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刊行にあたって
現在、情報通信、建築、輸送機材、医療機器など多種多様な製品にガラス材料が用いられているが、今後、高強度、軽量、高耐熱性など従来の材料物性からの飛躍的な向上と、また、21世紀の基幹産業の一つとして期待されている光通信産業の発展を支えるキーマテリアルとしての新たな基盤技術の開発が求められている。
これらの実現に向けて、ガラス中にイオンや微粒子を分散させる、超短波レーザーを照射する、超微細加工を施すといったナノテクノロジーを駆使した、ガラスとナノテクノロジーの融合、すなわち「ナノガラス技術」の開発が進められている。
本書は、平成13年度から5ヵ年計画予定のNEDO「ナノガラス技術プロジェクト」のこれまでの研究成果をまとめたものである。日本におけるナノガラス研究の中心であり、日本の総力を結集したプロジェクトの研究成果を、特に「デバイス・モジュール」に焦点をあて最新動向を第一線でご活躍の研究者の方々にご執筆頂いた。ナノガラス技術確立により、様々な産業の新たな発展の一助となること願うものである。
著者一覧
平尾一之 京都大学大学院 工学研究科 材料化学専攻 教授
田中修平 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 ナノガラス大阪研究室 室長
西井準治 産業技術総合研究所 光技術研究部門 ガラス材料技術グループ グループリーダー
永金知浩 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラス大阪研究室 研究員
村瀬至生 産業技術総合研究所 光技術研究部門 主任研究員
中澤達洋 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラス大阪研究室 研究員
山下 勝 産業技術総合研究所 生活環境系特別研究体 主任研究員
菊川 敬 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラス大阪研究室 研究員
川部和広 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラス大阪研究室 研究員
蔵岡孝治 神戸大学 海事科学部 海上輸送システム学課程 助教授;
産業技術総合研究所 生活環境系特別研究体 客員研究員
矢澤哲夫 姫路工業大学 工学研究科 物質系工学専攻 応用化学部門 教授;
産業技術総合研究所 生活環境系特別研究体 客員研究員
北村直之 産業技術総合研究所 光技術研究部門 ガラス材料技術グループ 主任研究員
福味幸平 産業技術総合研究所 光技術研究部門 ガラス材料技術グループ 主任研究員
岩野隆史 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 研究員
井本克之 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 部長研究員
黒岩 裕 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 主任研究員
武島延仁 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 研究員
成田善廣 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 研究員
山本浩貴 (株)日立製作所 日立研究所 電子材料研究部 機能性ガラス・分析ユニット 研究員
田中修平 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 ナノガラス大阪研究室 室長
西井準治 産業技術総合研究所 光技術研究部門 ガラス材料技術グループ グループリーダー
永金知浩 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラス大阪研究室 研究員
村瀬至生 産業技術総合研究所 光技術研究部門 主任研究員
