カテゴリー: 研究紹介

理学部物理学科　遠藤研究室

概要

遠藤研究室では，化学レーザー，太陽光励起ファイバーレーザー，アルカリ原子レーザーやラジアル偏光レーザーなど，ほかに誰もやっていないユニークなレーザーの研究に取り組んでいます．計算機シミュレーションは自分で開発し，自作のパソコンで計算させています．私の研究は，物理と化学と機械工学を一緒にしたようなもので，物理学科の中では異色かもしれません．しかし，自分の力で何かを産み出したいという意欲を持った人にはその面白さがわかってもらえると思います．研究を通して学べる知識も，光学にとどまらず流体力学，化学，制御，コンピュータシミュレーションと多岐にわたります． 国際会議は良く行きます．研究室には，修士課程のうちに欧米の会議で発表した人も何人かいます.

主な研究テーマ

1. 半導体励起アルカリレーザー(DPAL)の研究
   半導体励起アルカリレーザーとは，Rb，Csなどのアルカリ原子を半導体レーザーで励起する，いままでになかった斬新な発想のレーザーです．大型化が容易で，地上からのレーザー照射でスペースデブリを除去するレーザークリーナー光源としての応用を目指して基礎研究を行っています．
2. 光共振器の研究
   光共振器とは，二枚の鏡が向き合ったもので，その中にレーザー媒質を入れることにより発振します．この鏡の工夫により様々な特徴を持ったレーザービームを生み出すことができ，レーザー物理学の重要な研究テーマとなっています．本研究室では，独自に開発したコンピューターシミュレーションを用い，かつて無い光共振器を提案してきました．
3. レーザー加工の研究
   光共振器の研究から生まれた「軸対称偏光レーザー」は高い加工性能を示すことが実証されました．軸対称偏光レーザー実用化のため，メーカーと協力して製品化に向けた研究を行っています．
4. 太陽光励起ファイバーレーザーの研究
   無尽蔵の太陽光を直接レーザー光に変換する太陽光レーザー．本研究室はファイバーと量子ドット光増感を用い，「集光しないで発振する太陽光レーザー」を目指した研究に取り組んでいます．

 

 

 

 
研究室のホームページ

水は最も身近な物質ですが、液体の中ではむしろ特殊な性質を多く示します。水と混合する物質の分子構造、分子サイズ、濃度、温度等により水分子運動は大きく変化します。16.5桁の広い時間域の誘電率（物質に加えた電圧と流れた電流の関係を得る）測定により、水を含む物質中の分子運動の速度・速度分布・動く水の量を観測し、水分子運動を支配するしくみの解明が研究の目的です。

水分子運動に関する現象の身近な例に植物の発芽があります。乾燥した種は何年も（条件がよければ何十年も何百年も）保存でき、適度な温度と水分量があると発芽します。これは身近で生物学的には明らかな現象ですが、物理学的な分子運動として観ると未解明な現象の一つです。水を含んだ物質中には-150℃でも凍らない水があります。20℃では水分子はおよそ10ピコ秒で運動しますが、-150℃では数秒程度：20℃の10¹¹倍の時間をかけて動く氷ではない固体の水になります。このようなガラス状態（低温や乾燥で構造は液体のまま固体になる状態）では、分子運動という視点では時間がゆっくり進み、同時に分子間相互作用が顕著に現れ「生命に不可欠な水とは何か」に対する答えを見つけ易くなります。

これらの研究結果は様々な分野で応用できます。例えば卵子や精子、臓器移植の為の低温保存のメカニズム、生体適合素材などの新素材の評価や制御です。近年では、冷凍・乾燥食品中の水分子運動測定を用いた保存技術の応用研究なども行っています。

新屋敷直木　教授

東海大学受験生応援サイトに櫛田研4年生の高須さんと櫛田准教授がゼミ紹介として載りました。

http://www.u-tokai-trueblue.jp/seminar/kushida/

 

 

