yrammuS 要概水野 英如47Hideyuki MIZUNO村井 俊介金属ナノ粒子アレイによる光・熱マネジメント 48Shunsuke MURAIガラスの普遍的な振動特性・熱物性に関する理論的研究：分子シミュレーションを用いてガラスの二準位系を解明する （2019採択）Theoretical study of vibrational and thermal properties of glasses: Identification of two-level system by using molecular simulation(Project 2019)（2017採択）Light and heat management by metallic nanoparticle array(Project 2017)43Rep. Grant. Res., Asahi Glass Foundation (2020)近年の研究によって，ガラスには結晶にみられるフォノン振動に加えて，空間的に局在化した局在振動が存在することが明らかになった．ガラス中ではこれら，フォノン振動モードや局在振動モードが熱エネルギーによって絶えず励起している．本研究は，これら励起した振動モードが引き起こす非調和性を明らかにした．ガラスの振動モードも，結晶のフォノンと同様にモード・モード相互作用を示す．モード・モード相互作用は，摂動論を用いて理論的に理解することができ，例えば3体相互作用は，1つの振動モードが2つの振動モードに分裂する，あるいは２つの振動モードが1つの振動モードに結合するといった現象である．本研究は，ガラスではこのような非調和性に加えて，粒子（分子）の配置換えを伴う非調和性が生じることを明らかにした．これは粒子が規則的に配置する結晶には決して存在し得ない非調和性であり，粒子が不規則に凝縮していることに起因するものである．この粒子の配置換えを伴う非調和性こそが，ガラスにおける二準位系の正体であると考えられる．Recent progresses have established that localized vibrational modes emerge in glasses, in addition to phonon vibrational modes that are familiar in crystals. In glasses, these vibrational modes are excited constantly by thermal energy. The present work clarifies anharmonic properties of these vibrational modes in glasses. Ex-citations of vibrational modes exhibit anharmonic decay due to the mode-mode interaction, as do phonons due to the phonon-phonon interaction. The mode-mode interaction can be analytically understood by the per-tubation theory. As for three-body interaction, one mode is split to two modes or two modes are combined to one mode. Remarkably, we reveal that another type of anharmonicities emerge in glasses, which induce rear-rangements of particles (molecules). This type of anharmonicities originate from amorphous structure of par-ticles, and never happen in crystals. We consider that this anharmonicities inducing rearrangements of parti-cles correspond to two-level systems in glasses.ナノシリンダーの周期アレイ構造を中心とした表面ナノ構造により，光エネルギーを自在に取入れ，閉込め，取出すための設計指針（＝光マネジメント科学）を確立し，省エネルギー・高効率なエネルギー変換のプラットフォームを作製することを目的とした研究を行った．研究代表者はこれまでの研究で金属ナノシリンダーアレイが指向性の高効率光取出しフィルターとして機能することを見出し，次世代光源としてのポテンシャルを明らかにした．本研究では，この技術の上位概念として“光マネジメント科学”を設定し，光を自在に制御するナノ構造について金属，半導体，絶縁体などの材料を横断した普遍的な学理体系を構築することを試みた．特に金属ナノシリンダーアレイを光取出しフィルターといて利用した際の励起光から発光への変換効率について詳しく調べた．並行して，光エネルギーを扱う際に付随する熱エネルギーを制御する技術の確立に向けた研究を行った．With the surface nanostructures such as the periodic arrays of nanocylinders, I have been working to establish a design guideline, i.e., light management science, for capturing, confining, and extracting light energy at will and for creating a platform for energy-saving and highly efficient energy conversion. I found in previous re-
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