Fast and Efficient Control of Polarization in Hydrogen-Bonded Dielectrics by Intense Terahertz Pulses
| Project/Area Number |
18K13476
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Miyamoto Tatsuya 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (40755724)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 超高速現象 / 水素結合型強誘電体 / テラヘルツパルス / 水素結合型誘電体 / 高強度テラヘルツ波 / 高速分極制御 |
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| Outline of Final Research Achievements |
In this work, we have successfully generated ultra-intense terahertz pulses with an electric field amplitude of 2.6 MV/cm using an organic nonlinear optical crystal. We have demonstrated that macroscopic polarization generation and polarization modulation in sub-picoseconds are possible by using intense terahertz pulses on hydrogen-bonded organic molecular dielectrics, such as a croconic acid. By analyzing the optical spectral changes under terahertz electric field, it is found that the change in the spatial distribution of the π-electron system plays a more important role in the polarization change than the proton displacements that form hydrogen bonds.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ある光に対する物質の応答を、他の光によって制御する全光型スイッチングデバイスは、現状の電子デバイスにおける処理速度を超えるピコ秒オーダーの動作が可能であることから、将来の情報通信を担う技術として期待されている。強誘電体を利用すれば、光の偏光回転や波長変換をすることが可能である。そのため、テラヘルツパルスによって高速に（強）誘電体の分極を制御することは、全光型スイッチングデバイスの動作原理として有望である。また、本研究で明らかにした水素結合型誘電体におけるπ電子系の重要性は、今後の物質開発を行う重要な指針となる成果である。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
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[Presentation] Terahertz electric-field-induced polar charge order stabilized by magnetic interactions in dimer Mott insulators2019
Author(s)
T. Miyamoto, H. Yamakawa, T. Morimoto, T. Terashige, N. Kida, M. Suda, H. M. Yamamoto, H. Mori, K. Miyagawa, K. Kanoda and H. Okamoto
Organizer
The 13th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2019)
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