田中 肇研究室 ソフトマターの物理 東京大学 工学系研究科 物理工学専攻 東京大学 生産技術研究所 基礎系部門
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高分子・液晶・コロイド・膜・タンパク質液体・ガラス・ゲル光とソフトマター
位相コヒーレント光散乱法レーザ・トラッピング法時分割静的VV・VH光散乱法2次元動的赤外分光法

位相コヒーレント光散乱法

位相コヒーレント光散乱法 二台の光周波数掃引型レーザを用いたヘテロダイン法による新しい超広帯域光散乱スペクトロスコピーを開発した.まず,二本の周波数のわずかに異なるレーザ光を試料中で交差させ移動干渉縞を作る.これにより,密度揺らぎ,多成分系の濃度揺らぎ,液晶の配向揺らぎなどの様々なモードを選択的に強制励起できる.移動干渉縞は,周波数差と散乱ベクトルで決まる位相速度で時間とともに移動する.励起された揺らぎは,移動速度がゆっくりであれば追随できるが,速いと追随できなくなり励起効率自身が下がる.偏光の異なるレーザをプローブとして導入し,この励起効率の周波数差依存性を,励起されたモードによる散乱光を位相敏感検波することで測定する.この散乱光の位相敏感検波により,複素光散乱スペクトルの測定を世界で初めて実現した.光と物質中の様々なモードの間の結合を用いることで,これまでに,熱移動,物質移動,分子回転,音響フォノンモードなどの様々なモードを選択的に励起することに成功している.この強制励起されたモードのスペクトルは揺動散逸定理により熱励起による自発的なモードのスペクトルと基本的に等価であるが,我々の手法はモード選択性,高 S/N 比,高分解能といった点で従来の手法に比べ優位な特徴を持つ.さらにこの方法は,従来光散乱の適用が困難であった強く濁った液体にも適用可能であるという極めて大きな従来法にはない特徴を持つ.

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