New optical function of organic ferroelectrics based on terahertz technology

• Project/Area Number: 15H03549
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied materials
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kida Noriaki 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30587069)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2016: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2015: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: テラヘルツ電磁波 / 有機強誘電体 / 強誘電ドメイン / 非線形光学効果 / テラヘルツ電磁波発生 / ドメインイメージング

Outline of Final Research Achievements

In this work, we explore high efficient emission of the terahertz electromagnetic wave in various organic ferroelectrics upon femtosecond laser irradiation and develop the new method to visualize the ferroelectric domains and domain walls by using emission of the terahertz wave. In particular, we achieved the successful observation of the quasi-three-dimensional ferroelectric domains in [D-55DMBP][Dia] and nonlinear conduction paths in α-(BEDT-TTF)2I3.

Research Products

• [Journal Article] Generation of a carrier-envelope-phase-stable femtosecond pulse at 10 μm by direct down-conversion from a Ti:sapphire laser pulse (2017)
  • Author(s): Morimoto Takeshi、Sono Naoki、Miyamoto Tatsuya、Kida Noriaki、Okamoto Hiroshi
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 10 Issue: 12 Pages: 122701-122701
  • DOI: 10.7567/apex.10.122701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mott Transition by an Impulsive dielectric Breakdown (2017)
  • Author(s): H. Yamakawa, T. Miyamoto, T. Morimoto, T. Tanishige, H. Yada, N. Kida, M. Suda, H. M. Yamamoto, R. Kato, K. Miyagawa, K. Kanoda and H. Okamoto
  • Journal Title: Nature Materials Volume: 16 Issue: 11 Pages: 1100-1105
  • DOI: 10.1038/nmat4967
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of a nonlinear conducting path in an organic molecular ferroelectric by using emission of terahertz radiation (2017)
  • Author(s): Sotome M.、Kida N.、Kinoshita Y.、Yamakawa H.、Miyamoto T.、Mori H.、Okamoto H.
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 95 Issue: 24 Pages: 241102-241102
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.241102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] erahertz-Field-Induced Large Macroscopic Polarization and Domain-Wall Dynamics in an Organic Molecular Dielectric (2017)
  • Author(s): T. Morimoto, T. Miyamoto, H. Yamakawa, T. Terashige, T. Ono, N. Kida, and H. Okamoto
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 118 Issue: 10 Pages: 107602-107602
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.107602
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel electronic ferroelectricity in an organic charge-order insulator investigated with terahertz-pump optical-probe spectroscopy (2016)
  • Author(s): H. Yamakawa, T. Miyamoto, T. Morimoto, H. Yada, Y. Kinoshita, M. Sotome, N. Kida, K. Yamamoto, K. Iwano, Y. Matsumoto, S. Watanabe, Y. Shimoi, M. Suda, H. M. Yamamoto, H. Mori, H. Okamoto
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/srep20571
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Terahertz radiation imaging of ferroelectric domain topography in room-temperature hydrogen-bonded supramolecular ferroelectrics (2015)
  • Author(s): M. Sotome, N. Kida, S. Horiuchi, and H. Okamoto
  • Journal Title: ACS Photonics Volume: 2 Issue: 9 Pages: 1373-1383
  • DOI: 10.1021/acsphotonics.5b00351
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 水素結合型強誘電体の赤外・テラヘルツ分光 (2017)
  • Author(s): 園直樹, 森本剛史, 宮本辰也, 平田純也, 木下雄斗, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 水素結合型誘電体[H-55DMBP][Hia]の常誘電相におけるテラヘルツ電場パルスによる超高速分極生成 (2017)
