光照射による分解反応に着目し、パルス幅10fsと20fs、基本波長800nmの場合を想定して、水分解に必要なレーザー電場強度の閾値を調べ、水分子が単独で存在する場合と、グラフェンなどの2次元材料の近くに存在する場合、カーボンナノチューブの近くに存在する場合を検証し、レーザー水分解の促進を確認した。
一方、レーザー電場の増強効果は金クラスターでも報告されているものの、このような効果をスラブモデルによる周期境界条件によるシミュレーションで再現することは難しいことが分かった。
なお、本研究を遂行している最中に、レーザーのパルス幅の位相を調整すれば、第1短パルス照射後に反位相の第2パルスを照射することでいったん励起した電子を再び基底状態に戻すことができることに思いがいたった。ただし、この場合には反位相の第2パルスを照射するまでの時間は照射された物質内で電子がコヒーレントなダイナミクスを維持する必要がある。真空中にトラップされた分子でそのようなコヒーレントダイナミクスが生じるが、シミュレーションで検証した結果コヒーレント時間は約20fs程度と短い。
他方、研究分担者は学会参加聴講によりレーザー装置開発状況を調査した。短パルス高出力レーザー発振の開発状況と切削加工技術の応用、ハイパワーレーザー装置やレーザービーム形状制御の技術動向、短パルスレーザーを用いた材料合成の研究動向などを聴講し、これらの研究動向調査をもとに、液中での材料加工の実験的研究に必要な装置や研究計画を立て、2019年度から採用の決まった科研費基盤Cでの研究準備が整った。
|
