Ultrafast real-space ion control using terahertz pulses

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: MINAMI Yasuo 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60578368)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 末元 徹 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 客員研究員 (50134052)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: テラヘルツ / 超高速現象 / イオン伝導体 / 光物性物理学 / 高強度テラヘルツ

Outline of Final Research Achievements

In superionic conductors, mobile ions are trapped by a potential barrier. Application of voltage bias enables the mobile ions move over the potential barrier. In this study, picosecond terahertz-wave pulses were irradiated to superionic conductors at room temperature to induce DC current by moving the mobile ions. Then, simulations and semi-quantitative analysis revealed that the mobile ions start and end their migration in one picosecond.

Free Research Field

テラヘルツ科学、超高速物理学、光物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超イオン伝導体中の可動イオンを高強度テラヘルツ波によって室温で超高速移動させ、マクロな電流として捉えることに成功した。そして、テラヘルツ波照射下での可動イオンのダイナミクスとシミュレーションによって明らかにした。特に、室温でマクロな電流を誘起し、それを実際に一般的な電流計で計測することができたことはミクロな現象とマクロな現象を、また、光学現象と電気磁気学現象をつなぐ研究となった。この研究により、イオンの運動を利用した超高速スイッチング素子の基礎を構築できる。