Hybrid manipulation of solids by using 6 fs near infrared and teraheltz lights

• Project/Area Number: 16K13814
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: IWAI Shinichiro 東北大学, 理学研究科, 教授 (60356524)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 強相関電子系 / 光誘起相転移 / 超高速現象 / 有機伝導体 / 遷移金属酸化物

Outline of Final Research Achievements

i)Polarization selectivity of light-field-induced charge localization was investigated in an organic metal α-(BEDT-TTF)2I3 with a triangular lattice. Dependences of transient reflectivity spectra on polarizations of the 7-fs pump and probe lights indicate that a short-range charge order (CO) is efficiently induced from the metallic phase for the pump polarization perpendicular to the 1010-type CO axis. ii)The time-domain waveform of the terahertz (THz) electric field emitted from the same compound can be significantly modulated depending on incident fluence of femtosecond pulses. As revealed by time-resolved experiments, this modulation arises from the cooperative nature of photoinduced melting of the charge order accompanying quenching of infrared-activity of the intermolecular vibrations which strongly couple with the emission. iii)We have shown that the phonon absorption (for a short-range) and the THz generation (for a long-range) are available for detecting strong field effects.

Research Products

• [Journal Article] Modulation of terahertz emission in time-domain waveform via a photoinduced phase transition in a charge ordered organic ferroelectric (2018)
  • Author(s): Hirotake Itoh, Rina Fujiwara, Yohei Kawakami, Kaoru Yamamoto, Yuto Nakamura, Hideo Kishida, and Shinichiro Iwai
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. Volume: 112 Issue: 9
  • DOI: 10.1063/1.4995798
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polarization selectivity of charge localization induced by 7-fs nearly single-cycle light-field in an organic metal (2017)
  • Author(s): Y. Kawakami, Y. Yoneyama, T. Amano, H. Itoh, K. Yamamoto, Y. Nakamura, H. Kishida, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu, and S. Iwai
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 95
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polarization selectivity of charge localization induced by 7-fs nearly single-cycle light-field in an organic metal (2017)
  • Author(s): Y. Kawakami, Y. Yoneyama, T. Amano, H. Itoh, K. Yamamoto, Y. Nakamura, H. Kishida, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu, and S. Iwai
  • Journal Title: Phys. Rev. B (rapid communication) Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Electric-field-induced intradimer charge disproportionation in the dimer-Mott insulatorβ'-(BEDT-TTF)2ICl2. (2017)
  • Author(s): Yuma Hattori, Satoshi Iguchi,Takahiko Sasaki, Shinichiro Iwai, Hiromi Taniguchi and Hideo Kishida
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 95 Issue: 8 Pages: 0851491-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.085149
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 単一サイクル近赤外パルス光によって誘起される金属－絶縁体転移のポンプ・プローブ光学測定 (2016)
  • Author(s): 岩井伸一郎
  • Journal Title: 光学 Volume: 45 Pages: 425-431
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ultrafast response of plasmaｌike reflectivity edge in (TMTTF)2AsF6 driven by a 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: Phisical Review B Volume: 93 Issue: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.165126
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 反強磁性モット絶縁体V2O3の赤外6 fs分光 III (2018)
  • Author(s): 天野辰哉、赤嶺勇人、米山雄登、川上洋平、伊藤弘毅、中村優斗、岸田英夫、石原純夫、Laurent Cario、Etienne Janod、Benoit Corraze、Maciej Lorenc、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 有機電子型強誘電体(TMTTF)2X（X=AsF6, PF6, SbF6）のテラヘルツ波発生分光 II (2018)
  • Author(s): 伊藤弘毅、藤原里菜、村上泰樹、川上洋平、山本薫、Martin Dressel、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 6 fs単一サイクル光強電場による有機超伝導体の非線形電荷振動 (2018)
  • Author(s): 川上洋平、天野辰哉、米山雄登、赤嶺勇人、伊藤弘毅、川口玄太、山本浩史、岸田英夫、伊藤桂介、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73回年次大会
• [Presentation] 6 fs単一サイクル赤外光によるα-(ET)2I3の電荷秩序融解II；反射率変化とSHG強度の変化 (2018)
  • Author(s): 赤嶺勇人、天野辰哉、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、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 有機電子型誘電体の顕微テラヘルツ波発生分光II (2018)
