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2011 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  東京大学, 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

・光誘起中性-イオン性転移のダイナミクスの温度変化と励起強度依存性の測定から、光誘起イオン性状態の鎖間相互作用による安定化機構および二量体変位による安定化機構の存在を明らかにし、本相転移の全容解明に結びつけた。二次元モット絶縁体M2P-TCNQF4が、光照射によって、高温では一次元金属へ、低温では二次元金属への相転移を示すことを見出した。
・誘電異常を示すダイマーモット型有機伝導体・-(ET)2Cu2(CN)3を光励起すると、双極子グラスが成長することを見出した。これは、電荷秩序絶縁体やダイマーモット絶縁体における電子的秩序の融解(絶縁体-金属転移)とは異なる新しいタイプの光誘起相転移である。また、この相転移について、赤外10フエ初期ダイナミクスの観測を行い、ダイマー内双極子に関係するコヒーレント振動を検出した。
・電場尖塔値約1MV/cmの高強度テラヘルツ光源を開発し、超伝導体NbNにおける高密度準粒子励起効果を調べた。テラヘルツパルスで準粒子を生成すると、2ピコ秒以内に超高速超伝導-常伝導転移が生じること、また、空間不均一超伝導状態が生じることを明らかにした。擬二次元有機導体・-(BEDT-TTF)2CsZn(SCN)4の電荷秩序相のテラヘルツ分光、光およびテラヘルツ波パルスによる電荷秩序融解実験を行い、そのダイナミクスを明らかにした。
・レーザー角度分解光電子分光測定により1次元分子性導体TSF-TCNQの電子構造と相転移現象を調べた。6K~250Kという広範囲の温度変化の測定から、電荷密度波相転移と臨界現象に伴う電子構造の変化(擬ギャップ、ギャップ形成)を明らかにした。また、フェルミ準位近傍におけるスペクトルの尖鋭化が、電荷密度波形成の必要条件となっていることを確認した。低温で高精度測定したTSF由来のバンド分散とスペクトル形状はスピン-電荷分離の可能性を示唆している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

光誘起中性-イオン性転移の全容解明、二次元モット絶縁体の光誘起金属化における温度に依存する金属状態の次元性変化の観測、ダイマーモット状態から電荷(短距離)秩序への新規光誘起電子相転移の発見とその素過程の解明、高強度テラヘルツ波パルスの開発とそれを用いた超伝導体の電子相制御の実現、分子性導体の光電子分光測定の実現、など当初の計画を上回る成果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

・赤外10 fsパルスを用いて行った、様々な有機伝導体における光誘起相転移の初期過程をひかくすることによって、その素過程を考察する。また、赤外光源の更なる短パルス化、高強度化を進め、光と物質の相互作用の真の素過程に迫る。
・κ型ET塩で発現する超伝導相、反強磁性相のテラヘルツ分光を行い、光励起による絶縁体金属転移、反強磁性-超伝導転移の可能性を検証する。
・テラヘルツパルス励起による新規光誘起相転移の探索を行う。
・エキゾチック超伝導を示すBeggard塩(TMTSF)2Xの光電子分光測定を推進する。詳細な温度変化と組成依存性の測定を行い、相転移に伴う電子構造を解明する。

  • Research Products

    (59 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (52 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Dimerization-induced spin-charge coupling in one-dimensional Mott insulators revealed by femtosecond reflection spectroscopy of Rb-tetracyanoquinodimethane salts2012

    • Author(s)
      H.Uemura, N.Maeshima, et al
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 85 Pages: 125112:1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.125112

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光誘起相転移の超高速ダイナミクス2012

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

      物性研究

      Volume: 97 Pages: 1110-1129

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光誘起絶縁体-金属転移の超高速電子ダイナミクス2011

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

      固体物理<動的光物性の新展開>特別号

      Volume: 46 Pages: No.11 651-660

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrafast meltingofchargeorderinginLuFe2O4 probed by terahertz spectroscopy2011

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

      Journal of Luminescence

      Volume: (未定)(受理済)(出版中)

