赤外モノサイクル位相制御光による光誘起相転移の研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J05100
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石川 貴悠 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 光誘起相転移 / 強相関電子系 / 超高速現象 / 有機伝導体 / 遷移金属酸化物

Outline of Annual Research Achievements

1 ～単一サイクル位相制御赤外6 fsパルス（～1.3サイクル）の整備;
これまでに開発を行ってきた単一サイクル6 fs光源の、シュミレーションによる波形解析を行い、スペクトルおよびパルス波形の決定要因を調べた。その結果から、パルス波形整形、安定化を進め、簡便な分光利用を可能にした。
2 上記光源を用いた、有機伝導体、遷移金属酸化物の新規試料における光強電場効果の探索；a) 擬一次元有機伝導体 (TMTTF)2AsF6；電荷秩序絶縁体(TMTTF)2AsF6は、ギャップが小さく、高周波数のスペクトルはドルーデモデルのプラズマ端（ωp）に類似の反射端によって特徴づけられる。本研究では、この反射端の光電場誘起変化を、ローレンツモデルを用いて解析し、ωp=(ne^2/(ε0ε∞m))が3%減少（移動積分の減少6%に対応）することを明らかにした。このωpの変化は、電子温度の上昇よりも遥かに速い約20fsの時間スケールで立ち上がること、電荷ギャップのエネルギーを反映する周期20 fsの振動を伴なうこと、などが明らかになった。また理論解析によって、このωpの減少や時間軸振動には、電子相関の強さが本質的な効果を及ぼしていることを明らかにした（Phys. Rev. B　受理済、arXiv:1603.08374）。
b) 二次元有機伝導体　θ-(ET)2CsZn(SCN)4
電荷グラス状態を示すθ-(ET)2CsZn(SCN)4　においても、同様に実験、解析（ただし拡張ドルーデモデルを使用）を行い、ωpの減少から移動積分の変化のダイナクスを明らかにした。(TMTTF)2AsF6では、移動積分の減少が、格子変位によって安定化したのに対し、θ-(ET)2CsZn(SCN)4　においては、安定化の機構が働かず、約40 fsという短い時間で移動積分の減少は回復することが分かった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ultrafast response of plasma-like reflectivity edge in (TMTTF)_2AsF_6 driven by 7-fs, 1.5-cycle strong-light field (2016)
  • Author(s): Y. Naitoh, Y. Kawakami, T. Ishikawa, Y. Sagae, H. Itoh, K. Yamamoto, T. Sasaki, M. Dressel, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu, S. Iwai
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: - Pages: accepted
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Driving charge and vibrational motions in strongly correlated organic conductors by nearly single-cycle 7fs, 10 MV/cm infrared strong field (2015)
  • Author(s): T. ISHIKAWA, Y. NAITO, Y. KAWAKAMI, H. ITOH, K. YAMAMOTO, H. KISHIDA, T. SASAKI, M. DRESSEL, Y. TANAKA, K. YONEMITSU, S. IWAI
  • Organizer: 11th Australasian Conference on Vibrational Spectroscopy (ACOVS11)
  • Place of Presentation: Sydney (Australia)
  • Year and Date: 2015-09-30 – 2015-09-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 電荷秩序型有機伝導体における光誘起電荷局在の励起偏光依存性 (2015)
  • Author(s): 石川貴悠、内藤陽太、加藤隆寛、川上洋平、伊藤弘毅、山本薫、中村優斗、岸田英夫、佐々木孝彦、石原純夫、田中康寛、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19 – 2015-09-19
• [Presentation] (TMTTF)_2AsF_6における瞬時強電場効果の超高速ダイナミクス (2015)
  • Author(s): 内藤陽太、川上洋平、石川貴悠、加藤隆寛、伊藤弘毅、山本薫、佐々木孝彦、田中康寛、米満賢治、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19 – 2015-09-19
• [Presentation] 1.3サイクル6fsパルスによるダイマーモット絶縁体の瞬時強電場効果 (2015)
  • Author(s): 川上洋平、内藤陽太、石川貴悠、加藤隆寛、伊藤弘毅、米山直樹、佐々木孝彦、岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19 – 2015-09-19
• [Presentation] Charge-vibration dynamics driven by 6 fs, 1.3-cycle infrared pulses in dimer-Mott insulators (2015)
  • Author(s): Y. Kawakami, T. Ishikawa, Y. Naitoh, H. Itoh, N. Yoneyama, T. Sasaki, S. Iwai
  • Organizer: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2015)
  • Place of Presentation: Bad Gogging (Germany)
  • Year and Date: 2015-09-08 – 2015-09-08
• [Presentation] Ultrafast optical response of the metallic phase of α-(ET)2I3 induced by 7 fs infrared pulse (2015)
  • Author(s): T. Ishikawa, Y. Naitoh, Y. Kawakami, H. Itoh, K. Yamamoto, K. Yakushi, H. Kishida, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka
  • Organizer: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2015)
  • Place of Presentation: Bad Gogging (Germany)
  • Year and Date: 2015-09-08 – 2015-09-08
• [Remarks] 東北大学大学院理学研究科 物理学専攻 超高速分光研究室（岩井研究室）
  • URL: http://femto.phys.tohoku.ac.jp/index.html