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酸化物ガラスの结晶化における生成初期过程を解明

応用物理学専攻?高桥仪宏助教と藤原巧教授らの研究グループは、物质?材料研究机构?长田実主干研究员との共同研究により、酸化物ガラスの结晶化における生成初期过程の解明に成功した。

周期性/规则性のないランダム构造を有する酸化物ガラスは、高い透明性を有し、かついかなる形态にも形成可能であることから、我々の生活に身近な材料であると同时に光ファイバ用途など先端材料の一つでもある。最近では、同グループが成功したように、局所的な结晶化により、本来はガラスにはない特徴を活かした光ファイバ型デバイスなどが开発されており、高机能付与の一手法としてガラスの结晶化に注目が集まっている。しかし、结晶化の起源となるガラスの中距离构造(~数ナノメートル)については、ランダム构造ゆえにその确定が困难であり结晶化との関係もこれまでは不明であった。

今回、ボソンピークと呼ばれる特异な分光特性を详细に调べ、ガラスの结晶化初期过程との関连を明らかにすることに初めて成功した。ガラスにはナノメートルスケールの不均一领域が存在し、その异质な领域が结晶化の初期过程である结晶幼核(エンブリオ)の生成源になることを明确に示した。

この结果は、ガラス形成の段阶で后の结晶化の种类や数がすでに决められていることを示しており、したがって、ガラス结晶化の自在な制御のためにはガラス形成に変调を加えるか、またはガラス~结晶化过程に突然変异をもたらすと考えられるレーザー光结晶化等の手法が有効であることを示唆している。今回の成果によって、これまでは探索に留まっていた新たな机能性ガラスの开発に対し、人工的なナノ构造制御を可能とする革新的な创出指针を得ることが出来た。

なお本研究内容に関する詳報はPhysical Review B 誌(米国物理学会、79巻、214204、2009年6月23日)にて公開され、さらに、この論文は(米国物理协会、2009年7月6日)に选定された。

[問い合わせ先] 工学研究科応用物理学専攻 藤原 巧
E-mail: fujiwara*laser.apph.tohoku.ac.jp(◎は@に変更してください。)

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