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2009 Fiscal Year Annual Research Report

光による電子相制御

Planned Research

Project AreaNew Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
Project/Area Number 20110005
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岡本 博  The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40201991)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩井 伸一郎  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60356524)
島野 亮  東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (40262042)
石坂 香子  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (20376651)
Keywords分子性導体 / 光誘起相転移 / 超高速分光 / テラヘルツ分光 / レーザー光電子分光
Research Abstract

・ 可視領域において、時間分解能約20fsにて高精度に過渡反射率変化の検出が可能な分光測定系を構築した。それを用いて、分子性半導体の光誘起中性-イオン性転移について、光励起によって生じる電荷と分子自由度のダイナミクスの精密検出を行った。この光誘起相転移において、電荷移動過程と分子変位や分子変形の間の相互作用が重要な役割を果たしていることを示した。
・ 分子性導体における光誘起絶縁体金属(IM)転移の機構として、従来とは異なる高効率IM転移の機構を見出した。すなわち、二量体モット絶縁体において二量体あたりのオンサイトクーロンエネルギーを、二量体内の分子変位を介して光で制御することに成功した。時間幅を約12fsに圧縮した赤外パルスを用い、電荷秩序系二次元分子性導体における光誘起IM転移の初期過程を詳細に観測した。
・ Tc=12K以下においてスピン密度波(SDW)を形成する擬一次元導体(TMTSF)2PF6に注目し、近赤外光照射によって生じるスピン秩序の変化をテラヘルツ周波数帯にあるSDWギャップの変化を直接観測することにより調べた。その結果、光照射後3ps以内のSDWギャップの縮小(励起強度が強い場合はSDWの消失)、および、その後の回復過程を観測することに成功した。さらに、Tc近傍では、SDWギャップは閉じていないにも関わらず、ギャップの回復時間が発散傾向を示すことを見出した。この結果を、一次元電子構造に由来する大きなゆらぎの効果とその結果生じるTc近傍の臨界緩和現象として解釈した。
・ 擬一次元分子性導体のレーザー角度分解光電子分光測定を行った。電荷密度波を示すTTF-TCNQおよびTsF-TCNQにおいて、明瞭なバンド分散やフェルミ面とその温度変化を観測した。TTF系では強相関を示唆する異常な温度変化が観測されるのに対し、TSF系では電荷密度波形成とその揺らぎで説明できるような弱相関的振舞が初めて明らかとなった。また、擬一次元超伝導体(TMTSF)2ClO4において初めて金属性の確証となるフェルミ端を観測した。

  • Research Products

    (61 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (46 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Terahertz responses of the high-temperature metallic phase and photoinduced metallic state in the ferroelectric charge-ordered organic salt2010

    • Author(s)
      H.Nakaya, et al.
    • Journal Title

      Phys.Rev.B (掲載確定,印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge, Lattice, and Spin Dynamics in Photoinduced Phase Transitions from Charge-Order-Insulator to Metal in Quasi-Two-Dimensional Organic Conductors2010

    • Author(s)
      S.Miyashita, et al.
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn. 79

      Pages: 034708:1-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] レーザー光照射による有機絶縁体の金属化2010

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Journal Title

      レーザー加工学会誌 (掲載確定,印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrafast photo-induced insulator-to-metal transition in the spin density wave system of(TMTSF)_2PF_62010

    • Author(s)
      S.Watanabe, et al.
    • Journal Title

      Physica B,(online doi:10.1016/j.physb.2009.10.063) (掲載確定,印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical Modulation of Effective On-Site Coulomb Energy for the Mott Transition in an Organic Dimer Insulator2009

    • Author(s)
      Y.Kawakami, et al.
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett. 103

      Pages: 066403:1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrafast terahertz response driven by photo-induced insulator to metal transition in layered organic salt2009

    • Author(s)
      H.Nakaya, et al.
    • Journal Title

      Springer Series in Chem.Phys.92.Ultrafast Phenomena XVI

      Pages: 173-175

  • [Journal Article] Photo-induced macroscopic oscillation between insulator and metal in layered organic Mott insulator2009

