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Study of superconductors by laser-ARPES

Research Project

Project/Area Number 19H00651
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

辛 埴  東京大学, 特別教授室, 特別教授 (00162785)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡崎 浩三  東京大学, 物性研究所, 准教授 (40372528)
近藤 猛  東京大学, 物性研究所, 准教授 (40613310)
Project Period (FY) 2019 – 2022
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥43,160,000 (Direct Cost: ¥33,200,000、Indirect Cost: ¥9,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2019: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000)
Keywords超伝導体 / トポロジカル超伝導体 / 光電子分光 / 光電子顕微鏡 / 時間分解光電子分光 / 超伝導 / マヨラナ粒子 / スピン偏極光電子分光 / 高分解能光電子分光
Outline of Research at the Start

近年、これまで全く考えられなかった新しい概念を持った超伝導体が出現している。「光誘起超伝導」と「トポロジカル超伝導体」である。その結果、加速器や宇宙線で観測されていた素粒子が、固体内でも観測し、研究することが可能になった。前者は、超短パルスレーザー光で生成した超伝導のヒッグス粒子が観測されることにより、光誘起超伝導のメカニズムを明らかにする可能性を追求する。一方、後者は、極限まで微小エネルギーを計測する角度分解光電子分光(ARPES)が可能になったことにより、素粒子では発見されていないマヨラナ粒子が固体内で発見される可能性がある。これらの研究を進めるために、最先端レーザー光電子分光を行う。

Outline of Annual Research Achievements

近年、全く新しい概念を持った超伝導体が出現してきた。光誘起超伝導とトポロジカル超伝導体である。前者は、超短パルスレーザー光で生成した超伝導のヒッグス粒子が観測されることにより、光誘起超伝導のメカニズムを明らかにする事が出来る。一方、後者は、極限まで微小エネルギーを計測するARPESが可能になったことにより、素粒子では発見されていないマヨラナ粒子が固体内で発見される可能性が出てきた。そこで本研究では、これまで築いた現有のレーザー光電子分光の装置(レーザー超高分解能極低温光電子分光装置とレーザー時間分解光電子分光装置)を有効に活用し、最大限に成果を上げるよう光誘起超伝導とトポロジカル超伝導の研究を行った。
(1)レーザー超高分解能極低温光電子分光においては、昨年度までに観測したトポロジカル超伝導体の電子構造の知見を元に同様なトポロジカル超伝導体がないかの探索を実施した。また光電子顕微鏡(PEEM)を用いて、超伝導体における電子状態のドメイン観察を行い、超伝導転移温度以下および転移温度直上に観られるメゾスコピック領域の特異な物性の実空間観察を実施した。
(2)レーザー時間分解光電子分光においては昨年度までの研究結果から示唆された光誘起超伝導が確実に起きているかどうかを検証するために、最適なポンプ光としての近赤外光やテラヘルツ光の開発を行った。
なお、令和4年6月の研究代表者の死亡により、本研究は6月をもって途中での終了となった。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (67 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (25 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results,  Peer Reviewed: 25 results,  Open Access: 13 results) Presentation (42 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Photo-Excitation Band-Structure Engineering of 2H-NbSe_2 Probed by Time- and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy2022

    • Author(s)
      Watanabe Mari、Suzuki Takeshi、Someya Takashi、Ogawa Yu、Michimae Shoya、Fujisawa Masami、Kanai Teruto、Itatani Jiro、Saitoh Tomohiko、Shin Shik、Okazaki Kozo
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 91 Issue: 6

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.064703

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Operando observation of analog resistance change in a buried metal/oxide interface by a laser-excited photoemission electron microscope2022

    • Author(s)
      Y. Okuda, J. Kawakita, T. Taniuchi, H. Shima, A. Shimizu, Y. Naitoh, K. Kinoshita, H. Akinaga, S. Shin
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 61 Issue: SM Pages: SM1001-SM1001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac5721

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  • [Journal Article] Visualization of optical polarization transfer to photoelectron spin vector emitted from a spin-orbit coupled surface state2022

    • Author(s)
      Kenta Kuroda, Koichiro Yaji, Ryo Noguchi, Ayumi Harasawa, Shik Shin, Takeshi Kondo, and Fumio Komori
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 105 Issue: 12

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.l121106

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  • [Journal Article] Selective observation of surface and bulk bands in polar WTe2 by laser-based spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy2022

    • Author(s)
      Yuxuan Wan, Lihai Wang, Kenta Kuroda, Peng Zhang, Keisuke Koshiishi, Masahiro Suzuki, Jaewook Kim, Ryo Noguchi, C_dric Bareille, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Shik Shin, Sang-Wook Cheong, Atsushi Fujimori, and Takeshi Kondo
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 105 Issue: 8 Pages: 085421-085421

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.085421

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    • Author(s)
      Y. Arai, K. Kuroda, T. Nomoto, Z. H. Tin, S. Sakuragi, C. Bareille, S. Akebi, K. Kurokawa, Y. Kinoshita, W.-L. Zhang, S. Shin, M. Tokunaga, H. Kitazawa, Y. Haga, H. S. Suzuki, S. Miyasaka, S. Tajima, K. Iwasa, R. Arita, T. Kondo
    • Journal Title

      Nat. Mater.

      Volume: 21 Issue: 4 Pages: 410-410

    • DOI

      10.1038/s41563-021-01188-9

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    • Author(s)
      Takeshi Suzuki, Shik Shin, and Kozo Okazaki
    • Journal Title

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      Volume: 251 Pages: 147105-147105

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2021.147105

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  • [Journal Article] Scaling law for Rashba-type spin splitting in quantum-well films2021

    • Author(s)
      Ryo Noguchi, Kenta Kuroda, Mitsuaki Kawamura, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Takushi Iimori, Shik Shin, Fumio Komori, Taisuke Ozaki, and Takeshi Kondo
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 104 Issue: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.l180409

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    • Author(s)
      Yoshizawa Shunsuke、Kobayashi Takahiro、Nakata Yoshitaka、Yaji Koichiro、Yokota Kenta、Komori Fumio、Shin Shik、Sakamoto Kazuyuki、Uchihashi Takashi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1462-1462

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21642-1

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  • [Journal Article] Ultrafast optical stress on BaFe2As22021

    • Author(s)
      Takeshi Suzuki, Yuya Kubota, Takahiro Shimojima, Asuka Nakamura, Ko Takubo, Suguru Ito, Kohei Yamamoto, Hikari Sato, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Tadashi Togashi, Makina Yabashi, Hiroki Wadati, Iwao Matsuda, Shik Shin, and Kozo Okazaki
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 3 Issue: 3 Pages: 033222-033222

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.033222

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  • [Journal Article] Discovery of mesoscopic nematicity wave in iron-based superconductors2021

    • Author(s)
      Shimojima T.、Motoyui Y.、Taniuchi T.、Bareille C.、Onari S.、Kontani H.、Nakajima M.、Kasahara S.、Shibauchi T.、Matsuda Y.、Shin S.
    • Journal Title

      Science

      Volume: 373 Issue: 6559 Pages: 1122-1125

    • DOI

      10.1126/science.abd6701

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  • [Journal Article] Visualization of the strain-induced topological phase transition in a quasi-one-dimensional superconductor TaSe32021

    • Author(s)
      Chun Lin, Masayuki Ochi, Ryo Noguchi, Kenta Kuroda, Masahito Sakoda, Atsushi Nomura, Masakatsu Tsubota, Peng Zhang, Cedric Bareille, Kifu Kurokawa, Yosuke Arai, Kaishu Kawaguchi, Hiroaki Tanaka, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Makoto Hashimoto, Donghui Lu, Shik Shin, Ryotaro Arita, Satoshi Tanda and Takeshi Kondo
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: 20 Issue: 8 Pages: 1093-1099

    • DOI

      10.1038/s41563-021-01004-4

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  • [Journal Article] Evidence for a higher-order topological insulator in a three-dimensional material built from van der Waals stacking of bismuth-halide chains2021

    • Author(s)
      Noguchi Ryo、Kobayashi Masaru、J. Zhanzhi、Kuroda Ken
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: 20 Issue: 4 Pages: 473-479

    • DOI

      10.1038/s41563-020-00871-7

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    • Author(s)
      Zhang Peng、Noguchi Ryo、Kuroda Kenta、Lin Chun、Kawaguchi Kaishu、Yaji Koichiro、Harasawa Ayumi、Lippmaa Mikk、Nie Simin、Weng Hongming、Kandyba V.、Giampietri A.、Barinov A.、Li Qiang、Gu G. D.、Shin Shik、Kondo Takeshi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 406-406

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20564-8

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    • Author(s)
      Suzuki Takeshi、Shinohara Yasushi、Lu Yangfan、Watanabe Mari、Xu Jiadi、Ishikawa Kenichi L.、Takagi Hide、Nohara Minoru、Katayama Naoyuki、Sawa Hiroshi、Fujisawa Masami、Kanai Teruto、Itatani Jiro、Mizokawa Takashi、Shin Shik、Okazaki Kozo
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Issue: 12 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.l121105

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    • Author(s)
      M. Sakano, M. Hirayama, T. Takahashi, S. Akebi, M. Nakayama, K. Kuroda, K. Taguchi, T. Yoshikawa, K. Miyamoto, T. Okuda, K. Ono, H. Kumigashira, T. Ideue, Y. Iwasa, N. Mitsuishi, K. Ishizaka, S. Shin, T. Miyake, S. Murakami, T. Sasagawa, and Takeshi Kondo
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      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 124 Issue: 13 Pages: 136404-136409

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.136404

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  • [Journal Article] Devil's staircase transition of the electronic structures in CeSb2020

    • Author(s)
      Kuroda Kenta、Arai Y.、Rezaei N.、Kunisada S.、Sakuragi S.、Alaei M.、Kinoshita Y.、Bareille C.、Noguchi R.、Nakayama M.、Akebi S.、Sakano M.、Kawaguchi K.、Arita M.、Ideta S.、Tanaka K.、Kitazawa H.、Okazaki K.、Tokunaga M.、Haga Y.、Shin S.、Suzuki H. S.、Arita R.、Kondo Takeshi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 2888-2888

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16707-6

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    • Author(s)
      Hlevyack Joseph A.、Najafzadeh Sahand、Lin Meng-Kai、Hashimoto Takahiro、Nagashima Tsubaki、Tsuzuki Akihiro、Fukushima Akiko、Bareille Cedric、Bai Yang、Chen Peng、Liu Ro-Ya、Li Yao、Flototto David、Avila Jose、Eckstein N James N.、Shin Shik、Okazaki Kozo、Chiang T.-C.
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 124 Issue: 23 Pages: 236402-236402

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.236402

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    • Author(s)
      Kunisada So、Isono Shunsuke、Kohama Yoshimitsu、Sakai Shiro、Bareille Ce'dric、Sakuragi Shunsuke、Noguchi Ryo、Kurokawa Kifu、Kuroda Kenta、Ishida Yukiaki、Adachi Shintaro、Sekine Ryotaro、Kim Timur K.、Cacho Cephise、Shin Shik、Tohyama Takami、Tokiwa Kazuyasu、Kondo Takeshi
    • Journal Title

      Science

      Volume: 369 Issue: 6505 Pages: 833-838

    • DOI

      10.1126/science.aay7311

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  • [Journal Article] Bose-Einstein Condensation Superconductivity Induced by Disappearance of the Nematic State2020

    • Author(s)
      T. Hashimoto, Y. Ota, A. Tsuzuki, T. Nagashima, A. Fukushima, S. Kasahara, Y. Matsuda, K. Matsuura, Y. Mizukami, T. Shibauchi, S. Shin, and K. Okazaki
    • Journal Title

      Sci. Adv.

      Volume: 6 Issue: 45

    • DOI

      10.1126/sciadv.abb9052

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  • [Journal Article] A new Majorana platform in an Fe-As bilayer superconductor2020

    • Author(s)
      Liu Wenyao、Cao Lu、Zhu Shiyu、Kong Lingyuan、Wang Guangwei、Papaj Michal、Zhang Peng、Liu Ya-Bin、Chen Hui、Li Geng、Yang Fazhi、Kondo Takeshi、Du Shixuan、Cao Guang-Han、Shin Shik、Fu Liang、Yin Zhiping、Gao Hong-Jun、Ding Hong
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19487-1

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  • [Journal Article] Photoinduced Phase Transition from Excitonic Insulator to Semimetal-like State in Ta2Ni1-xCoxSe5 (x = 0.10)2020

    • Author(s)
      Mitsuoka Takumi、Suzuki Takeshi、Takagi Hidenori、Katayama Naoyuki、Sawa Hiroshi、Nohara Minoru、Watanabe Mari、Xu Jiadi、Ren Qianhui、Fujisawa Masami、Kanai Teruto、Itatani Jiro、Shin Shik、Okazaki Kozo、Mizokawa Takashi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 89 Issue: 12 Pages: 124703-124703

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.124703

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  • [Journal Article] Photo-induced possible superconducting state with long-lived disproportionate band filling in FeSe2019

    • Author(s)
      Takeshi Suzuki*, Takashi Someya, Takahiro Hashimoto, Shoya Michimae, Mari Watanabe, Masami Fujisawa, Teruto Kanai, Nobuhisa Ishii, Jiro Itatani, Shigeru Kasahara, Yuji Matsuda, Takasada Shibauchi, Kozo Okazaki*, and Shik Shin*
    • Journal Title

      Commun. Phys.

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 115-115

    • DOI

      10.1038/s42005-019-0219-4

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  • [Journal Article] Band-dependent superconducting gap in SrFe2(As0.65P0.35)2 studied by angle-resolved photoemission spectroscopy2019

    • Author(s)
      Suzuki H.、Kobayashi T.、Miyasaka S.、Okazaki K.、Yoshida T.、Horio M.、Ambolode L. C. C.、Ota Y.、Yamamoto H.、Shin S.、Hashimoto M.、Lu D. H.、Shen Z.-X.、Tajima S.、Fujimori A.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 16418-16418

    • DOI

      10.1038/s41598-019-52887-y

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  • [Journal Article] Ultrafast Unbalanced Electron Distributions in Quasicrystalline 30° Twisted Bilayer Graphene2019

    • Author(s)
      Takeshi Suzuki*, Takushi Iimori, Sung Joon Ahn, Yuhao Zhao, Mari Watanabe, Jiadi Xu, Masami Fujisawa, Teruto Kanai, Nobuhisa Ishii, Jiro Itatani, Kento Suwa, Hirokazu Fukidome, Satoru Tanaka, Joung Real Ahn, Kozo Okazaki, Shik Shin, Fumio Komori*, Iwao Matsuda*
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 13 Issue: 10 Pages: 11981-11987

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b06091

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    • Author(s)
      Horio M.、Koshiishi K.、Nakata S.、Hagiwara K.、Ota Y.、Okazaki K.、Shin S.、Ideta S.、Tanaka K.、Takahashi A.、Ohgi T.、Adachi T.、Koike Y.、Fujimori A.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 100 Issue: 5 Pages: 054517-054517

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.054517

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      柳田真佑, Cedric Bareille, 谷内敏之, 藤原弘和, 車地崇, 軽部皓介, 田口康二郎, 辛埴, 徳永祐介, 有馬孝尚
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      峯明史, Zhong Yigui, Najafzadeh Sahand, 長島椿, Xian P.Yang, Tyler Cochran, Zijia Cheng, Ramakanta Chapai, Joanna Blawat, Sougata Mardanya, 辛埴, Rongying Jin, Tay-rong Chang, M. Zahid Hasan, 岡﨑浩三
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      大西朝登, 影山遥一, Cedric Bareille, 谷内敏之, 石田茂之, 水上雄太, 橋本顕一郎, 永崎洋, 辛埴, 芝内孝禎
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      日本物理学会 第77回年次大会
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      藤原弘和, 寺嶋健成, 大槻純也, 竹森那由多, D, H. O. Jeschke, 脇田高徳, 矢野佑幸, 細田渉, 片岡範行, 照屋淳志, 垣花将司, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 黒田健太, 辛埴, 堀場弘司, 組頭広志, 村岡祐治, 横谷尚睦
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      黒川輝風, 大久保卓, Z. Yang, 野村肇宏, 小濱芳允, 國定聡, 酒井志朗, 関根遼太郎, 鶴川智一, 菊川樹, C. Lin, 黒田健太, T. K. Kim, M. Wattson, C. Cacho, 辛埴, 遠山貴己, 常盤和靖, 近藤猛
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      馬上怜奈, 小久保裕太, 川口海周, 福島優斗, 原沢あゆみ, 辛埴, 近藤猛, 金井要
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      新井 陽介,黒田健太,筒井 智嗣,平井悟郎,片山和郷,野本拓也,辛埴,久保田正人,芳賀芳範,鈴木博之,宮坂茂樹,田島節子,有田亮太郎,近藤猛
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      川口海周,黒田健太,福島優人,田中宏明,原沢あゆみ,飯盛拓嗣,趙智剛,谷峻太郎,K.A. Kokh,O.E. Tereshenko,木村昭夫,矢治光一郎,辛埴,小森文夫,小林洋平,近藤 猛
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  • [Presentation] 高繰り返し 1-MHz 遠紫外 10.7-eV レーザーを取り入れた時間・スピン・角度分解光電子分光装置の開発2021

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      黒田健太, 川口海周, 福島優斗, 趙智剛, 谷峻太郎, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 野口亮, 矢治光一郎, 藤澤正美, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
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  • [Presentation] 時間・スピン・角度分解光電子分光によるスピン偏極電子状態の光励起ダイナミクスの観測2021

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      川口海周, 福島優斗, 黒田健太, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, K. A. Kokh, O. E. Tereshchenko, 木村昭夫, 矢治光一郎, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
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      新井陽介, 黒田健太, 筒井智嗣, 平井大悟郎, 片山和郷, 野本拓也, 辛埴, 久保田正人, 芳賀芳範, 鈴木博之, 宮坂茂樹, 田島節子, 有田亮太郎, 近藤猛
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      福島優斗, 川口海周, 黒田健太, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, 矢治光一郎, 笹川崇男, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
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      影山遥一, 大西朝登, 石田浩介, Cedric Bareille, 水上雄太, 谷内敏之, 橋本顕一郎, 石田茂之, 永崎洋, 辛埴, 芝内孝禎
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      新井陽介, 黒田健太, 野本拓也, 黒川輝風, 辛埴, 久保田正人, 芳賀芳範, 鈴木博之, 岩佐和晃, 有田亮太郎, 近藤猛
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Published: 2019-04-18   Modified: 2025-03-27  

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