レーザを使用した加工は、その高い精度と効率性で広く注目されており、産業界に革新的な可能性をもたらしています。閻研究室では、さまざまなレーザ加工方法により、材料の微細な構造や表面特性を制御する手法について研究しています。

超短パルスレーザによる高速スキャンでは、材料への熱影響を抑えたうえで、バリやクラックを低減した高精度加工が可能です。本研究室では、単結晶材料やセラミックス、そして超硬合金などの硬脆材料表面へ、マイクロスケールの微細穴や微細溝、またナノ周期の表面微細溝構造などを特定のパターンで形成し、それらの特徴的な微細構造によって生じる表面機能の調査に取り組んでいます。

一般に機械加工では、たとえナノスケールの精度を誇る超精密加工であっても必ず工作物表面に加工変質層が生じ、製品の品質に悪影響を与える可能性があります。そこで閻研究室では、ナノ秒パルスレーザ照射を用いて加工変質層のみを溶融させ、その後無転位のバルク領域を種として液相エピタキシャル結晶成長させるというレーザ修復技術を提案しています。本技術により、加工変質層やクラックが生じた表面において、表面粗さがナノオーダーの単結晶表面を短時間で得ることができます。

ナノ粒子やナノファイバー、ナノチューブ、ナノシートなどの材料をレーザや赤外線照射などによって結合させ、構造制御を行うことで全く新しい機能をもつナノ複合材料の創製および評価を行っています。本研究室では、半導体デバイスや太陽電池の生産プロセスで大量に発生する廃シリコン粉末に対しパルスレーザを照射することでナノ粒子を形成し、大容量かつ長寿命の次世代リチウムイオン電池のシリコン負極の開発に成功しています。