  • Author(s): 村上泰樹、藤原里菜、伊藤弘毅、川上洋平、山本薫、Martin Dressel、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] Ultrafast Dressed Charge State with Driving Field of Light in Organic Conductors (2017)
  • Author(s): S. Iwai
  • Organizer: 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Photoinduced Melting and Stabilization of the Charge Ordering in (TMTTF)2X Observed via Intermolecular Vibration (2017)
  • Author(s): H. Itoh, H. Obatake, R. Fujiwara, Y. Kawakami, K. Yamamoto, M. Dressel and S. Iwai
  • Organizer: 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Polarization Selectivity of Charge Localization Induced by 7-fs Nearly Single-Cycle Light-Field in an Organic Metal (2017)
  • Author(s): Y. Kawakami, Y. Yoneyama, T. Amano, H. Itoh, K. Yamamoto, Y. Nakamura, H. Kishida, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu and S. Iwai
  • Organizer: 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ダイマーモット絶縁体κ-(ET)2X(X=Cu2(CN)3, Ag2(CN)3, B(CN)4)におけるダイマー内分極のテラヘルツ応答 (2017)
  • Author(s): 伊藤弘毅、藤原里菜、川上洋平、岸田英夫、吉田幸大、 齋藤軍、佐々木孝彦、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 電荷秩序，揺らぎによるテラヘルツ発生と光誘起相転移 (2017)
  • Author(s): 岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会シンポジウム「反転対称性の破れと超高速非線型ダイナミクスの新展開」
  • Invited
• [Presentation] 有機電子型強誘電体(TMTTF)2X(X=AsF6, PF6, SbF6)のテラヘルツ波発生分光 (2017)
  • Author(s): 伊藤弘毅、藤原里菜、村上泰樹、川上洋平、山本薫、Martin Dressel、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 6 fs単一サイクル赤外光によるα-(ET)2I3の電荷秩序融解 (2017)
  • Author(s): 川上洋平、天野辰哉、米山雄登、伊藤弘毅、山本薫、中村優斗、岸田英夫、佐々木孝彦、石原純夫、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 6 fs単一サイクル赤外光によって生成されるκ型ET塩のドレスト電子状態 (2017)
  • Author(s): 米山雄登、天野辰哉、川上洋平、伊藤弘毅、米山直樹、伊藤桂介、佐々木孝彦、米満賢治、石原純夫、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 有機電子型誘電体の顕微テラヘルツ波発生分光 (2017)
  • Author(s): 藤原里菜、村上泰樹、伊藤弘毅、川上洋平、山本薫、米山直樹、小林亮太、橋本顕一郎、井口敏、佐々木孝彦、中村優斗、岸田英夫、Martin Dressel、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 反強磁性モット絶縁体V2O3の赤外6 fs分光 II (2017)
  • Author(s): 天野辰哉、米山雄登、川上洋平、伊藤弘毅、中村優斗、岸田英夫、石原純夫、Laurent Cario、Etienne Janod、Benoit Corraze、Maciej Lorenc、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] Ultrafast excitation of Mott-Hubbard system by nearly single-cycle infrared pulse (2017)
  • Author(s): S. Iwai
  • Organizer: International School and Workshop on Electronic Crystals ECRYS-2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Dressed charge state with driving light field in strongly correlated organic materials (2017)
  • Author(s): S. Iwai
  • Organizer: 45th RAP Seminar
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Strong field effects of correlated organic materials driven by 7 fs light (2017)
  • Author(s): S. Iwai
  • Organizer: 12th International Conference on Optical Probes of Organic and Hybrid Semiconductors (OP2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Time-domain THz spectroscopy of photoinduced phase transition in charge ordered organic ferroelectrics α-(ET)2I3 (2017)
  • Author(s): H. Itoh, R. Fujiwara, Y. Kawakami, K. Yamamoto, Y. Nakamura, H. Kishida and S. Iwai
  • Organizer: 6th International Conferences on Photoinduced Phase Transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dressed charge state induced by driving field of 6- fs infrared light in organic dimer Mott system (2017)
  • Author(s): S. Iwai
  • Organizer: 6th International Conferences on Photoinduced Phase Transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ultrafast orbital excitation by 6 fs pulse in V2O3 (2017)
  • Author(s): Y. Kawakami, T. Kato, Y. Yoneyama, T. Amano, H. Itoh, K. Itoh, T. Sasaki, Y. Nakamura, H. Kishida, L. Cario, E. Janod, B. Corraze, M. Lorenc and S. Iwai
  • Organizer: 6th International Conferences on Photoinduced Phase Transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photoinduced melting and stabilization of the charge ordering in (TMTTF)2X observed via intermolecular vibration (2017)
  • Author(s): R. Fujiwara, H. Itoh, H. Obatake, Y. Kawakami, K. Yamamoto, M. Dressel and S. Iwai
  • Organizer: 6th International Conferences on Photoinduced Phase Transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ultrafast Mott-criticality driven by strong-field of single-cycle infrared pulse in organic salts (2017)