  • Author(s): 平田純也, 森本剛史, 山川大路, 寺重翼, 宮本辰也, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 有機分子性結晶TTF-CAにおける光誘起イオン性 中性転移とテラヘルツ電磁波発生 (2017)
  • Author(s): 真崎勇介, 木下雄斗, 貴田徳明, 稲葉岳, 平田純也, 森本剛史, 宮本辰也, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] α-(BEDT-TTF2I3のフェムト秒パルス励起による強誘電性電荷秩序融解とテラヘルツ電磁波発生 (2017)
  • Author(s): 鈴木俊成, 柿崎貴央, 木下雄斗, 山川大路, 宮本辰也, 貴田徳明, 森初果, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] テラヘルツパルス励起による有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩の電子状態制御の研究 (2017)
  • Author(s): 山川大路, 戸部光, 宮本辰也, 寺重翼, 森本剛史, 貴田徳明, 宮川和也, 鹿野田一司, 須田理行, 山本浩史, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] テラヘルツ電場パルスによる擬一次元有機強誘電体(TMTTF)2PF6の超高速電子状態制御 (2017)
  • Author(s): 浅田和規, 山川大路, 平田純也, 森本剛史, 寺重翼, 宮本辰也, 貴田徳明, 中村敏和, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] Rapid Control of Ferroelectric Polarization by Strong Terahertz Fields in Electronic-Type Organic Dielectrics (2017)
  • Author(s): T. Miyamoto, T. Morimoto, H. Yamakawa, T. Terashige, N. Kida, S. Horiuchi, and H. Okamoto
  • Organizer: The 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光ポンプ・テラヘルツ波プローブ分光による有機半導体C10-DNBDT-NWのキャリア伝導機構の研究 (2017)
  • Author(s): 寺重翼, 田原寛之, 宮本辰也, 貴田徳明, 岡本博, 鶴見淳人, 渡邉峻一郎, 岡本敏宏, 竹谷純一
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] α-(BEDT-TTF)2I3のフェムト秒パルス励起による強誘電性電荷秩序融解とテラヘルツ電磁波発生II (2017)
  • Author(s): 木下雄斗, 山川大路, 宮本辰也, 貴田徳明, 森初果, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] テラヘルツパルス励起による有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩の常誘電 強誘電転移の研究 (2017)
  • Author(s): 山川大路, 戸部光, 宮本辰也, 寺重翼, 森本剛史, 貴田徳明, 宮川和也, 鹿野田一司, 須田理行, 山本浩史, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 電場下赤外分光による水素結合型誘電体[H-55DMBP][Hia]のプロトンダイナミクスの研究 (2017)
  • Author(s): 平田純也, 森本剛史, 山川大路, 寺重翼, 宮本辰也, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] テラヘルツ電場パルスによる擬一次元有機強誘電体(TMTTF)2PF6の超高速電子状態制御II (2017)
  • Author(s): 浅田和規, 山川大路, 平田純也, 森本剛史, 寺重翼, 宮本辰也, 貴田徳明, 中村敏和, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] テラヘルツパルス励起によるκ型BEDT-TTF塩のモット絶縁体 金属転移の研究 (2017)
  • Author(s): 山川大路, 宮本辰也, 寺重翼, 森本剛史, 貴田徳明, 山本浩史, 須田理行, 加藤礼三, 宮川和也, 鹿野田一司, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] テラヘルツ電場パルスによる水素結合型強誘電体[H-55DMBP][Hia]の超高速分極制御 (2017)
  • Author(s): 平田純也, 森本剛史, 山川大路, 寺重翼, 宮本辰也, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 有機分子性結晶TTF-CAにおける光誘起イオン性 中性転移とテラヘルツ電磁波発生II (2017)
  • Author(s): 真崎勇介, 木下雄斗, 貴田徳明, 稲葉岳, 平田純也, 森本剛史, 宮本辰也, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] Ultrafast polarization generation and domain-wall dynamics via terahertz-field-induced charge transfers in an organic ferroelectrics (2017)
  • Author(s): T. Morimoto, T. Miyamoto, H. Yamakawa, T. Terashige, N. Kida, and H. Okamoto
  • Organizer: international conferences on photoinduced phase transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ultrafast formation of polarized charge-order by terahertz electric fields in dimer Mott insulators of organic molecular compounds (2017)
  • Author(s): H. Yamakawa, H. Tobe, K. Suzuki, T. Miyamoto, T. Morimoto, T. Terashige, N. Kida, K. Miyagawa, K. Kanoda, and H. Okamoto
  • Organizer: international conferences on photoinduced phase transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Terahertz radiation by photoinduced ionic to neutral phase transition in tetrathiafulvalene-p-chloranil (TTF-CA) (2017)
  • Author(s): N. Kida, Y. Magasaki, Y. Kinoshita, T. Morimoto, T. Miyamoto, and H. Okamoto
  • Organizer: international conferences on photoinduced phase transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Terahertz-field-induced Mott transition and ferroelectricity in correlated electron materials (2017)
  • Author(s): H. Okamoto, H. Yamakawa, T. Morimoto, T. Miyamoto, N. Kida, K. Kanoda, M. Suda, and H. Yamamoto
