2022 Fiscal Year Annual Research Report
Attosecond manipulation of electron tunneling at nanoscales
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20H02653
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
片山 郁文 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80432532)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桂川 眞幸 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10251711)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アト秒 / トンネリング / コヒーレントフォノン / 高調波 / ナノスケール / 熱電子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では位相を制御した超短パルスレーザーをナノスケールのギャップを持つ走査型トンネル顕微鏡の探針に照射し、光電場によって駆動されるトンネル電子を観測することでアト秒スケールの分光を行うことを目的としている。しかしながら、光照射によって誘起される熱的な励起キャリアが極めて大きい応答を示し、光電場によって駆動される電子を観測することは難しかった。光位相による依存性を計測することは難しかったと言える。一方で関連の研究を行う中で、走査型トンネル顕微鏡とレーザー照射を組み合わせることで、熱的な計測が可能になることを明らかにしつつある。これは、熱の影響が極めて大きい探針直下に光を照射するのではなく、少しはなれた場所に光を照射することによって、探針試料間のトンネル電流が変化することを見出した。この結果は、物質内を伝達した熱が電子を励起し、それがトンネル電流を変調したことを示唆している。これを活用すれば、熱的な応答をナノスケールで明らかにすることも可能であると期待され、予期せぬ成果が上がったと言える。
また、ナノスケールの材料の一つである原子層物質に、数フェムト秒の極めて短いパルス幅のレーザーを照射することにより、コヒーレントなフォノンの振動が観測できることを示した。通常のフォノンの周期の信号のみならず、その高調波の信号も観測されており、それが、物質の対称性を反映したものであることを明らかにした。これらの結果は、光のパルス幅とフォノンの位相が、物質の理解に重要であることを示している。当初の目標は達成できなかったがこのように関連分野で成果が上がったという意味で、重要な意義があった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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