2010 Fiscal Year Annual Research Report
白色発光するキラル液晶ガラスの創成とレーザー発振の全可視波長チューニング
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22655047
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
古海 誓一 独立行政法人物質・材料研究機構, 光材料センター, 主任研究員 (30391220)
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| Keywords | キラル / 液晶 / フォトニック結晶 / ガラス / レーザー / チューニング / 白色発光 / フォトニックバンドギャップ |
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| Research Abstract |
周期構造を持つ媒質に、その繰返し周期と同程度の波長を持つ光が入射すると、媒質と光の相互作用が極めて大きくなることがある。これは、「フォトニック結晶」の「フォトニックバンド効果」が起因している。フォトニックバンドギャップを活用すると、光子の局在化や誘導放射といった特異的な量子光学現象や光を完全に閉じ込める可能性があるので、近年、フォトニック結晶に関する研究が盛んである。従来、フォトニック結晶は、半導体デバイスのために開発された微細加工技術を駆使して集積されているが、煩雑な作製工程のために、簡便に得ることは容易でない。一方、キラル液晶(コレステリック液晶)は材料の中に分子キラリティーが存在すると、サブマイクロメートルの周期を持つ超分子らせん構造を自発的に形成できる。この構造は屈折率が変調しているため、ブラッグ条件を満たす特定の波長の円偏光を選択的に反射し、一次元フォトニック結晶と見なすことができる。近年、レーザー色素を添加したキラル液晶を用いて、外部共振ミラーを必要としないレーザー発振に関する研究が世界的に活発である。しかしながら、ほとんどの報告において、企業から提供された液晶ディスプレイ(LCD)用材料の混合物であり、その化学構造式と成分は企業秘密である。さらに、市販のレーザー色素を液晶に添加しているので、局所的な色素/液晶の相分離や分子配列の乱れも軽視できない。分子デザインされた発光性キラル液晶を用いれば、今後、レーザー発振特性のさらなる向上が期待できる。
最近の研究動向を調べてみると、キラル液晶セルが呈する反射バンドに一次元的なグラデーション構造を作製し、励起領域を移動させることによってレーザー発振の波長をチューニングする試みが数多く報告されている。本研究では、ガラス状態を示す中分子量キラル液晶材料を合成し、新しいチューナブル固体レーザー発振デバイスの作製を行った。
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