高分解能ブラッグ反射法によるGHz帯音波緩和測定装置の開発

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555011
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高木 堅志郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤島 啓 (株)村田製作所, 技術研究部長 ; 崔 博坤 明治大学, 理工学部, 講師 (30143530) ; 酒井 啓司 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (00215584)
• Keywords: 高分解能ブラッグ反射法 / ハイパーソニックスペクトロスコピー / 音波緩和現象 / 振動緩和 / 光ヘラロダイン法

Research Abstract

音波緩和法は、分子や分子集合体レベルで物質の動的挙動を調べる非常に有効な手段である。これまで多くの研究者が液体、高分子系、生体系の緩和過程を測定し、分子ダイナミクスを研究してきた。しかし従来の技術は周波数が主に100MHz以下に限られているため、昨今の要求である「より速く、よりミクロな現象」の研究に対することは極めて困難であった。我々は高分解能ブラッグ反射法という新しい音速、吸収測定技術を考案し、1.5GHzまでの広帯域測定を可能にしている。本研究の目的はこの測定法を実用化の観点から見直し、さらに高周波化し、GHz域の音波スペクトルを求める新しい物性測定装置として確立することにある。本年度の研究成果は次の2点に要約できる。
1)HRB法の高周波・高性能化:従来のHRB法の測定帯域を拡大する試みを行なった。これまではZnO薄膜によって超高周波音波を励振していたが、本年度は試料中に熱的に励起されたサーマルフォノンの測定を試み、成功した。これによって、数10GHz帯にいたる高周波化の可能性が見いだされた。
2)偏光解消光散乱測定による液晶性分子の高周波ダイナミクスの研究:散乱光の偏光解析によって縦波音波以外のエネルギー伝搬モードの測定が可能になる。偏光解消散乱測定用に装置の改良を行い、液晶性分子6CBの超高分解能・高周波光散乱測定を行った。これによって、異法性の大きい分子の回転運動と並進運動の相互作用に対する知見が得られた。

Research Products

• [Publications] Keiji Sakai and Kenshiro Takagi: "Relaxation of two-dimensional visco-elasticity in a long Chain fatty acid monolayer expanded at the air/water interface" Japanese Journal of Applied Physics. 31. L1488-1491 (1992)
• [Publications] Keiji Sakai,Hiroki Kikuchi and Kenshiro Takagi: "A new method for spectroscopy of liquid surface waves over the frequency range from 500Hz to 40KHz" Review of Scientific Instruments. 63. 5377-5380 (1992)
• [Publications] Keiji Sakai and Kenshiro Takagi: "High Frequency measuremant of surface elasticity of a soluble monolayer at water surface by ripplon light scattering method" Japanese Journal of Applied Physics.
• [Publications] Tasurto Matsuoka,Keiji Sakai and Kenshiro Kakagi: "Hyper-resolution Brillouin Scattering method with optical beation spectroscopy" Proceedings of 14th International Congress on Acoustics. 2. C9-5 (1992)