中澤達洋 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラス大阪研究室 研究員
山下 勝 産業技術総合研究所 生活環境系特別研究体 主任研究員
菊川 敬 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラス大阪研究室 研究員
川部和広 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラス大阪研究室 研究員
蔵岡孝治 神戸大学 海事科学部 海上輸送システム学課程 助教授;
産業技術総合研究所 生活環境系特別研究体 客員研究員
矢澤哲夫 姫路工業大学 工学研究科 物質系工学専攻 応用化学部門 教授;
産業技術総合研究所 生活環境系特別研究体 客員研究員
北村直之 産業技術総合研究所 光技術研究部門 ガラス材料技術グループ 主任研究員
福味幸平 産業技術総合研究所 光技術研究部門 ガラス材料技術グループ 主任研究員
岩野隆史 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 研究員
井本克之 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 部長研究員
黒岩 裕 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 主任研究員
武島延仁 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 研究員
成田善廣 (社)ニューガラスフォーラム ナノガラス研究本部 ナノガラスつくば研究室 研究員
山本浩貴 (株)日立製作所 日立研究所 電子材料研究部 機能性ガラス・分析ユニット 研究員
目次 + クリックで目次を表示
序章 ナノガラスについて
1 はじめに
2 日本におけるナノテクノロジープログラムと諸外国でのナノテクノロジーの取り組み
3 ナノテクノロジー技術とは
3.1 ナノテクノロジーとは
3.2 ナノガラス技術とは
4 ナノガラス技術の開発状況と応用展開および実用化研究
4.1 ナノガラス技術の開発状況
4.2 ナノガラス技術の応用展開
4.2.1 室温で作製できる高強度ガラス
4.2.2 大容量・小型で安価な三次元光回路
4.2.3 大容量光メモリシステム
4.3 ナノガラス技術の実用化研究
4.3.1 ディスプレイ用高強度ナノガラスプロジェクト
4.3.2 デバイス用高機能化ナノガラスプロジェクト
おわりに
〔第1編 ナノ粒子分散・析出技術〕
第1章 ナノ粒子分散・析出技術について
(1) 異質相の析出技術
(2) 異質相の分散技術
第2章 アサーマル・ナノガラス
1 材料のアサーマル化
2 アサーマル化の手法
3 Li2O-Al2O3-SiO2系ガラスの高圧結晶化
4 有機-無機複合材料
5 おわりに
〔第2編 ナノ構造形成技術〕
第3章 ナノ構造形成技術について
(1) 微細周期構造形成技術
(2) 有機-無機ハイブリッド技術
(3) 外部場操作技術
第4章 高次構造化ナノガラス
1 はじめに
2 周期構造体における光機能
3 周期構造体の作製技術
3.1 シリカ系ガラス薄膜の微細加工
3.2 光学多層膜の微細加工
4 今後の展開
第5章 有機-無機ハイブリッド・ナノガラス
1 はじめに
2 気孔配向膜
3 多孔質ガラスの表面改質による導電体
4 ゾルゲル法による有機-無機ハイブリッド導電体
5 おわりに
第6章 外部場操作ナノガラス
1 はじめに
2 ガラスのナノレベル構造
3 外部要因によるナノレベルの構造変化
3.1 急激な温度変化による高温ナノレベル構造の凝固
3.2 圧力印加による短距離-中距離秩序の変化
3.3 高密度ガラス構造の熱緩和現象
4 外部場操作による微細構造制御による光学素子形成
4.1 局所加熱による熱拡散
4.1.1 Schmidtの図解法
4.1.2 高密度化シリカガラスにおける局所レーザー加熱による熱拡散と密度緩和のモデル計算
4.2 局所レーザー加熱による微小素子形成