  • Author(s): Y. Yoneyama, Y. Kawakami, T. Amano, H. Itoh, N. Yoneyama, T. Sasaki, K. Yonemitsu, S. Ishihara and S. Iwai
  • Organizer: 6th International Conferences on Photoinduced Phase Transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] テラヘルツ波発生を用いたα型ET塩における光誘起相転移の観測V (2017)
  • Author(s): 加藤隆寛、伊藤弘毅、川上洋平、山本薫、中村優斗、岸田英夫、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [Presentation] 擬一次元有機伝導体(TMTTF)2X (X=PF6, AsF6, SbF6)のテラヘルツ時間分解分光 (2017)
  • Author(s): 大畠洋和、藤原里菜、伊藤弘毅、川上洋平、山本薫、Martin Dressel、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [Presentation] 反強磁性モット絶縁体V2O3の赤外6 fs分光 (2017)
  • Author(s): 川上洋平、加藤隆寛、米山雄登、天野辰哉、伊藤弘毅、伊藤桂介、佐々木孝彦、中村優斗、岸田英夫、Laurent Cario、Etienne Janod、Maciej Lorenc、Herve Cailleau、Eric Collet、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [Presentation] 三角格子有機伝導体における光誘起電荷局在の偏光解析 (2017)
  • Author(s): 天野辰哉、米山雄登、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: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [Presentation] ダイマーモット絶縁体κ-(ET)2B(CN)4におけるテラヘルツ波発生および時間領域分光II (2017)
  • Author(s): 伊藤弘毅、大畠洋和、藤原里菜、川上洋平、岸田英夫、吉田幸大、齋藤軍治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [Presentation] 金属-絶縁体転移を示す有機伝導体α''-(ET)2RbCo(SCN)4のテラヘルツ時間領域分光III (2017)
  • Author(s): 藤原里菜、大畠洋和、伊藤弘毅、川上洋平、米山直樹、小林亮太、橋本顕一郎、井口敏、佐々木孝彦、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [Presentation] κ型ET塩の金属 モット絶縁体相境界における超高速臨界現象 III (2017)
  • Author(s): 米山雄登、川上洋平、天野辰哉、加藤隆寛、伊藤弘毅、米山直樹、佐々木孝彦、米満賢治、石原純夫、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [Presentation] V2O3の金属相における赤外6 fs分光 II (2016)
  • Author(s): 加藤隆寛、内藤陽太、米山雄登、伊藤弘毅、川上洋平、伊藤桂介、佐々木孝彦、Laurent Cario、Etienne Janod、Maciej Lorenc、Herve Cailleau、Eric Collet、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県金沢市）
• [Presentation] 単一サイクル赤外強電場が拓く超高速電子相転移 (2016)
  • Author(s): 岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会 シンポジウム「光が切り開く新しい時空間観測技術」
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県金沢市）
  • Invited
• [Presentation] ダイマーモット絶縁体κ-(ET)2B(CN)4におけるテラヘルツ波発生および時間領域分光 (2016)
  • Author(s): 伊藤弘毅、大畠洋和、藤原里菜、川上洋平、岸田英夫、吉田幸大、齋藤軍治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県金沢市）
• [Presentation] κ型ET塩の金属 モット絶縁体相境界における超高速臨界現象 II (2016)
  • Author(s): 川上洋平、内藤陽太、加藤隆寛、米山雄登、伊藤弘毅、米山直樹、佐々木孝彦、米満賢治、石原純夫、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県金沢市）
• [Presentation] 分子間振動で見る(TMTTF)2Xの光誘起相転移 III (2016)
  • Author(s): 大畠洋和、藤原里菜、伊藤弘毅、川上洋平、 山本薫、Martin Dressel、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県金沢市）
• [Presentation] Strong-light-field effects on correlated system driven by nearly single-cycle 7 fs, >10 MV/cm infrared pulse (2016)
  • Author(s): S. Iwai
  • Organizer: International Research School: Electronic States and Phases Induced by Electric or Optical Impacts (IMPACT 2016)
  • Place of Presentation: Institut d’Etudes Scientifiques de Cargese (France)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 光の瞬時強電磁場が拓く超高速光物性 (2016)
  • Author(s): 岩井伸一郎
  • Organizer: 平成28年度物性研究所短期研究会「パイ電子系物性科学の最前線」
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所（千葉県柏市）
  • Invited
• [Presentation] 単一サイクル近赤外光による強相関電子系の瞬時磁場効果 (2016)
  • Author(s): 岩井伸一郎
  • Organizer: 先端ナノデバイス・材料テクノロジー第151委員会 第2回研究会
  • Place of Presentation: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • Invited
• [Presentation] Light-field induced reduction of "plasma"frequency in organic conductor (2016)
  • Author(s): S. Iwai, Y. Naitoh, Y. Kawakami, H. Itoh, S. Ishihara, K. Yamamoto, K. Yonemitsu
  • Organizer: International Conference on Ultrafast Phenomena
  • Place of Presentation: Santa Fe Community Convention Center (USA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Optical freezing of charge motion in organic metal (2016)
  • Author(s): S. Iwai, Y. Naitoh, Y. Kawakami, H. Itoh, S. Ishihara, K. Yamamoto, H. Kishida, K. Yonemitsu
  • Organizer: International Conference on Ultrafast Phenomena
  • Place of Presentation: Santa Fe Community Convention Center (USA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] THz-MIR光を用いた強相関電子固体の超高速分光 (2016)
  • Author(s): 岩井伸一郎
  • Organizer: 理研シンポジウム：超短パルス長波長光源の進展とその応用
  • Place of Presentation: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • Invited
• [Book] 基本法則から読み解く物理学最前線12 (2016)
  • Author(s): 岩井伸一郎
  • Total Pages: 148
  • Publisher: 共立出版
• [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/