  • Organizer: international conferences on photoinduced phase transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 有機分子性結晶TTF-CAにおける光誘起イオン性 中性転移とテラヘルツ電磁波発生III (2017)
  • Author(s): 真崎勇介, 木下雄斗, 貴田徳明, 稲葉岳, 森本剛史, 宮本辰也, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 一次元モット絶縁体(BEDT-TTF)-(F2TCNQ)における高強度THz電場効果 (2017)
  • Author(s): 寺重翼, 高村直幹, 浅田和規, 森本剛史, 宮本辰也, 長谷川達生, 貴田徳明, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 中赤外パルス励起による中性 イオン性転移系TTF-CAの電子状態制御 (2017)
  • Author(s): 森本剛史, 園直樹, 宮本辰也, 寺重翼, 貴田徳明, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] テラヘルツパルス励起による有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩の常誘電 強誘電転移の研究II (2017)
  • Author(s): 山川大路, 戸部光, 宮本辰也, 寺重翼, 森本剛史, 貴田徳明, 宮川和也, 鹿野田一司, 須田理行, 山本浩史, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] テラヘルツ電場パルスによる擬一次元有機強誘電体(TMTTF)2PF6の超高速電子状態制御III (2017)
  • Author(s): 浅田和規, 山川大路, 平田純也, 森本剛史, 寺重翼, 宮本辰也, 貴田徳明, 中村敏和, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 水素結合型有機強誘電体からのフェムト秒レーザー誘起狭帯域テラヘルツ電磁波発生機構の解明 (2016)
  • Author(s): 五月女真人, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] フェムト秒レーザー光照射によるTTF-CAからのテラヘルツ電磁波発生 (2016)
  • Author(s): 真崎勇介, 木下雄斗, 貴田徳明, 森本剛史, 宮本辰也, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] テラヘルツ時間領域分光によるダイマーモット系κ型BEDT-TTF塩の電子誘電性の研究 (2016)
  • Author(s): 山川大路, 鈴木啓史, 戸部光, 宮本辰也, 木下雄斗, 貴田徳明, 宮川和也, 鹿野田一司, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 水素結合型有機強誘電体からのテラヘルツ電磁波発生を利用した強誘電ドメインの可視化 (2016)
  • Author(s): 五月女真人, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩のテラヘルツ電場誘起金属化と光誘起金属化II (2016)
  • Author(s): 山川大路, 宮本辰也, 寺重翼, 森本剛史, 小野貴晃, 貴田徳明, 山本浩史, 須田理行, 加藤礼三, 宮川和也, 鹿野田一司, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩のテラヘルツ電場による超高速分極制御 II (2016)
  • Author(s): 戸部光, 山川大路, 鈴木啓史, 宮本辰也, 寺重翼, 小野貴晃, 森本剛史, 貴田徳明, 宮川和也, 鹿野田一司, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 有機強誘電体α-(BEDT-TTF)2I3におけるフェムト秒レーザー誘起テラヘルツ電磁波発生とその機構解明II (2016)
  • Author(s): 鈴木俊成, 木下雄斗, 山川大路, 宮本辰也, 貴田徳明, 森初果, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 高強度テラヘルツ電場パルスによる光誘起中性 イオン性転移ダイナミクスの制御 (2016)
  • Author(s): 森本剛史, 宮本辰也, 山川大路, 寺重翼, 貴田徳明, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] NI転移系電荷移動錯体のテラヘルツ電場誘起常誘電 強誘電転移 (2016)
  • Author(s): 森本剛史, 宮本辰也, 山川大路, 寺重翼, 小野貴晃, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 (宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] テラヘルツ放射イメージング法を用いたα-(BEDT-TTF)2I3の非線形伝導パスの可視化 (2016)
  • Author(s): 五月女真人, 貴田徳明, 山川大路, 宮本辰也, 木下雄斗, 森初果, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 (宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 有機強誘電体α-(BEDT-TTF)2I3におけるフェムト秒レーザー誘起テラヘルツ電磁波発生とその機構解明 (2016)
  • Author(s): 鈴木俊成, 五月女真人, 木下雄斗, 山川大路, 宮本辰也, 貴田徳明, 森初果, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 (宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩のテラヘルツ電場による超高速分極制御 (2016)
  • Author(s): 戸部光, 山川大路, 鈴木啓史, 宮本辰也, 寺重翼, 小野貴晃, 森本剛史, 貴田徳明, 宮川和也, 鹿野田一司, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 (宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩のテラヘルツ電場誘起金属化と光誘起金属化 (2016)
  • Author(s): 山川大路, 竹中崇了, 宮本辰也, 寺重翼, 小野貴晃, 森本剛史, 貴田徳明, 山本浩史, 須田理行, 加藤礼三, 宮川和也, 鹿野田一司, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 (宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] テラヘルツ波励起による電荷秩序系分子性結晶の超高速強誘電分極制御III (2015)
  • Author(s): 山川大路, 宮本辰也, 森本剛史, 五月女真人, 木下雄斗, 矢田祐之, 貴田徳明, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 森初果, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学 (大阪府吹田市)
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] NI転移系電荷移動錯体における中性イオン性ドメインウォールのテラヘルツ電場誘起ダイナミクス (2015)
  • Author(s): 森本剛史, 宮本辰也, 山川大路, 寺重翼, 小野貴晃, 矢田祐之, 貴田徳明, 堀内佐智夫, 岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学 (大阪府吹田市)
  • Year and Date: 2015-09-16