5 おわりに
〔第3編 高強度化ナノガラス技術〕
第7章 高強度化ナノガラス技術について
1 はじめに
2 室温で作製できる高強度ガラス(ナノガラスの応用展開)
3 ディスプレイ用高強度ナノガラスプロジェクト(ナノガラスの実用化研究)
第8章 高強度化ナノガラス技術
1 はじめに
2 フェムト秒超短パルスレーザー光を用いたガラスの高強度化手法
3 ガラス内部への異質相の形成方法
4 フェムト秒レーザー照射サンプルの外観および異質相
5 強度評価
6 破壊試験後の破断面の観察
7 おわりに
〔第4編 光回路用ナノガラス技術〕
第9章 光回路用ナノガラスについて
1 はじめに
2 ガラス中に光回路を作製する技術(ナノガラスの応用展開:大容量・小型で安価な三次元光回路)
3 デバイス用高機能化ナノガラスプロジェクト(ナノガラスの実用化研究)
第10章 二次元ナノガラス光回路
1 はじめに
2 導波路の超高Δ化に伴うメリットと課題およびその対策案
3 提案したP-CVD法によるスラブ導波路の製造方法
4 超高Δスラブ導波路の損失特性
4.1 スラブ導波路の損失のパーテイクル数依存性
4.2 超高Δスラブ導波路のプロセス依存による低損失化特性
5 埋め込み型導波路およびそれを用いた光部品の特性
6 次世代二次元ナノガラス光回路用導波路
6.1 導波路構造
6.2 ガラス材料
6.3 導波路の製造方法
7 おわりに
第11章 三次元ナノガラス光回路
1 はじめに
1.1 研究の背景
1.2 三次元光回路と超短パルスレーザーによるガラス内部への三次元加工
1.3 三次元光回路実現の試み
2 機能性材料のガラス内部での合成
2.1 ガラス中へのII-VI族 (CdSxSe1-x) 半導体微粒子の形成
2.2 ガラス中への金属 (Ag) 微粒子の形成
2.3 ガラス中への微細空孔の形成
2.4 合成した機能性材料の屈折率
3 機能性材料の構造化による機能発現
3.1 回折を利用した微小光学素子の作製
3.2 SiO2ガラス導波路の形成とその評価
3.2.1 導波路形成と出射モード観察による構造パラメタ評価
3.2.2 導波路の損失評価
3.3 CdSxSe1-x分散ガラス導波路の形成とその評価
3.3.1 導波路の形成と伝搬特性評価
4 おわりに
〔第5編 光メモリ用ナノガラス技術〕
第12章 光メモリディスク用ナノガラスについて
1 はじめに
2 大容量光メモリシステム(ナノガラスの応用展開)
3 デバイス用高機能化ナノガラスプロジェクト(ナノガラスの実用化研究)
第13章 光メモリディスク用集光機能ナノガラス
1 光ディスクの市場・技術動向
2 コバルト酸化物薄膜のナノ構造
3 コバルト酸化物薄膜の光学的性質
4 屈折率変化のメカニズム究明
5 光ディスクへの応用
6 今後の展開
第14章 光メモリヘッド用ナノガラス-微細構造形成技術を用いた波長分離素子-
1 はじめに
2 「埋め込み回折格子」の作製と光学特性
3 「埋め込み回折格子」を応用した分波素子の作製と分波特性
4 今後の展開
1 はじめに
2 日本におけるナノテクノロジープログラムと諸外国でのナノテクノロジーの取り組み
3 ナノテクノロジー技術とは
3.1 ナノテクノロジーとは
3.2 ナノガラス技術とは
4 ナノガラス技術の開発状況と応用展開および実用化研究
4.1 ナノガラス技術の開発状況
4.2 ナノガラス技術の応用展開
4.2.1 室温で作製できる高強度ガラス
4.2.2 大容量・小型で安価な三次元光回路
4.2.3 大容量光メモリシステム
4.3 ナノガラス技術の実用化研究
4.3.1 ディスプレイ用高強度ナノガラスプロジェクト
4.3.2 デバイス用高機能化ナノガラスプロジェクト
おわりに
〔第1編 ナノ粒子分散・析出技術〕
第1章 ナノ粒子分散・析出技術について
(1) 異質相の析出技術
(2) 異質相の分散技術
第2章 アサーマル・ナノガラス
1 材料のアサーマル化
2 アサーマル化の手法
3 Li2O-Al2O3-SiO2系ガラスの高圧結晶化
4 有機-無機複合材料
5 おわりに
〔第2編 ナノ構造形成技術〕
第3章 ナノ構造形成技術について
