渦状分子配向を持つマイクロ球体から土星の輪状のレーザー発振を実証

2026-06-11 筑波大学

筑波大学の研究グループは、植物由来のセルロースナノファイバー(CNF)を利用した高機能材料の開発成果を報告した。研究では、CNFの微細構造や表面特性を精密に制御することで、従来材料よりも優れた機械特性や機能性を実現した。新材料は軽量で高強度であるだけでなく、再生可能資源を原料とするため環境負荷の低減にも寄与する。さらに、製造プロセスの改良により実用化に向けた生産性向上も確認された。これにより、自動車部材、包装材、電子材料など幅広い分野への応用が期待される。研究成果は持続可能な材料開発や資源循環型社会の実現に貢献するものであり、バイオマス資源の高度利用を推進する重要な技術として注目される。

渦状分子配向を持つマイクロ球体から土星の輪状のレーザー発振を実証
キラル(鏡像を重ね合わせることができない構造)なπ共役高分子(炭素原子の単結合と二重結合が交互に連なった分子)が形成するマイクロ球体において、球体表面に渦状の分子配向が生じることを見いだしました。また、この球体では、レーザー発振が円環放射(土星の輪)状に起こることが分かりました。

<関連情報>

キラルポリマー微小球からの角度選択的光共鳴と円形放射状レーザー発振 Angle-Selective Optical Resonance and Circular Radial Lasing from a Chiral Polymeric Microsphere

Osamu Oki,Wenbo Lin,Soh Kushida,Sota Nakayama,Hiroshi Yamagishi,Fumio Sasaki,Jer-Shing Huang,Satoshi Iwamoto,and Yohei Yamamoto
Journal of the American Chemical Society  Published: June 8, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.6c01819

Abstract

Spheres are inherently isotropic in structure, while their optical isotropy can be broken when the refractive index distribution is not isotropic. For microspheres made of molecules, spheres with bipolar or twisted-bipolar molecular configuration exhibit distinctive birefringence inside the sphere. However, impacts of the molecular arrangement on the spherical surface to optical functions have not yet been elaborated. Herein, we present optical sphere resonators exhibiting angular-selective resonance and lasing derived from its topological and chiral surface. Self-assembly of chiral π-conjugated polymers forms microspheres, whose surface is featured with the swirl molecular arrangement arising from diametrical topological defects. Despite its spherical morphology, the microsphere shows angular-selective whispering gallery mode (WGM) resonance emission, which is predominantly localized along the particular circular orbits. Furthermore, upon strong photoexcitation, the microsphere exhibits WGM laser oscillation with a distinct azimuthal direction. This work demonstrates the impacts of the textured spherical surface on optical properties and provides the virtues of the chiral sphere resonators as spatio-selective light amplifiers and directional lasers without shape change.

0504高分子製品
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました