テラヘルツ近接場による超高速ナノ空間電子マニュピュレーション
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of hybrid quantum systems |
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| Project/Area Number |
18H04288
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
武田 淳 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60202165)
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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 |
¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | テラヘルツ / 近接場 / 電子操作 / 走査トンネル顕微鏡 / サブサイクル / コヒーレント制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超高真空中で動作するナノスケールかつサブサイクルの時間分解能を持つテラヘルツ走査型トンネル分光（THz-STM）技術を開発する。単一トンネル接合において、所望のTHz近接場を創り出しその場で観測する処方箋を構築し、トンネル電子を自在に量子操作する近接場分光技術を確立することを目指す。
初年度に開発した超高真空THz-STMは、光の回折限界を打破し、ナノ～原子スケールで電子を高速操作することを可能にした。一方、中赤外（MIR）パルスとSTMを融合させることができれば、時間分解能を大幅に改善することができ、かつ中赤外領域特有の分子内振動や格子振動・電荷移動などの諸現象を原子レベルでその場観察し操作することが可能となる。そこで、MIR-STMの開発に着手した。optical parametric chirp pulse amplifier（OPCPA）から出力されたパルス幅8.2 fs、繰り返し4 MHz、平均出力4.3 W、中心波長 850 nmの近赤外パルスとGaSe結晶におけるタイプI位相整合による光整流を用いることで、中心周波数27.5 THz、パルス幅31 fs、電場尖頭値190 kV/cmの中赤外パルス発生をCEP揺らぎ56 mrad（5.6時間）の安定性を達成することができ、MIR-STM開発の素地を作ることができた。
更に、電子操作だけではなく、電子よりもはるかに重いイオンをTHzパルスにより動かすことに挑戦した。二次電池材料として使われるなどイオンが動きやすいことで知られる超イオン伝導体を研究対象として、THzパルスによりイオンの流れを電流として計測することに成功した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(34 results)
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[Journal Article] Terahertz Faraday and Kerr Rotation Spectroscopy of Bi1-xSbx Films in High Magnetic Fields up to 30 Tesla2019
Author(s)
X. Li, K. Yoshioka, M. Xie, T. Hagiwara, G. T. Noe II, W. Lee, N. Marquez Peraca, W. Gao, T. Hagiwara, H. S. Orjan, L-W. Nien, T. Nagao, M. Kitajima, H. Nojiri, X. Li, C-K. Shih, A. H. MacDonald, I. Katayama, J. Takeda, G. A. Fiete, and J. Kono
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 100
Issue: 11
Pages: 115145-115145
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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