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2021 年度 研究成果報告書

量子もつれ光子プローブによるガラス加工表面層のナノ・サーフェスインテグリティ計測

研究課題

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研究課題/領域番号 19H02042
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分18020:加工学および生産工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

高谷 裕浩  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70243178)

研究分担者 水谷 康弘  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40374152)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードガラス加工表面 / ナノ・サーフェスインテグリティ / 仮想量子ドット / 量子もつれ光子プローブ / ドレスト光子フォノン / 予測型マイクロクラック計測 / フォトンメトロロジー / 加工計測
研究成果の概要

本研究は,ガラス加工表面層におけるナノ領域の局所的な短距離秩序に支配される微視的構造/応力場の物質情報をもつドレスト光子フォノンと空間情報をもつ量子もつれ光子との相互作用を機序とする,新たなナノ・サーフェスインテグリティ計測の基本原理の確立を目的とする.そのため,ラマンスペクトル解析によるガラス表面層の分子構造評価を可能とする,独自の共焦点型光子検出ラマン分光測定システムを構築した.さらに,マイクロクラックによる光子レベルのレーザ後方散乱光を検出し,分子構造変化の3次元分布をより高分解能に計測する手法として,偏光量子もつれ光子対を利用した非走査型位相シフト干渉計測の基本原理を確立した.

自由記述の分野

機械工学・生産工学・加工計測

研究成果の学術的意義や社会的意義

非晶質構造をもつガラスは,結晶構造に基づいたクラック挙動モデルが利用できないため,光の量子効果による分子構造変化の測定原理の確立は,当該分野において先駆的な試みであり,本研究の学術的意義は極めて高い.本研究成果によってマイクロクラック近傍の局所応力評価が可能となれば,破壊挙動の高い予測精度によって,機械加工によって製造される高機能ガラス素子などの安全性・耐久性・信頼性が格段に向上し,他の硬脆材料評価法への大きな波及効果も期待できる.さらに,非破壊・高感度な本測定法と加工の融合によって,従来加工法の限界のブレークスルーやレーザーを用いたフォノン制御による新たなナノ微細加工原理への展開が拡がる.

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公開日: 2023-01-30  

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