    • Author(s)
      Y.Kawakami, et al.
    • Journal Title

      Springer Series in Chem.Phys.92.Ultrafast Phenomena XVI

      Pages: 176-178

  • [Journal Article] Ultrafast terahertz response of photo-induced insulator to metal transition in charge ordered organic conductor α-(BEDT-TTF)_2I_32009

    • Author(s)
      H.Nakaya, et al.
    • Journal Title

      J.Phys.: Conf.Ser. 148

      Pages: 11-15、012039

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 有機絶縁体を光で金属に変える新手法の開発2009

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Journal Title

      技術総合誌OHM2009年12月号 12

      Pages: 8-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of ultrafast photoinduced closing and recovery of the spin-density-wave gap in(TMTSF)_2PF_62009

    • Author(s)
      S.Watanabe, et al.
    • Journal Title

      Physical Review B(Rapid Communication)(Editor's suggestion) 80

      Pages: 220408:1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detecting charge and lattice dynamics in photoinduced charge-order melting in perovskite-type manganites using a 30-femtosecond time resolution2009

    • Author(s)
      H.Matsuzaki, et al.
    • Journal Title

      Physical Review B 79

      Pages: 2235131:1-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ferroelectric nature and real-space observations of domain motions in the organic charge-transfer compound tetrathiafulvalene-p-chloranil2009

    • Author(s)
      H.Kishida, et al.
    • Journal Title

      Physical Review B 80

      Pages: 205201:1-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Subpicosecond coherent nonlinear optical response of isolated single-walled carbon nanotubes2009

    • Author(s)
      S.Tao, et al.
    • Journal Title

      Physical Review B 80

      Pages: 201405:1-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高強度テラヘルツ波パルスによる(TMTSF)_2PF_6SDW相の準粒子注入効果2010

    • Author(s)
      坪田翔悟, 他2名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-23
  • [Presentation] ルブレン単結晶における励起子緩和とコヒーレントフォノン2010

    • Author(s)
      大谷直也, 他7名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-23
  • [Presentation] 有機電荷移動錯体M_2P-TCNQF_4における偏光反射スペクトルの温度依存性2010

    • Author(s)
      大倉真明, 他3名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-23
  • [Presentation] K-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3のテラヘルツ分光;高速電荷揺らぎによるフォノン異常2010

    • Author(s)
      伊藤桂介, 他8名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-22
  • [Presentation] 二次元有機伝導体における光誘起相転移の赤外10fs分光I2010

    • Author(s)
      深津猛, 他9名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-21
  • [Presentation] 二次元有機伝導体における光誘起相転移の赤外10fs分光II2010

    • Author(s)
      川上洋平, 他9名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-21
  • [Presentation] 15fsレーザーパルスを用いたTTF-CAの光誘起イオン性-中性転移ダイナミクスの研究2010

    • Author(s)
      上村紘崇, 他2名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-21
  • [Presentation] TTF-CAの光誘起中性-イオン性転移における超高速分子振動ダイナミクス2010

    • Author(s)
      上村紘崇, 他1名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-21
  • [Presentation] 層状鉄酸化物LuFe_2O_4のテラヘルツ分光2010

    • Author(s)
      伊藤弘毅, 他10名
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-20
  • [Presentation] 過渡吸収分光で探る有機半導体の光キャリアダイナミクス2010

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      日本物理学会2010年第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-20
  • [Presentation] Photo-control of spin density wave system in organic conductors(招待講演)2010

    • Author(s)
      R.Shimano
    • Organizer
      Nanyang Technology University(NTU)-Todai Joint Workshop
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2010-02-22
  • [Presentation] Quasi-particle injection by intense terahertz pulse in the spin density of wave state of(TMTSF)_2PF_62010

    • Author(s)
      坪田翔悟, et al.
    • Organizer
      Nanyang Technology University(NTU)-Todai Joint Workshop
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2010-02-22
  • [Presentation] 赤外10fsパラメトリック増幅器の開発2010