物理学科の西嶋恭司教授、櫛田淳子准教授、大学院生の小谷一仁さんが所属する10カ国160名からなる国際共同研究チーム(MAGIC)は、地球から2.6億光年離れたペルセウス座銀河団にある電波銀河IC 310の中心で起きた超高エネルギーガンマ線の巨大爆発現象を観測し、日本を含む６カ国で同時記者発表を行ないました。この爆発現象において観測された超高エネルギーガンマ線放射の激しく速い時間変動は、中心の超巨大ブラックホールの大きさから理論的に推定される時間変動よりはるかに速く、これまでの理論モデルでは説明できない新しい発見です。グループは、高速回転する強い磁場を持ったブラックホールの極付近の非常に狭い領域で粒子が加速され超高エネルギーガンマ線が放射されるという新しいモデルを提案しました。今後、謎の多いブラックホール近傍の物理現象の解明に弾みがつくものと期待されます。

発表雑誌： Science Express 11月6日
論文タイトル：Black hole lightning due to particle acceleration at subhorizon scales
著者：The MAGIC Collaboration, J.Aleksic et al.

10.1126/science.1256183

東大宇宙線研究所からのプレスリリース：

http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/2014/11/10140000.html

 

 

２月吉日４年生の卒業研究発表が行われました。以下は卒業研究タイトルの一部抜粋です。

• 新星　NOVA DEL2013の光度変化
• 光学望遠鏡による脈動変光星δCepの観測
• ガンマ線を放射する活動銀河核の特徴の研究
• Fermi衛星による活動銀河核光度変化の観測
• 超新星残骸W44と周辺分子雲からのガンマ線放射の研究
• がん診断に用いるPETへの搭載を想定したガンマ線カメラの開発
• Geant4シミュレーションソフトを用いたDNA損傷の物理的解釈
• ミューオンの崩壊寿命及び負ミューオンの原子核による捕獲断面積の研究
• 超新星残骸IC443からのπ0崩壊起源ガンマ線の探索
• 電波観測による散在流星の時間変動
• 水素吸蔵材を用いた核融合燃料回収のための基礎実験
• シートプラズマを用いた電気推進エンジンの推力計測
• オーロラ形成におけるダブルレイヤー現象に関する基礎研究
• PMMA良溶媒及び貧溶媒におけるルードヴィッヒ・ソレー効果
• 誘電分光法を用いた氷結したウシ血清アルブミン水溶液の分子ダイナミクス
• 氷結したPoly(vinyl methyl ether)水溶液の融解過程におけるダイナミクス
• 複雑系の動的構造解析のための誘電分光とシミュレーションの基礎
• PFG-NMR法による生体中の水分子の拡散の研究ー生体モデルとしての豆腐・細胞ー
• 成層圏極渦反転データ解析-コンポシット解析と鉛直構造-
• 色素増感型太陽光励起ファイバーレーザーの開発
• 半導体励起アルカリレーザー(DPAL)の高出力化に関する研究
• 体積型回折格子を用いたチャープパルス圧縮に関する研究
• パルスファイバーレーザーを用いた線幅拡大による波長変換への影響に関する研究
• オールファイバー型モード同期レーザーに関する研究
• 結晶性シリコンの超高速励起および解離に伴うエネルギーバンドの崩壊と誘電率の過渡的変化
• 固体の超高速励起と緩和過程の計測・ポンププローブ法
• コンクリート材に対するセシウム原子染み込み過程のTOF計測
• 初期宇宙のエネルギー密度計算時における超相対論的極限の有効性
• 相対論的ボルツマン方程式による素粒子ダークマターの候補の制限
• 初期宇宙のレプトンフレーバー非対称性と有効相対論的自由度
• SU(2)×U(1)模型とヒッグス機構
• 太陽ニュートリノ振動
• 太陽系外惑星の研究のこれまで
• ガンマ線連星系の 電波観測プロポーザルの検討
• 回転する水が作る器の曲線と焦点距離について
• 自作屈折望遠鏡の光軸修正についての研究

 

 

先日、SpainのBarcelonaにて、複雑系の緩和現象についての国際会議に参加してきました。ここでは、この分野を牽引している世界各国の研究者が一堂に会し、7日間に渡って様々な議論がなされました。私は卒業研究の時から現在まで取り組んでいるタンパク質水溶液の分子運動とガラス転移に関する研究を報告してきました。
修士課程ではそれまでとは異なる様々な経験を積むことができます。特に、国際会議参加や、共同研究者が在籍しているGreece、Athens工科大学滞在は私の研究活動、人生に大きな良い影響を与えていると感じます。普段では得難い体験が修士課程には有ります。物理を志した者として、修士課程に進学し、特別な一歩を踏み出してみてはいかがでしょうか。

佐々木