| 研究課題/領域番号 |
17K05504
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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研究代表者 |
市田 正夫 甲南大学, 理工学部, 教授 (30260590)
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| 研究分担者 |
青木 珠緒 (松本珠緒) 甲南大学, 理工学部, 教授 (80283034)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ナノカーボン / 酸化グラフェン / 光照射効果 / 非線形光学応答 |
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| 研究実績の概要 |
前年度に引き続き、試料として酸化グラフェン水溶液を用い、光照射による光学スペクトルの変化やピコ秒パルスレーザーを用いた発光の時間変化の測定、さらにZ-scan法を用いた三次非線形感受率の測定を広いエネルギー領域にわたって行い、非線形光学応答と線形光学応答の関係について調べた。さらに、Z-scan法で問題となった、非線形性測定中の試料の光変化（ダークスポットの生成）や試料の不均一性を解決するために、吸収係数の光飽和密度の測定による非線形感受率の測定を試みた。
試料の不均一性による影響や、Z-scan法での焦点位置での試料の光変化をおさえるために、照射面積を広く一定に保ち、レーザー光強度そのものを変化させて、吸収率の変化を測定し、吸収が飽和する入射光強度(Is)から三次非線形感受率を求める方法を用いて、酸化グラフェン水溶液および光照射を行った試料の光学非線形特性を評価した。
その結果、1) 酸化グラフェンにおける3次の光学非線形感受χ(3)の虚部をIs法によって測定し、再現性が高く信頼できる値を求めることができたこと、2)低エネルギー側ほど性能指数が増大すること、3)光照射によってχ(3)は増大するが、性能指数は減少すること、4)低エネルギー側ほど発光寿命が短く、光照射試料ではさらに寿命が短くなること、5)性能指数のエネルギー依存性は、この系の発光を説明するモデルとして提唱されている量子ディスクモデルで定性的に説明できること、が明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
Z-scan法は簡便に精度よく実部および虚部の三次非線形感受率を得られる方法であるが、光照射によって光学特性が変化する試料においては、その再現性や信頼性に問題があることが分かった。酸化グラフェン水溶液についても、光照射前の試料では比較的の再現性よく三次非線形感受率が得られているが、光照射をした試料では、試料の不均一性や測定中のレーザー光によるさらなる光還元によるダークスポットの生成により、信頼できるデータが得られなかった。そこで、照射範囲をひろげ試料の不均一性を平均化するとともに、Z-scan法での焦点位置での試料の光変化をおさえるために、レーザー光強度そのものを変化させて、吸収率の変化を測定し、吸収が飽和する入射光強度(Is)から三次非線形感受率を求める方法に変更した。そのために、非線形特性の評価に遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、酸化グラフェンおよび光照射酸化グラフェンについて、発光寿命測定を行い、その結果を三次光学非線形感受率や性能指数と比較することにより、三次非線形性の光子エネルギー依存性や光照射効果について、その原因を考察するとともに、２次元系のグラフェンや１次元系のカーボンナノチューブなど他のナノカーボン系との比較を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ラマン分光用に予定していた分光器および検出器が他の研究費で購入することが可能となった。一方、実験に用いる現有のレーザーが不調のため経費はそのメンテナンスにも当てた。来年度以降、薄膜試料作製やその評価のための実験系の構築に助成金を用いる。
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