    • DOI

      doi:10.1016/j.jlumin.2011.12.051

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical and structural studies of a two-dimensional organic Mott insulator dimethylphenazine-tetrafluorotetracyanoquinodimethane2011

    • Author(s)
      M.Ohkura, Y.Ishige, et al
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 84 Pages: 085136:1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.085136

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Intense terahertz pulse-induced breaking of BCS superconducting phase in NbN2012

    • Author(s)
      R.Matsunaga, R.Shimano
    • Organizer
      Low Energy Electrodynamics of Solids (LEES) 2012
    • Place of Presentation
      Napa (USA)(発表確定)
    • Year and Date
      2012-07-01
  • [Presentation] Intense Terahertz Pulse-Induced Nonequilibrium BCS State in Superconducting NbN2012

    • Author(s)
      R.Matsunaga, R.Shimano
    • Organizer
      CLEO2011, Laser Science to Photonic Applications
    • Place of Presentation
      San Jose (USA)(発表確定)
    • Year and Date
      2012-05-07
  • [Presentation] レーザー光電子分光法を用いた低次元有機導体TSF-TCNQの電子構造2012

    • Author(s)
      小泉健二
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] レーザー光電子分光で観る有機導体のバンド描像と相転移2012

    • Author(s)
      石坂香子
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] 強相関電子系における光誘起相転移2012

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] 光誘起相転移における電荷と分子の超高速ダイナミクス2012

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] 超伝導NbNにおける高強度テラヘルツ波誘起非平衡BCS状態2012

    • Author(s)
      松永隆佑, 島野亮
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 電子誘電体k-(h-BEDT-TTF)2Cu2(CN)3の赤外10fs分光2012

    • Author(s)
      石川貴悠、桜井洋平, 他5名
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 逐次転移を示す電荷秩序絶縁体α'-(ET)2IBr2における光誘起相転移2012

    • Author(s)
      安生皓平、伊藤桂介, 他5名
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 層状鉄酸化物LuFe2O4における光誘起相転移の層間ダイナミクス2012

    • Author(s)
      伊藤桂介、安生皓平, 他9名
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] TTF-CAにおける光誘起中性イオン性転移の超高速ダイナミクスとその制御2012

    • Author(s)
      宮本辰也, 上村紘崇, 岡本博
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 有機強誘電体クロコン酸結晶における強誘電性の光制御2012

    • Author(s)
      澤田亮人, 上村紘崇, 他2名
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 有機超分子強誘電体からの室温強誘電性を反映したテラヘルツ電磁波発生と強誘電ドメインイメージング2012

    • Author(s)
      五月女真人, 貴田徳明, 他2名
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] ルブレン単結晶電界効果トランジスタの電場変調赤外分光2012

    • Author(s)
      内田隆介, 矢田祐之, 他6名
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] ルブレン単結晶の可視ポンプ-THzプローブ分光2012

    • Author(s)
      矢田祐之, 内田隆介, 他7名
    • Organizer
      日本物理学会2012年第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] テラヘルツ波領域における非線形光学応答と電子相制御2012

    • Author(s)
      島野亮
    • Organizer
      テラヘルツテクノロジーフォーラム・平成23年度第3回技術検討会
    • Place of Presentation
      東京大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-21
  • [Presentation] 有機強誘電体からの高効率THz電磁波発生と強誘電ドメインの可視化2012

    • Author(s)
      五月女真人, 貴田徳明, 他2名
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] 高強度テラヘルツ波が拓く新しい非線形光学2012

    • Author(s)
      島野亮
    • Organizer
      「相変化材料における電子・フォノン励起過程と構造変化」ワークショップ
    • Place of Presentation
      慶應大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-12
  • [Presentation] フェムト秒レーザー光によって起こす超高速相転移2012

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      第4回超高速時間分解光計測研究会
    • Place of Presentation
      ホテルクラウンパレス浜松
    • Year and Date
      2012-03-09
  • [Presentation] 極超短パルス光で見る、操る、強相関電子系の光誘起相転移2012

