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光磁性スイッチング錯体における超高速スピンダイナミクスの観測

Research Project

Project/Area Number 13J10196
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

浅原 彰文  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords光誘起相転移 / フェムト秒分光 / 光スイッチング材料 / 金属半導体転移 / 金属酸化物 / ファラデー回転 / 光磁性 / シアノ架橋金属錯体
Outline of Annual Research Achievements

今年度は,近年開発された光スイッチング物質であるラムダ型五酸化三チタン(Ti3O5)ナノ粒子の相転移ダイナミクスを理解することを目的として研究を行った.この物質は,光照射によって室温で半導体⇔金属相転移を示すという非常に特徴的かつ有用な光スイッチング特性を持つ.この系については未だダイナミクスの研究がほとんどなされていなかたったため,様々な時間分解測定を用いてその過程を詳細に調べた.

具体的には,光誘起半導体-金属相転移ダイナミクスを明らかにするために,時間分解拡散反射分光を行った.本実験では,ポンプ-プローブ分光法(測定範囲:100 fs ~ 1 ns)とストリークカメラ法(1 ns ~ 1 ms)という2種類の測定を組み合わせた実験系を構築することで,10桁にわたる広時間領域のダイナミクスを測定することを可能にし,光励起直後から初期状態に緩和するまでの全緩和ダイナミクスについて調べた.本研究では,特に半導体→金属相転移について詳細に調べた.

実験の結果,光励起によって半導体→金属相転移が数100 fs以内に生じることや,金属相ドメインの消滅・成長過程を含んだ超高速な相転移ダイナミクス描像が初めて明らかになった.また,逆過程の相転移(金属相→半導体相)においても,同様の時間スケールの相転移プロセスがあることが明らかになった.以上の研究より,Ti3O5ナノ粒子という新奇な光スイッチング機能性物質の応答特性がおよそ理解できたが,これは同時に本物質の記録材料としての潜在能力の高さも同時に示した.以上の成果は今年度内に,Physical Review B誌に発表された.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Ultrafast dynamics of photoinduced semiconductor-to-metal transition in optical switching nano-oxide Ti3O52014

    • Author(s)
      A. Asahara, H. Watanabe, H. Tokoro, S. Ohkoshi and T. Suemoto
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 90 Issue: 1

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.014303

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Domain growth and aggregation dynamics in photo-induced phase transition phenomena2014

    • Author(s)
      H. Watanabe, S. Ishige, A. Asahara, H. Tokoro, S. Ohkoshi, and T. Suemoto
    • Journal Title

      Journal of Luminescence

      Volume: (印刷中)

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Probing of local structures of thermal and photoinduced phases in rub idium manganese hexacyanoferrate by resonant Raman spectroscopy2013

    • Author(s)
      R. Fukaya, A. Asahara, S. Ishige, M. Nakajima, H. Tokoro, S. Ohkoshi, and T. Suemoto
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics

      Volume: 139 Issue: 8 Pages: 84303-84303

    • DOI

      10.1063/1.4818809

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 光スイッチング物質Ti3O5 ナノ粒子における金属-半導体相転移ダイナミクス2014

    • Author(s)
      浅原彰文, 渡邊浩, 所裕子, 大越慎一, 末元徹
    • Organizer
      ISSPワークショップ 機能物性融合科学研究会シリーズ(1)「光機能」
    • Place of Presentation
      東京大学(千葉県柏市)
    • Year and Date
      2014-12-04 – 2014-12-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Ultrafast dynamics of photo-reversible insulator-metal phase transitions in nano-crystalline Ti3O52014

    • Author(s)
      T. Suemoto, A. Asahara, H. Watanabe, H. Tokoro, and S. Ohkoshi
    • Organizer
      International Conference on Phase transition and Dynamical properties of Spin Transition Materials (PDSTM 2014)
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-11-19 – 2014-11-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamics of photoinduced semiconductor-to-metal transition in an optical switching nano-oxide Ti3O52014

    • Author(s)
      A. Asahara, H. Watanabe, H. Tokoro, S. Ohkoshi and T. Suemoto
    • Organizer
      the 5-th International Conference on Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT5)
    • Place of Presentation
      スロベニア(ブレッド)
    • Year and Date
      2014-06-08 – 2014-06-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Ti_3O_5ナノ粒子における光誘起半導体-金属転移ダイナミクス2014

    • Author(s)
      浅原彰文, 渡邊浩, 所裕子, 大越慎一, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2014-03-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] λ-Ti_3O_5ナノ粒子における局在キャリアを反映したTHz光学伝導度特性2013

    • Author(s)
      浅原彰文, 渡邊浩, 所裕子, 大越慎一, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県)
    • Year and Date
      2013-09-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Domain growth and aggregation dynamics in Photo-induced phase transition phenomena2013

    • Author(s)
      H. Watanabe, S. Ishige, Akifumi Asahara, Hiroko Tokoro, Shin-ichi Ohkoshi, and Tohru Suemoto
    • Organizer
      18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids (DPC2013)
    • Place of Presentation
      Fuzhou, China
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 末元研究室HP

    • URL

      http://suemoto.issp.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 末元研究室ホームページ

    • URL

      http://suemoto.issp.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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