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

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555011
• Research Institution: 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): 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 / 音波緩和現象 / 超音波スペクトロスコピー / 音波物性 / 波体・溶液物性 / 生体高分子

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な挙動を調べる非常に有効な手段である。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」の研究に対応することは極めて困難であった。我々はすでに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、GHz域で音波緩和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。
本年度までの研究によって、当初目標としたHRB法の高性能化と汎用化についての研究はおおむね達成されている。本年度は自動化、迅速化されたHRB法測定システムを、1)液晶性分子の配向緩和現象の研究 2)たんぱく質、脂質などの生体高分子の広帯域超音波音波物性 3)高分子ゲル系における高周波表面波伝搬、などソフトマテリアルの高周波音波物性の研究に応用した。その結果、ソフトマテリアルの分子ダイナミクスに関する多くの知見を得ることができた。
また本研究の中で示された、まったく新しい高周波フォノン測定手法である光ビート分光ブリュアン散乱測定の可能性を検討し、現在のHRB法と極めて類似の光学系によって実現可能であることを確認した。この光ビートブリュアン散乱測定法の予備実験を進め、GHz域の熱フォノン測定に成功した。
また最終的な研究成果を評価・総括し、HRBシステムを用いた今後の高周波超音波物性研究についての検討を行った。

Research Products

• [Publications] T.Matsuoka,K.Sakai,K.Takagi: "High resolution Brillouin Rayleigh spectroscopy with an optical beating technique" Rev.Sci.Instrum.64. 2136-2139 (1993)
• [Publications] T.Matsuoka,K.Sakai,K.Takagi: "Light beating spectroscopy of polarized and depolarized scattering" Phys.Rev.Lett.71. 1510-1513 (1993)