高知工科大ら,高機能な有機単結晶レーザーを実現

高知工科大学と筑波大学は,設計したtBuCという分子の結晶自身が高い発光性を持つ共振器構造として機能し,単結晶レーザー機能を発現させることに成功した(ニュースリリース)。

化学構造のデザインによって容易に波長を制御できる新規性のある光源として,有機レーザーが注目されている。これらの媒質として,ある程度高い固体発光性を示すCDSBの誘導体が関心を集めていた。

しかし,これらは溶解性に乏しく,レーザー機能発現に至るほどには発光性がなく,有機単結晶レーザーを実現するためには,溶解性を向上させることによって溶液法での結晶化を容易にし,共振器構造を備えた有機単結晶を作製する必要があった。

研究グループは,CDSB分子の両端にtBu基を導入した新規化合物,tBuCを合成したところ,室温下でのクロロホルムへの溶解度が10倍以上高まった。この高い溶解性を活かし,室温下にて様々な濃度で結晶作製を行なうと,緑色蛍光を示す板状結晶(I型)と青色蛍光を示す針状結晶(II型)の2種類の結晶を見出した。発光性を評価する指標の一つである蛍光量子収率(ΦPL)を算出すると,I型では0.72,II型では0.91だった。

II型結晶は,特に蛍光性に優れ,CDSB系分子の中で最高値のΦPLを示した。結晶構造を見ると,tBu基のかさ高さが分子同士の密な集積を妨げており,その結果として高いΦPLが発現しているものと解釈できた。

II型結晶は,高い蛍光量子収率を示していた上,レーザー発振に都合の良い1次元に伸びた結晶形状をしていたため,光励起による発光スペクトル測定を通してこの結晶のレーザー特性を調査した。すると,低い励起エネルギー密度ではなだらかな通常の蛍光スペクトルが見られたのに対し,励起エネルギー密度の上昇によって発光スペクトルの急激な強度増大と狭線化が見られた。

この高エネルギー励起下での発光スペクトルを高波長分解によってスペクトルを測定すると,等間隔に鋭さをもったパターンが表れており,結晶自身が光を効率よく閉じ込める共振器として機能していることを示していた。

レーザー発振下での結晶の蛍光像を見ると,結晶端2箇所から強く光を放射している様子が見られ,良質な結晶性が共振器機能を担保していると考えられる。これらの結果は,tBuCのII型結晶がレーザー機能を有することを表しているという。

研究グループは,様々な分子骨格にこのデザイン方法を適用することで,溶液法による高輝度デバイス作製に向けた広範な材料開発が期待できるとしている。

キーワード:

関連記事

  • Lumibird、Cilas株を売却しレーザー・メガジュール保守事業を取得

    仏Lumibirdは、Cilasおよび同社株主との間で、戦略的レーザー技術分野における包括的な契約を締結したと発表した(ニュースリリース)。契約には、Lumibirdが保有するCilas株式の売却、両社の長期的な産業協力…

    2026.08.06
  • DNP、輝度を最大約3倍に高めた高視認性パターンライトを発売

    大日本印刷(DNP)は、従来品と比べて輝度を最大約3倍に高めた小型照明装置「DNP高視認性パターンライト 固定設置タイプ」を開発し、2026年7月から試験販売を開始する(ニュースリリース)。明るい屋内施設や寒冷地などで、…

    2026.07.13
  • IPGフォトニクス、レーザー溶接の品質保証を支える「LDD」を提案

    IPGフォトニクスジャパンは2026年6月26日、愛知県安城市にある中部テクニカルセンターにおいてプライベートショー『Fiber Laser Days』を開催した。会場では、同社のファイバーレーザーを用いた加工デモに加え…

    2026.07.01
  • 浜ホト、NKT PhotonicsをHamamatsu Photonics A/Sに社名変更

    浜松ホトニクスは、同社子会社であるNKT Photonics A/Sの社名を、2026年6月25日付でHamamatsu Photonics A/Sに変更し、浜松ホトニクスグループにおけるレーザ&ファイバ事業ユニットとし…

    2026.06.30
  • 弘前大など、UAV LiDARで地すべりの地下構造を推定

    弘前大学は、ドローン搭載レーザー計測(UAV LiDAR)で取得した地表面データから、地すべりの地下にある「すべり面」の形状を推定する新たな技術を開発したと発表した(ニュースリリース)。 図 ドローン×3D解析による、す…

    2026.06.23

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア