赤外モノサイクル位相制御光による光誘起相転移の研究

• Project/Area Number: 13J05100
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石川 貴悠 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 光誘起相転移 / 強相関電子系 / 超高速現象 / 有機伝導体 / 遷移金属酸化物

Outline of Annual Research Achievements

1 ～単一サイクル位相制御赤外6 fsパルス（～1.3サイクル）の整備;
これまでに開発を行ってきた単一サイクル6 fs光源の、シュミレーションによる波形解析を行い、スペクトルおよびパルス波形の決定要因を調べた。その結果から、パルス波形整形、安定化を進め、簡便な分光利用を可能にした。
2 上記光源を用いた、有機伝導体、遷移金属酸化物の新規試料における光強電場効果の探索；a) 擬一次元有機伝導体 (TMTTF)2AsF6；電荷秩序絶縁体(TMTTF)2AsF6は、ギャップが小さく、高周波数のスペクトルはドルーデモデルのプラズマ端（ωp）に類似の反射端によって特徴づけられる。本研究では、この反射端の光電場誘起変化を、ローレンツモデルを用いて解析し、ωp=(ne^2/(ε0ε∞m))が3%減少（移動積分の減少6%に対応）することを明らかにした。このωpの変化は、電子温度の上昇よりも遥かに速い約20fsの時間スケールで立ち上がること、電荷ギャップのエネルギーを反映する周期20 fsの振動を伴なうこと、などが明らかになった。また理論解析によって、このωpの減少や時間軸振動には、電子相関の強さが本質的な効果を及ぼしていることを明らかにした（Phys. Rev. B　受理済、arXiv:1603.08374）。
b) 二次元有機伝導体　θ-(ET)2CsZn(SCN)4
電荷グラス状態を示すθ-(ET)2CsZn(SCN)4　においても、同様に実験、解析（ただし拡張ドルーデモデルを使用）を行い、ωpの減少から移動積分の変化のダイナクスを明らかにした。(TMTTF)2AsF6では、移動積分の減少が、格子変位によって安定化したのに対し、θ-(ET)2CsZn(SCN)4　においては、安定化の機構が働かず、約40 fsという短い時間で移動積分の減少は回復することが分かった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ultrafast response of plasma-like reflectivity edge in (TMTTF)_2AsF_6 driven by 7-fs, 1.5-cycle strong-light field (2016)
  • Author(s): Y. Naitoh, Y. Kawakami, T. Ishikawa, Y. Sagae, H. Itoh, K. Yamamoto, T. Sasaki, M. Dressel, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu, S. Iwai
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: -
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optical freezing of charge motion in an organic conductor (2014)
  • Author(s): T. Ishikawa, Y. Sagae, Y. Naitoh, Y. Kawakami, H. Itoh, K. Yamamoto, K. Yakushi, H. Kishida, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu and S. Iwai
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Issue: 1 Pages: 5528-5528
  • DOI: 10.1038/ncomms6528
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Photoinduced Coherent Spin Fluctuation in Primary Dynamics of Insulator to Metal Transition in Perovskite Cobalt Oxide (2013)
  • Author(s): T. Ishikawa, K. Yamada, H. Itoh, S. Iwai, T. Arima, S. Yamada. and T. Sasaki
  • Journal Title: Euro. Phys. J, Web of Conference (Ultrafast Phenomena XVIII) Volume: 41 Pages: 03013-03013
  • DOI: 10.1051/epjconf/20134103013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coherent Electron Dynamics in 10 fs Time Scale in Organic Charge Ordered and Dimer-Mott Insulators (2013)
  • Author(s): S. Iwai, Y. Kawakami, T. Ishikawa, Y. Sakurai, H. Itoh, K. Ya mamoto, and T. Sasaki
  • Journal Title: Euro. Phys. J, Web of Conference (Ultrafast Phenomena XVIII) Volume: 41 Pages: 03019-03019
  • DOI: 10.1051/epjconf/20134103019
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Driving charge and vibrational motions in strongly correlated organic conductors by nearly single-cycle 7fs, 10 MV/cm infrared strong field (2015)
  • Author(s): T. ISHIKAWA, Y. NAITO, Y. KAWAKAMI, H. ITOH, K. YAMAMOTO, H. KISHIDA, T. SASAKI, M. DRESSEL, Y. TANAKA, K. YONEMITSU, S. IWAI
  • Organizer: 11th Australasian Conference on Vibrational Spectroscopy (ACOVS11)
  • Place of Presentation: Sydney (Australia)
  • Year and Date: 2015-09-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 電荷秩序型有機伝導体における光誘起電荷局在の励起偏光依存性 (2015)
  • Author(s): 石川貴悠、内藤陽太、加藤隆寛、川上洋平、伊藤弘毅、山本薫、中村優斗、岸田英夫、佐々木孝彦、石原純夫、田中康寛、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19
• [Presentation] (TMTTF)_2AsF_6における瞬時強電場効果の超高速ダイナミクス (2015)
  • Author(s): 内藤陽太、川上洋平、石川貴悠、加藤隆寛、伊藤弘毅、山本薫、佐々木孝彦、田中康寛、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19
• [Presentation] 1.3サイクル6fsパルスによるダイマーモット絶縁体の瞬時強電場効果 (2015)
  • Author(s): 川上洋平、内藤陽太、石川貴悠、加藤隆寛、伊藤弘毅、米山直樹、佐々木孝彦、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19
• [Presentation] Charge-vibration dynamics driven by 6 fs, 1.3-cycle infrared pulses in dimer-Mott insulators (2015)
  • Author(s): Y. Kawakami, T. Ishikawa, Y. Naitoh, H. Itoh, N. Yoneyama, T. Sasaki, S. Iwai
  • Organizer: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2015)
  • Place of Presentation: Bad Gogging (Germany)
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] Ultrafast optical response of the metallic phase of α-(ET)2I3 induced by 7 fs infrared pulse (2015)
  • Author(s): T. Ishikawa, Y. Naitoh, Y. Kawakami, H. Itoh, K. Yamamoto, K. Yakushi, H. Kishida, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka
  • Organizer: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2015)
  • Place of Presentation: Bad Gogging (Germany)
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス；電子強誘電体α-(ET)2I3 IV (2015)
  • Author(s): 石川貴悠、寒河江悠途、内藤陽太、川上洋平、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、中村優斗、岸田英夫、佐々木孝彦、石原純夫、田中康寛、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学早稲田キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス；電荷グラス物質θ-(ET)2CsZn(SCN)4 II (2015)
  • Author(s): 内藤陽太、石川貴悠、寒河江悠途、川上洋平、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、橋本顕一郎、佐々木孝彦、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学早稲田キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] ダイマーモット絶縁体における超高速電荷-振動ダイナミクス (2015)
  • Author(s): 川上洋平、内藤陽太、石川貴悠、寒河江悠途、伊藤桂介、伊藤弘毅、米山直樹、佐々木孝彦、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学早稲田キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス；電子強誘電体α-(ET)2I3 II (2014)
  • Author(s): 石川貴悠、寒河江悠途、内藤陽太、川上洋平、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、中村優斗、岸田英夫、佐々木孝彦、石原純夫、田中康寛、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学春日井キャンパス(愛知)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス；電子強誘電体α-(ET)2I3 III (2014)
  • Author(s): 川上洋平、石川貴悠、寒河江悠途、内藤陽太、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、中村優斗、岸田英夫、佐々木孝彦、石原純夫、田中康寛、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学春日井キャンパス(愛知)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス；電子強誘電体 (TMTTF)2AsF6 II (2014)
