| 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 – 2021-03-31
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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 |
前年度までに主に行っていた、Z-scan法での非線形光学応答の測定は、測定中の光照射による試料の還元により、光吸収スペクトルが変化し、それが原因となって、正しい三次非線形感受率が測定できなかった。そこで、試料の不均一性などを解決するために、測定試料がレンズで絞られた焦点にこないように配置し、励起光強度を変化させながら吸収係数を測定し、その飽和密度(Is)から非線形感受率の測定を試みた。しかしながら、レーザー強度の不安定性や試料の光変化により、再現性よく信頼度の高いデータを得るのが難しかった。そこで、非線形感受率を再現性よく測定できている単層カーボンナノチューブ試料を参照資料として、それとの相対測定によって、信頼度の高い非線形感受率を得ることを行った。
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)の虚部の測定の再現性を向上させることができたこと、2) 3次非線形感受率の虚部は吸収飽和により負の値を持つこと、3) 3次非線形感受率を吸収係数で割った性能指数は、光照射によって半分程度に減少すること、4) 光照射により発光寿命は短くなり発光強度も減少すること、5)性能指数の光照射効果は、この寿命の変化によって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)
4: 遅れている
理由
昨年度までに、これまで行ってきたZ-scan法による三次非線形感受率の測定は、酸化グラフェンのように、光照射によってスペクトルが変わりやすい物質系においては、信頼性の高いデータを得ることが難しいことが分かった。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。ただ、この方法では、感受率を見積もるために、光強度や励起スポットサイズなどを定量的に正しく見積もることが必要となり、その評価に時間がかかった。また、実験に使用していたレーザーが故障のため、実験を行えなくなり、2019年度中に課題を終了することが困難となり、1年の研究機関の延長をお願いした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、レーザーの修理が完了次第、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 |
当初予定していたラマン分光用の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のメンテナンスと、成果報告のために国際会議への参加費として用いた。今年度も、レーザーのメンテナンスと必要に応じて、光学部品や解析用PCの購入に助成金を用いる。
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