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第32回年次大会
    • Place of Presentation
      TKP仙台カンファレンスセンター(招待講演)
    • Year and Date
      2012-02-01
  • [Presentation] 誘電性を有する有機分子性結晶における新規光誘起相転移の探索2012

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      第5回G-COE研究会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2012-01-21
  • [Presentation] 超伝導NbNにおける高強度テラヘルツ波誘起非平衡BCS状態2012

    • Author(s)
      松永隆佑、島野亮
    • Organizer
      新学術領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第6回領域会議
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市ホテル岩沼屋
    • Year and Date
      2012-01-06
  • [Presentation] ダイマーモット絶縁体k-(ET)2Cu2(CN)3における双極子グラスと光誘起相転移2012

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      新学領領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第6回領域会議
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市ホテル岩沼屋
    • Year and Date
      2012-01-06
  • [Presentation] 有機分子性強誘電体クロコン酸の非線形光学効果とその制御2012

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      新学領領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第6回領域会議
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市ホテル岩沼屋
    • Year and Date
      2012-01-06
  • [Presentation] 高強度テラヘルツ波光源の開発と分子性導体への応用2012

    • Author(s)
      島野亮
    • Organizer
      新学術領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」第6回領域会議
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市ホテル岩沼屋
    • Year and Date
      2012-01-05
  • [Presentation] 強相関電子系の光誘起相転移~電荷と分子の超高速ダイナミクス~2011

    • Author(s)
      岡本博
    • Organizer
      光FORUM第4回セミナー
    • Place of Presentation
      東京大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-20
  • [Presentation] 赤外3サイクルパルス光で見る光誘起相転移の超高速スナップショット2011

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      物理コロキウム2011
    • Place of Presentation
      北海道大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-16
  • [Presentation] 電子誘電体における光・テラヘルツ応答2011

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      金研ワークショップ「電子自由度による強誘電体最前線」
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所
    • Year and Date
      2011-11-01
  • [Presentation] Photoinduced ferroelectric fluctuation in dimer Mott insulatork-(ET)2Cu2(CN)3, The 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals2011

    • Author(s)
      K.Itoh, H.Itoh, et al
    • Organizer
      Superconductors and Ferromagnets (ISCOM 2011)
    • Place of Presentation
      Poznan-Gniezno, Poland
    • Year and Date
      2011-09-30
  • [Presentation] Ultrafast snapshot of light-electron-vibration interactions in alpha-, theta-, kappa--type BEDT-TTF salts, The 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals2011

    • Author(s)
      Y.Kawakami, Y.Sakurai, et al
    • Organizer
      Superconductors and Ferromagnets (ISCOM 2011)
    • Place of Presentation
      Poznan-Gniezno, Poland
    • Year and Date
      2011-09-27
  • [Presentation] レーザー光電子分光法を用いた低次元有機導体の研究:TTF-TCNQ,TSF-TCNQ、その22011

    • Author(s)
      小泉健二
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] 有機分子性強誘電体クロコン酸の非線形光学効果と非線形感受率の評価2011

    • Author(s)
      澤田亮人, 上村紘崇, 他3名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] 有機分子性強誘電体クロコン酸からの高効率なテラヘルツ電磁波発生と強誘電性を反映した電場効果2011

    • Author(s)
      五月女真人, 貴田徳明, 他2名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] テラヘルツ電磁波発生を用いた有機分子性強誘電体クロコン酸のベクトル分解強誘電ドメインイメージング2011

    • Author(s)
      五月女真人, 貴田徳明, 他2名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] 二次元有機伝導体における超高速多電子-格子干渉II;ダイマーモット絶縁体2011

    • Author(s)
      川上洋平、桜井洋平, 他6名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] ダイマーモット絶縁体k-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3における分極クラスターの光誘起テラヘルツダイナミクス2011

    • Author(s)
      伊藤桂介、安生皓平, 他5名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] 二次元有機伝導体における超高速多電子-格子干渉I;電荷秩序絶縁体2011

    • Author(s)
      桜井洋平、石川貴悠, 他6名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] ダイマーモット絶縁体ss'-(BEDT-TTF)2ICl2における励起状態の超高速緩和過程II2011

