| 研究課題/領域番号 |
25420728
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
橋田 昌樹 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50291034)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ナノ構造形成 / フェムト秒レーザー加工 / 金属結晶制御 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、フェムト秒レーザー加工により固体表面に自己形成する微細な構造体の「サイズ」とその「結晶」を同時に制御し、新しい機能性付与金属表面加工の基盤を確立することを目的としている。本年度は基礎データの蓄積に関する実験を実施し、非晶質ナノ構造体形成の基盤を構築した。加えて、立案したモデルの妥当性を検証するため、シミュレーション（PIC法）を導入し、ナノ構造の形成機構解明にも取り組み実験結果とよい一致を示した。得られた成果を示すと下記になる。
（１）フェムト秒レーザー加工により金属表面から放出する荷電粒子のエネルギー測定を実施し高エネルギーの金属イオンが放出されることを明らかにした。金属イオンの放出エネルギーは初期に形成される金属ナノ粒子の大きさに関係していることが分かった。
（２）非晶質化した金属ナノ構造体の組成分析は測定が困難であることが判明しシミュレーションにより評価を行った。特に金属表面から放出された高エネルギーイオンが非晶質金属形成に寄与していることが分かった。
（３）ナノ構造形成機構に関するシミュレーション（PIC法）を実施し、ナノ構造の格子間隔が初期に形成されるプラズマ密度に依存することを明らかにした。
（４）アブレーション率のレーザーフルーエンス依存性を異なる入射角度で測定したところ光侵入長では説明できない新しいアブレーションを示すことを見いだした。
（５）ナノ構造形成機構を明らかにするためダブルパルス照射実験を実施し初期に形成されるプラズマ密度の制御を試みた。ナノ構造の溝方法はダブルパルスの遅延間隔で変わ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)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初計画していた金属ナノ構造体の組成分析については、測定が困難であることが判明しシミュレーションにより評価を行った。さらに次に示す緻密な実験に取り組んだ。（１）アブレーション率のレーザーフルーエンス依存性を異なる入射角度で測定したところ光侵入長では説明できない新しいアブレーションを示すことを見いだした。（２）ナノ構造形成機構を明らかにするためダブルパルス照射実験を実施し初期に形成されるプラズマ密度の制御を試みた。ナノ構造の溝方法はダブルパルスの遅延間隔で変わることが明らかになった。これらの知見はナノ構造の結晶制御において新しくこれまでにない新規の機能性を誘起できる可能性をもっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、計画に挙げた２項目
（６）フェムト秒レーザー加工により金属表面から放出する荷電粒子の空間分布測定
（７）非晶質化金属ナノ構造体作成の基盤構築
に加え
（８）２波長ダブルパルス照射によるナノ構造制御及び結晶制御
を実施する予定である。
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