    • Author(s)
      深津猛, 他9名
    • Organizer
      東北大学大学院GP6専攻合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2010-02-16
  • [Presentation] 分子性半導体の光誘起相転移~電荷と分子自由度のダイナミクス~(招待講演)2010

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      新学術領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第3回領域会議
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2010-01-07
  • [Presentation] 強誘電性有機伝導体α-(ET)_2I_3における光誘起金属状態2010

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      新学術領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第3回領域会議
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2010-01-05
  • [Presentation] 光誘起中性-イオン性転移研究の新展開2009

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      第3回東北大学G-COE研究会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2009-12-19
  • [Presentation] 超高速赤外分光で見る光誘起絶縁体-金属転移の初期過程と転移機構(招待講演)2009

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      次世代スーパーコンピュータプロジェクト、ナノ分野グランドチャレンジ研究開発ナノ統合拠点(兼京大基研研究会)相関電子系における光誘起現象
    • Place of Presentation
      京大基研
    • Year and Date
      2009-12-11
  • [Presentation] モット絶縁体の光誘起相転移と光キャリアダイナミクス(招待講演)2009

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      基研研究会&「ナノ統合」連続研究会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2009-12-10
  • [Presentation] Ultrafast Dynamics of Photoinduced Neutral to Ionic Transitions in Organic Molecular Compounds(招待講演)2009

    • Author(s)
      岡本博, et al.
    • Organizer
      RIKEN Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
    • Place of Presentation
      Wako city
    • Year and Date
      2009-12-03
  • [Presentation] 光で物質を制御する~分子性半導体の光誘起相転移~(招待講演)2009

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      第4回物性科学領域横断研究会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2009-11-29
  • [Presentation] 強相関電子系の超高速光誘起相転移(招待講演)2009

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      第十回エクストリーム・フォトニクス研究会
    • Place of Presentation
      蒲郡市
    • Year and Date
      2009-11-05
  • [Presentation] 電子強誘電体における光誘起相転移2009

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      分子研研究会(共催CREST)"新規な誘電体最前線-電子と強誘電性-"
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Year and Date
      2009-10-30
  • [Presentation] Insulator to metal transition in excitonic system and spin density of wave system studied by terahertz spectroscopy(招待講演)2009

    • Author(s)
      R.Shimano
    • Organizer
      G-COE Workshop on Condensed Matter and Photo Sciences
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2009-10-09
  • [Presentation] 15fsパルスによる光誘起中性―イオン性転移の超高速ダイナミクスの研究2009

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      新学術領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第2回領域会議
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2009-10-07
  • [Presentation] 有機一次元モット絶縁体における光キャリアダイナミクス2009

    • Author(s)
      上村紘崇, 他1名
    • Organizer
      新学術領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第2回領域会議
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2009-10-07
  • [Presentation] 二次元有機伝導体における光誘起絶縁体―金属転移2009

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      新学術領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第2回領域会議
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2009-10-06
  • [Presentation] 15fsパルスを用いた一次元PtI錯体の光誘起電荷密度波―モットハバード相転移の研究II2009

    • Author(s)
      太田康公, 他5名
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-27
  • [Presentation] ルブレン単結晶における励起子・光キャリアダイナミクスの温度依存性2009

    • Author(s)
      田尾祥一, 他4名
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-27
  • [Presentation] 強相関電子系における光誘起相転移のテラヘルツ分光(招待講演)2009

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      日本物理学会シンポジウム「テラヘルツ領域における非線形光学・高密度励起現象の新展開」
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-26
  • [Presentation] LaCoO_3のテラヘルツ分光;定常スペクトルの温度依存性と超高速過渡応答II2009

    • Author(s)
      伊藤桂介, 他8名
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-26
  • [Presentation] MX-Ladder 型白金錯体における光励起状態の超高速ダイナミクス2009

    • Author(s)
      三浦雅樹, 他7名
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] (TMTSF)_2PF_6スピン密度波ギャップスペクトルの光誘起変化と回復過程2009

    • Author(s)
      渡邉紳一, 他3名
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] 高強度テラヘルツ波パルス励起による(TMTSF)_2PF_6SDW相の伝導度変化2009