    • Author(s)
      海野仁美、桜井洋平, 他6名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] TTF-CAの光誘起中性-イオン性転移の超高速ダイナミクス~価数不安定性とスピンパイエルス不安定性の温度依存性~2011

    • Author(s)
      宮本辰也, 上村紘崇, 岡本博
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] 層状鉄酸化物LuFe2O4における電荷秩序の光融解2011

    • Author(s)
      伊藤弘毅、伊藤桂介, 他8名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] 逐次転移を示す電荷秩序絶縁体α'-(BEDT-TTF)2IBr2のテラヘルツ分光2011

    • Author(s)
      安生皓平、伊藤桂介, 他6名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] 過渡吸収分光による有機半導体結晶の光キャリアダイナミクスの解明2011

    • Author(s)
      内田隆介, 矢田祐之, 他6名
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] Ultrafast dynamics of photoinduced phase transitions in correlated electron oxides2011

    • Author(s)
      H.Okamoto
    • Organizer
      International Research School and Workshop on Electronic Crystals (ECRYS2011)
    • Place of Presentation
      Cargese, France(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-18
  • [Presentation] 光誘起相転移の超高速ダイナミクス2011

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      物性若手夏の学校、サブゼミ
    • Place of Presentation
      山梨県富士吉田市(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-04
  • [Presentation] Photoinduced complete melting of spin-Peierls phase in molecular compounds probed by doubling of coherent oscillation frequency2011

    • Author(s)
      H.Uemura, K.Iwasawa, H.Okamoto
    • Organizer
      4-th International Conference on Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT4)
    • Place of Presentation
      Wrocraw, Poland
    • Year and Date
      2011-06-30
  • [Presentation] Early-Stage Dynamics of Light-matter Interaction Leading to the Insulator to Metal Transition In Organic Correlated Systems2011

    • Author(s)
      S.Iwai
    • Organizer
      16th International Conference on Luminescence (ICL'2011)
    • Place of Presentation
      Ann Arbor, Michigan, USA(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Presentation] Ultrafast Melting Of Charge Ordering In LuFe2O4 Probed By Terahertz Spectroscopy2011

    • Author(s)
      H.Itoh, K.Itoh, et al
    • Organizer
      16th International Conference on Luminescence (ICL'2011)
    • Place of Presentation
      Ann Arbor, Michigan, USA
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Presentation] Terahertz Time Domain Spectroscopy of Dimer Mott Insulator2011

    • Author(s)
      K.Itoh, H.Nakaya, et al
    • Organizer
      16th International Conference on Luminescence (ICL'2011)
    • Place of Presentation
      Ann Arbor, Michigan, USA
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Presentation] Coherent Vibrational Dynamics of Photoinduced Mott Transition in Dimer Insulator k-(BEDTTTF)2X2011

    • Author(s)
      Y.Kawakami, T.Fukatsu, et al
    • Organizer
      16th International Conference on Luminescence (ICL'2011)
    • Place of Presentation
      Ann Arbor, Michigan, USA
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Presentation] Ultrafast dynamics of photoinduced transitions in 1D organic molecular compounds2011

    • Author(s)
      H.Okamoto
    • Organizer
      4-th International Conference on Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT4)
    • Place of Presentation
      Wrocraw, Poland(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Presentation] ダイマーモット絶縁体k-(ET)2Cu2(CN)3における分極クラスターの光誘起THzダイナミクス2011

    • 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5回領域会議
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス
    • Year and Date
      2011-06-09
  • [Presentation] 極超短パルス光で見る、操る、強相関電子系の光誘起相転移2011

    • Author(s)
      岩井伸一郎
    • Organizer
      PF研究会「ERLサイエンスワークショップII」
    • Place of Presentation
      KEK研究本館小林ホール(招待講演)
    • Year and Date
      2011-04-27
  • [Remarks]

    • URL

      http://femto.phys.tohoku.ac.jp/

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.mdf.t.u-tokyo.ac.jp/index.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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