2020 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 – 2022-03-31
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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 / 同期機構 / 電子ブリージング / 有機超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二量体構造をもつ擬2次元有機導体κ-(BEDT-TTF)2Xに強い光電場を印加した後に観測される誘導放出が電子ブリージング振動に起因すること、その発現には電荷振動の同期が必要なことが、これまでの研究でわかっていた。そこで、電荷振動の同期を定量的に扱うために、格子を単純な正方格子に置き換え、各ボンドにおけるトランスファー積分に乱数を加えて意図的に電荷振動をばらつかせて、電子間相互作用の同期に対する効果をみた。さらに、同期秩序パラメタを新しく定義した。先行研究における定義とは異なり、各ボンドの電流密度の時間変化だけを使い、それらを絶対値が１の複素数の偏角の時間変化に読み替えて、その複素数のボンド平均から同期秩序パラメタを求めた。オンサイト斥力Uが十分に大きいと、乱数の効果に打ち勝って、同期秩序パラメタがほぼ最大値になることを、厳密対角化に基づいた時間発展の計算から示した。最近接サイト間相互作用Vについては、Vが引力的だと電荷振動の同期を強めることが分かった。このときd波の超伝導相関も強まり、実験で超伝導転移温度に向けて温度を下げると誘導放出が強まることと整合する結果が得られた。
以上の知見を数式により説明するために、二量体構造と並進対称性をもつ一般の格子に対して、おもに波数空間で平均場近似を用いて、電荷振動の同期が起きる機構を解析した。偶と奇の副格子における電荷密度差、副格子間の電流密度およびボンド密度の3成分をもつ擬スピンの運動方程式は、擬磁場下のブロッホ方程式になる。電子間相互作用の影響は、この擬磁場が電荷密度差に比例して時間とともに交互に傾くことで表される。Uが斥力のときの傾き方と、Vが斥力のときの傾き方は逆である。前者の場合は初期条件によらず、電荷振動を同期させることを導いた。後者の場合は励起子をあまりつくらない光照射が同期に必要なことを示した。
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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
多電子の運動を超高速に制御するためには、電荷振動を同期させる必要があり、その発現機構と発現条件を明らかにした。関連する非線形電荷振動は、有機導体で観測された第二高調波発生と誘導放出の両者に寄与しており、光電場による空間反転対称性の破れを伴う多電子運動を可能にしている。対象とする物質を広げ、さらに時間反転対称性の破れを生み出す光誘起現象についても進めているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
円偏光照射で時間反転対称性を破る現象を扱う。それにはスピンまたはスピンと軌道の複合体の量子揺らぎが大きい電子系が理想的なので、量子スピン液体状態を示す物質に注目する。多軌道電子系で電子が原子間を移動する際に異なる軌道に飛び移ることによる軌道励起と、時間反転対称性の破れの関連を追及する。
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| Causes of Carryover |
本年度は新型コロナウィルス感染症の世界的流行によりすべての出張と研究打ち合わせをキャンセルし、支出がかなり減った。また、共同研究者の実験研究も新型コロナウィルス感染症の影響を強く受けて、予定よりかなり時間を要している。しかし、研究自体は着実に進んでおり、次年度は計算環境の整備に多くを支出することを計画している。
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[Journal Article] Petahertz non-linear current in a centrosymmetric organic superconductor2020
Author(s)
Y. Kawakami, T. Amano, H. Ohashi, H. Itoh, Y. Nakamura, H. Kishida, T. Sasaki, G. Kawaguchi, H. M. Yamamoto, K. Yamamoto, S. Ishihara, K. Yonemitsu, and S. Iwai
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 11
Pages: 4138
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] キタエフスピン液体候補物質α-RuCl3における超高速スピンダイナミクス III2021
Author(s)
天野辰哉, 大橋拓純, 川上洋平, 伊藤弘毅, 今野克哉, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 若林裕助, 後藤貫太, 中村優斗, 岸田英夫, 米満賢治, 岩井伸一郎
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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