    • Author(s)
      坪田翔悟, 他4名
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] 20fsパルスによる光誘起中性―イオン性転移の超高速ダイナミクスの研究2009

    • Author(s)
      浜本貴紀, 他5名
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] 有機1次元モット絶縁体における光キャリアの超高速ダイナミクスII2009

    • Author(s)
      上村紘崇, 他2名
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] Optical control of effective on-site Coulomb repulsion in organic dimer Mott insulato2009

    • Author(s)
      川上洋平, et al.
    • Organizer
      8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
    • Place of Presentation
      ニセコ町、北海道
    • Year and Date
      2009-09-13
  • [Presentation] Direct Observation of Photo-Induced Spin-Density-Wave Gap Closing and Recovery in(TMTSF)_2PF_6 by Terahertz Time-Domain Spectroscopy2009

    • Author(s)
      渡邉紳一, et al.
    • Organizer
      8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
    • Place of Presentation
      ニセコ町、北海道
    • Year and Date
      2009-09-13
  • [Presentation] Ultrafast dynamics of photoinduced neutral-ionic phase transitions in charge transfer compounds with quantum paraelectricity2009

    • Author(s)
      岡本博, et al.
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
    • Place of Presentation
      ニセコ町、北海道
    • Year and Date
      2009-09-13
  • [Presentation] Ultrafast charge dynamics in organic one-dimensional Mott insulators2009

    • Author(s)
      上村紘崇, et al.
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
    • Place of Presentation
      ニセコ町、北海道
    • Year and Date
      2009-09-13
  • [Presentation] Photogeneration and relaxation dynamics of excitons and charge carriers in anorganic molecular semiconductor rubrene2009

    • Author(s)
      S.Tao, et al.
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
    • Place of Presentation
      ニセコ町、北海道
    • Year and Date
      2009-09-13
  • [Presentation] Ultrafast Optical Switching from Insulator to Metal in Low-Dimensional Organic Conductors as studied by THz & mid-IR Spectroscopy2009

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      Japanese -Europe Joint Workshop(ISAOP-9 symposium)
    • Place of Presentation
      アイルランド、シャノン
    • Year and Date
      2009-09-03
  • [Presentation] Ultrafast Exciton and Carrier Dynamics in a Rubrene Single Crystal2009

    • Author(s)
      S.Tao, et al.
    • Organizer
      ISSP Workshop「Physics and New Phenomena of п-electronic Interfaces」
    • Place of Presentation
      University of Tokyo
    • Year and Date
      2009-08-10
  • [Presentation] Temperature and excitation energy dependence of ultrafast dynamics of photoexcited states in rubrene single crystals2009

    • Author(s)
      S.Tao, et al.
    • Organizer
      ISSP Workshop「Physics and New Phenomena of п-electronic Interfaces」
    • Place of Presentation
      University of Tokyo
    • Year and Date
      2009-08-10
  • [Presentation] 有機伝導体における光誘起相転移の超高速分光と次世代放射光への期待(招待講演)2009

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      ERLサイエンスワークショップ
    • Place of Presentation
      高エネルギー物理学研究所(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2009-07-09
  • [Presentation] α-(ET)_2I_3における光誘起相転移と超高速テラヘルツ応答(招待講演)2009

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      基研研究会
    • Place of Presentation
      京大基研
    • Year and Date
      2009-07-02
  • [Presentation] Intense THz generation from two color pumped air plasma and its application to symmetry broken ground state in solids(招待講演)2009

    • Author(s)
      R.Shimano
    • Organizer
      International Workshop on THz wave Generation and Detection in Filaments
    • Place of Presentation
      Universite Laval, Quebec City, Canada
    • Year and Date
      2009-05-22
  • [Book] Molecular Electronic and Related Materials-Control amd Probe with Light(Editor ; T.Naito), 2 Ultrafast photo-induced insulator to metal transition in layered BEDT-TTF based salts2010

    • Author(s)
      S.Iwai, et al.
    • Total Pages
      37-58
    • Publisher
      Transwolrd Research Network
  • [Remarks]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kanoda.lab/ShinGakuJutsu/index.html

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Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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