(1) 微細周期構造形成技術
(2) 有機-無機ハイブリッド技術
(3) 外部場操作技術
第4章 高次構造化ナノガラス
1 はじめに
2 周期構造体における光機能
3 周期構造体の作製技術
3.1 シリカ系ガラス薄膜の微細加工
3.2 光学多層膜の微細加工
4 今後の展開
第5章 有機-無機ハイブリッド・ナノガラス
1 はじめに
2 気孔配向膜
3 多孔質ガラスの表面改質による導電体
4 ゾルゲル法による有機-無機ハイブリッド導電体
5 おわりに
第6章 外部場操作ナノガラス
1 はじめに
2 ガラスのナノレベル構造
3 外部要因によるナノレベルの構造変化
3.1 急激な温度変化による高温ナノレベル構造の凝固
3.2 圧力印加による短距離-中距離秩序の変化
3.3 高密度ガラス構造の熱緩和現象
4 外部場操作による微細構造制御による光学素子形成
4.1 局所加熱による熱拡散
4.1.1 Schmidtの図解法
4.1.2 高密度化シリカガラスにおける局所レーザー加熱による熱拡散と密度緩和のモデル計算
4.2 局所レーザー加熱による微小素子形成
5 おわりに
〔第3編 高強度化ナノガラス技術〕
第7章 高強度化ナノガラス技術について
1 はじめに
2 室温で作製できる高強度ガラス(ナノガラスの応用展開)
3 ディスプレイ用高強度ナノガラスプロジェクト(ナノガラスの実用化研究)
第8章 高強度化ナノガラス技術
1 はじめに
2 フェムト秒超短パルスレーザー光を用いたガラスの高強度化手法
3 ガラス内部への異質相の形成方法
4 フェムト秒レーザー照射サンプルの外観および異質相
5 強度評価
6 破壊試験後の破断面の観察
7 おわりに
〔第4編 光回路用ナノガラス技術〕
第9章 光回路用ナノガラスについて
1 はじめに
2 ガラス中に光回路を作製する技術(ナノガラスの応用展開:大容量・小型で安価な三次元光回路)
3 デバイス用高機能化ナノガラスプロジェクト(ナノガラスの実用化研究)
第10章 二次元ナノガラス光回路
1 はじめに
2 導波路の超高Δ化に伴うメリットと課題およびその対策案
3 提案したP-CVD法によるスラブ導波路の製造方法
4 超高Δスラブ導波路の損失特性
4.1 スラブ導波路の損失のパーテイクル数依存性
4.2 超高Δスラブ導波路のプロセス依存による低損失化特性
5 埋め込み型導波路およびそれを用いた光部品の特性
6 次世代二次元ナノガラス光回路用導波路
6.1 導波路構造
6.2 ガラス材料
6.3 導波路の製造方法
7 おわりに
第11章 三次元ナノガラス光回路
1 はじめに
1.1 研究の背景
1.2 三次元光回路と超短パルスレーザーによるガラス内部への三次元加工
1.3 三次元光回路実現の試み
2 機能性材料のガラス内部での合成
2.1 ガラス中へのII-VI族 (CdSxSe1-x) 半導体微粒子の形成
2.2 ガラス中への金属 (Ag) 微粒子の形成
2.3 ガラス中への微細空孔の形成
2.4 合成した機能性材料の屈折率
3 機能性材料の構造化による機能発現
3.1 回折を利用した微小光学素子の作製
3.2 SiO2ガラス導波路の形成とその評価
3.2.1 導波路形成と出射モード観察による構造パラメタ評価
3.2.2 導波路の損失評価
3.3 CdSxSe1-x分散ガラス導波路の形成とその評価
3.3.1 導波路の形成と伝搬特性評価
4 おわりに
〔第5編 光メモリ用ナノガラス技術〕
第12章 光メモリディスク用ナノガラスについて
1 はじめに
2 大容量光メモリシステム(ナノガラスの応用展開)
3 デバイス用高機能化ナノガラスプロジェクト(ナノガラスの実用化研究)
第13章 光メモリディスク用集光機能ナノガラス
1 光ディスクの市場・技術動向
2 コバルト酸化物薄膜のナノ構造
3 コバルト酸化物薄膜の光学的性質
4 屈折率変化のメカニズム究明
5 光ディスクへの応用
6 今後の展開
第14章 光メモリヘッド用ナノガラス-微細構造形成技術を用いた波長分離素子-
1 はじめに
2 「埋め込み回折格子」の作製と光学特性
3 「埋め込み回折格子」を応用した分波素子の作製と分波特性
4 今後の展開
