2018 Fiscal Year Research-status Report
強い光電場による有効相互作用の変調と創出および電子状態コヒーレント制御の理論
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16K05459
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
米満 賢治 中央大学, 理工学部, 教授 (60270823)
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2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 非線形電荷振動 / 誘導放出 / 二量体構造 / クーロン相互作用 / 同期現象 / 電子ブリージング / 電子対ブリージング / 有機超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二量化構造をもつ擬2次元有機導体κ-(BEDT-TTF)2Xにおいて、強い光電場を印加した後に観測される誘導放出が、ブリージングモードに対応する同期した非線形電荷振動によることを理論的にすでに解明していた。二量体内外でトランスファー積分が異なる状況で、電荷振動が同期する状況は、離散的時間結晶と類似している。後者は連続的に周期駆動場がある状況のもので、熱化を避けるために多体局在を必要とする。しかし、前者はパルス光印加後の現象で、ほとんど熱化が起きないため、局在を必要としない。ただし、過渡現象であるため、このブリージングモードの寿命は有限である。
実験ではこの非線形電荷振動の振幅が、臨界点や超伝導転移温度の近傍で大きくなることが観測されている。つまり超伝導転移温度以下では振幅が小さくなる。そこで、平均場近似を使い、この非線形電荷振動と超伝導秩序が協力するか競合するかを調べた。どの向きに光電場を印加しても電荷振動が同期しやすい、人工的な二量化構造をもつ2次元模型を考え、オンサイトの引力相互作用のほか、二量体内の電荷密度同士あるいはスピン密度同士の相互作用、電子対ホッピングの相互作用などを考慮した。電子のブリージングモードによる電荷振動は常に超伝導秩序と競合し、実験結果と矛盾ない結果を得た。
オンサイト引力を強くすると、これまでとは異なる電荷振動が、強い光電場を印加した後に現れることがわかった。引力がとても強いときは、電子対が強く束縛したままブリージングによる電荷振動を起こす。その振動数は、電子のブリージングモードに対する解析的な表式において、電子のトランスファー積分を電子対に対する有効トランスファー積分に置き換えて与えられることを、平均場近似だけでなく厳密対角化も利用して確認した。引力が中間的な強さのときには、こららのブリージングモードとは異なるモードが現れた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
強い光電場を印加した後の誘導放出に対して、非線形電荷振動の性質がより詳細に明らかになってきた。そこでは電荷振動が同期することが本質的であり、類似の現象はユニットセルに2個のサイトをもち、二量化構造をもたない系でも示唆されている。二量化構造をもつと、異なる大きさをもつトランスファー積分が共存するので、同期現象をより明確に示すことができた。さらに電子のブリージングモード以外にも、同様の性質をもつ非線形電荷振動が存在することを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
誘導放出を伴う非線形電荷振動が、強い光電場を印加した後に現れることはわかったが、この同期性、非線形性がほかの物性にどう波及するかを今後調べる予定である。現在、様々な固体における高調波発生が実験と理論から調べられている。これは基本的に光照射中の現象であるが、光照射後の現象としての非線形電荷振動とかかわりをもつかどうか、プログラムを新たに作成して、電荷振動のほかに電流振動の計算を行う。
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| Causes of Carryover |
連携研究者の異動、大学院生の減少、在外研究の準備などにより、研究発表の機会が減って使用額が減った。研究自体には支障なく、特に実験研究との連携は順調に進んでいる。その結果をみて計算すべきことを見極めながら、必要な物品をそろえて研究を進めていく。
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[Journal Article] Nonlinear charge oscillation driven by a single-cycle light field in an organic superconductor2018
Author(s)
Y. Kawakami, T. Amano, Y. Yoneyama, Y. Akamine, H. Itoh, G. Kawaguchi, H. M. Yamamoto, H. Kishida, K. Itoh, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu, and S. Iwai
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Journal Title
Nature Photonics
Volume: 12
Pages: 474-478
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 6 fs単一サイクル光強電場による有機超伝導体の非線形電荷振動III2019
Author(s)
川上洋平, 天野辰哉, 赤嶺勇人, 伊藤弘毅, 川口玄太, 山本浩史, 岸田英夫, 佐々木孝彦, 石原純夫, 米満賢治, 岩井伸一郎
Organizer
日本物理学会第74回年次大会
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[Presentation] 6 fs単一サイクル光強電場による有機超伝導体の非線形電荷振動II2018
Author(s)
川上洋平, 天野辰哉, 米山雄登, 赤嶺勇人, 伊藤弘毅, 川口玄太, 山本浩史, 岸田英夫, 伊藤桂介, 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2018年秋季大会
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