国立大学法人筑波大学数理物質系 山本洋平教授、同大学院数理物質科学研究科 岡田大地（物性・分子工学専攻 博士後期課程3年）は、神奈川大学理学部　辻勇人教授、東京大学大学院理学研究科 中村栄一特任教授、産業技術総合研究所、ストラスブール大学との共同研究で、π共役系分子^注１）マイクロ結晶からの同時多色レーザー発振^注２）に成功しました。

辻教授、中村教授らにより2012年に開発された炭素架橋オリゴフェニレンビニレン（COPV）^注３）[１]は、発光特性と光耐久性が極めて優れたπ共役系有機分子です。今回、本研究グループは、2種類のCOPVが混合したマイクロ結晶の作成に成功しました。得られた結晶を光励起すると、マイクロ結晶内で発光が閉じ込められ、誘導放出によりレーザー発振が起こることを確認し、COPVの混合比によっては2つの波長域から同時レーザー発振が起こることを明らかにしました。さらに、銀基板表面で結晶が直立に成長することを見出し、結晶が寝た状態と比較してレーザー発振閾値^注４）を4分の1程度に低下することに成功しました。

このようなマイクロレーザーは、微小レーザー光源としての応用に加え、光回路や化学・バイオセンシングとしての応用が期待できます。

本研究成果は、2018年6月14日付「Nano Letters」誌にて先行公開されました。

＊本研究は、文部科学省科研費補助金　新学術領域研究 π造形科学「様々な励起プロセスを介したπ電子球体への発光閉じ込めと共鳴発光の変調」「ジベンゾクリセンをモチーフとする曲面π電子系の開発」、国際共同研究強化基金「発光性および強誘電性ポリマーナノ粒子による新しいフォトニック結晶の構築」、基盤研究A「光機能性ポリマー球体の高次連結による光学メタマテリアルの開発」、基盤研究B、基盤研究S、旭硝子財団研究助成 若手継続グラント「導電性高分子マイクロ共振器への電荷注入と共鳴電界発光」、筑波大学プレ戦略イニシアティブ「光と物質・生命科学のアンサンブルによる新現象の発掘と解明」、TIAかけはし「最先端光材料・光テクノロジー国際研究拠点形成に向けたTIA連携」などにより実施されました。

注1） π共役系分子
π電子系を有する分子。発光特性や電気伝導特性を発現する。

注2） レーザー発振
励起状態の分布が基底状態の分布より大きな状態（反転分布状態）からの誘導放出が共振器内部に閉じ込められることで増幅された、位相の揃った光の放射現象。

注3） 炭素架橋オリゴフェニレンビニレン（COPV）
辻、中村らにより開発された、発光特性や光耐久性に優れたπ共役分子。フェニレンビニレン部位が炭素により架橋されており、剛直で平面性の高いπ共役平面を有する。2015年には、COPV分子を用いたDistributed Feedback (DFB)レーザーが報告されている[２]。

注4） レーザー発振閾値（しきいち）
レーザー発振を起こすために必要な最低限の励起光強度で、この値より強く光励起を行うとレーザー発振が起こる。

【研究に関すること】

山本 洋平（やまもと　ようへい）
筑波大学 数理物質系　教授
〒305-8572　茨城県つくば市天王台1-1-1
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Tel：029-853-5030

辻 勇人（つじ　はやと）
神奈川大学 理学部 化学科　教授
E-mail：tsujiha@kanagawa-u.ac.jp
TEL：0463-59-4111（代）

中村 栄一（なかむら　えいいち）
東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻　特任教授
E-mail：nakamura@chem.s.u-tokyo.ac.jp
TEL：03-5841-4356　

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