  • Author(s): 寒河江悠途、石川貴悠、内藤陽太、川上洋平、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、佐々木考彦、石原純夫、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学春日井キャンパス(愛知)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] ダイマーモット型κ-ET塩における超高速電荷ダイナミクス (2014)
  • Author(s): 内藤陽太、川上洋平、石川貴悠、寒河江悠途、伊藤桂介、伊藤弘毅、米山直樹、佐々木孝彦、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学春日井キャンパス(愛知)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Spontaneous formation of correlated charge coherence induced by 1.5-cycle pulse in 1-D organic metal (TMTTF)2AsF6 (2014)
  • Author(s): T. Ishikawa, Y. Sagae, Y. Naito, J. Ichimura, Y. Kawakami, H. Itoh, K. Yamamoto, K. Yakushi, S. Ishihara, T. Sasaki, K. Yonemitsu and S. Iwai
  • Organizer: 19th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP2014)
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center in Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [Presentation] 10 fs dynamics of photoinduced magnetic transition in double-layered charge ordering in LuFe2O4 under interlayer excitation (2014)
  • Author(s): Y.Sagae, K.Yamada, T. Ishikawa, K.Itoh, H. Itoh, T. Sasaki, T.Nagata, J. Kano, T. Kambe, S. Ishihara, N. Ikeda and S. Iwai
  • Organizer: 19th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP2014)
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center in Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス ; 電子強誘電体α-(ET)_2I_3 (2014)
  • Author(s): 石川貴悠、山田研太郎、寒河江悠途、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、佐々木孝彦、石原純夫、米満腎治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス ; 電子強誘電体(TMTTF)_2AsF_6 (2014)
  • Author(s): 寒河江悠途、石川貴悠、山田研太郎、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、石原純夫、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス ; 電荷グラス物質θ-(ET)_2CsZn(SCN)_4 (2014)
  • Author(s): 山田研太郎、市村純一、内藤陽太、石川貴悠、寒河江悠途、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、橋本顕一郎、佐々木孝彦、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] Ultrafast phase transitions in (TMTTF)_2AsF_6 and alpha-(ET)_2I_3 driven by infrared 1.5 cycle CEP stabilized pulse (2014)
  • Author(s): S. Iwai, T. Ishikawa, Y. Sagae, H. Itoh, K. Yamamoto, T. Sasaki
  • Organizer: APS March Meeting 2014
  • Place of Presentation: Denver, USA
  • Year and Date: 2014-03-03
• [Presentation] 層状鉄酸化物LuFe_2O_4における光誘起電荷・スピン相転移 (2013)
  • Author(s): 伊藤桂介、後藤和紀、山田研太郎、石川貴悠、伊藤弘毅、石原純夫、齋藤伸吾、狩野旬、永田知子、深田幸正、神戸高志、池田直、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 2013-09-27
• [Presentation] 擬一次元有機伝導体(TMTTF)_2AsF_6における光誘起相転移ダイナミクス (2013)
  • Author(s): 寒河江悠途、山田研太郎、石川貴悠、伊藤弘毅、山本薫、薬師久弥、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 2013-09-25
• [Presentation] LuFe_2O_4における光誘起相転移の超高速電荷-格子ダイナミクスII (2013)
  • Author(s): 山田研太郎、石川貴悠、寒河江悠途、伊藤弘毅、狩野旬、永田知子、深田幸正、神戸高志、佐々木孝彦、石原純夫、池田直、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 2013-09-25
• [Remarks] 東北大学大学院理学研究科 物理学専攻 超高速分光研究室（岩井研究室）
  • URL: http://femto.phys.tohoku.ac.jp/index.html
• [Remarks] 東北大学大学院理学研究科 物理学専攻 超高速分光研究室(岩井研究室)
  • URL: http://femto.phys.tohoku.ac.jp/
• [Remarks] 東北大学大学院理学研究科物理学専攻超高速分光研究室(岩井研究室)
  • URL: http://femto.phys.tohoku.ac.jp/