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2011 Fiscal Year Annual Research Report

テラヘルツパルス電磁波によるスピン秩序の制御と動的挙動の観測

Research Project

Project/Area Number 23244063
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

末元 徹  東京大学, 物性研究所, 教授 (50134052)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中嶋 誠  東京大学, 物性研究所, 助教 (40361662)
南 康夫  東京大学, 物性研究所, 博士研究員 (60578368)
西野 正理  独立行政法人物質・材料研究機構, 理論計算科学ユニット, 主任研究員 (80391217)
Keywordsテラヘルツ / スピン / 強磁性共鳴 / コヒーレント制御 / 相転移
Research Abstract

本計画では,超短パルステラヘルツ(THz)電磁波の磁場成分とスピンの直接的な相互作用を利用して磁気秩序の制御とダイナミクスの研究を行う.23年度は,強力なTHz光源を実現するために高出力再生増幅レーザーシステム(パルスエネルギー4mJ)を購入し,運転に習熟した.一部光学素子の予期しない劣化が見つかるなどの問題もあるが,一応実用できる状態にある.
さらにこれを励起源として,2つの方式のTHz光源の立ち上げを試みた.
その第一は非線形光学結晶の光整流効果を用いるもので,回折格子による波面制御光学系を通してLiNO_3結晶に励起光を導入し,放射されたTHz波の波面をくずさずに効率よく試料に導くための光学系を作製し,性能を評価した.現状では目標より遥かに小さい出力しか得られていないので,引き続き最適化を試みる.
その第二はレーザー電場による絶縁破壊で空気中に作られたプラズマにおける過渡的なイオン化電流を利用するものである.極薄型の2波長波長板を導入することにより,従来より出力を2倍程度改善することに成功し,現在投稿論文を執筆中である.集光点において光軸に平行な強い電場成分(400V/cm)を持ったTHz波の発生にも成功し,学会発表を行った.
試料に関しては,Erフェライトの単結晶を作製してスピン配列の温度変化をTHz-TDSで測定した.また,新たにBaフェライトを調達し,0.05THzという低周波におけるTHz-TDSの有効性を示した.これらについても学会発表を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2つの光源のうちプラズマを利用するものは,目標である1MV/cmまでは達していないが,実用レベルには達している.一方,非線形光学結晶を用いるものは,僅かに信号が出ている程度であり,引き続き最適化の作業が必要である.

Strategy for Future Research Activity

光源の最適化に関しては分担者が転出したため,共同研究体制を新たに組みなおすほか,新たに博士研究員の雇用を考えている.また大学院生の協力も得ることで,遅れを取り戻す予定である.そのほかの部分(試料の準備,評価,測定光学系の構築などは順調に進んでいるので,このまま継続する.

  • Research Products

    (43 results)

All 2012 2011

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 15 results) Presentation (28 results)

  • [Journal Article] Ultrafast Coherent Control of Spin Precession Motion by Terahertz Magnetic Pulses2012

    • Author(s)
      M.Nakajima, K.Yamaguchi, T.Suemoto,
    • Journal Title

      Acta Physica Polonica A

      Volume: 121 Pages: 343-346

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Growth Dynamics of Photoinduced Phase Domain in Cyano-Complex Studied by Boundary Sensitive Raman Spectroscopy2012

    • Author(s)
      Asahara, M.Nakajima, R.Fukaya, H.Tokoro, S.Ohkoshi, T.Suemoto
    • Journal Title

      Acta Physica Polonica A

      Volume: 121 Pages: 375-378

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anomalous behavior of high-frequency zero-field ferromagnetic resonance in aluminum-substituted □-Fe_2O_32012

    • Author(s)
      M.Yoshikiyo, A.Namai, M.Nakajima, T.Suemoto, S.Ohkoshi
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 111 Pages: 07A726

    • DOI

      doi:10.1063/1.3677763

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Critical temperature and correlation length of an elastic interaction model for spin-crossover materials2012

    • Author(s)
      T.Nakada, T.Mori, S.Miyashita, M.Nishino, S.Todo, W.Nicolazzi, P.A.Rikvold
    • Journal Title

      Phys.Rev.B.

      Volume: 85 Pages: 054408-(1-8)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.054408

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Non-thermal hot electrons ultrafastly generating hot optical phonons in graphite2011

    • Author(s)
      Y.Ishida, T.Togashi, K.Yamamoto, M.Tanaka, T.Taniuchi, T.Kiss, M.Nakajima, T.Suemoto, S.Shin
    • Journal Title

      Nature Scientific Reports

      Volume: 1 Pages: 64

    • DOI

      10.1038/srep00064

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terahertz Emission Enhancement in InAs Thin Films Using a Silicon Lens Coupler2011

    • Author(s)
      C.T.Que, T.Edamura, M.Nakajima, M.Tani, M.Hangyo
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 50 Pages: 080207

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.50.080207

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of preformed plasma on terahertz-wave emission from the plasma generated by two-color laser pulses2011

    • Author(s)
      Y.Minami, M.Nakajima, T.Suemoto
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 83 Pages: 023828-(1-4)

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.83.023828

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intense terahertz emission from undoped GaAs/n-type GaAs and InAs/AlSb structures grown on Si substrates in the transmission-geometry excitation2011

    • Author(s)
      Elmer Estacio, Satoru Takatori, Minh Hong Pham, Takashi Yoshioka, Tomoharu Nakazato, Marilou Cadatal-Raduban, Toshihiko Shimizu, Nobuhiko Sarukura, Masanori Hangyo, Christopher T.Que, Masahiko Tani, Tadataka Edamura, Makoto Nakajima, John Vincent Misa, Rafael Jaculbia, Armando Somintac, Arnel Salvador
    • Journal Title

      Applied Physics B

      Volume: 103 Pages: 825-829

    • DOI

      DOI:10.1007/s00340-011-4371-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of ultrafast Q-band fluorescence in horse heart cytochrome c in reduced and oxidized forms2011

    • Author(s)
      T.Suemoto, H.Ebihara, H.Nakao, M.Nakajima
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics

      Volume: 134 Pages: 034502

    • DOI

      10.1063/1.3518370

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time-resolved luminescence spectroscopy of self-trapped excitons in ladder type Br-bridged Pt complexes2011

    • Author(s)
      T.Suemoto, H.Nakao, M.Nakajima, H.Kitagawa
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics

      Volume: 134 Pages: 224503

    • DOI

      10.1063/1.3595264

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of photoinduced phase transitions studied by infrared and raman spectroscopy2011

    • Author(s)
      T.Suemoto, R.Fukaya, A.Asahara, M.Nakajima, H.Tbkoro, S.Ohkoshi
    • Journal Title

      Physica Status Solidi B

      Volume: 248 Pages: 477-481

    • DOI

      DOI10.1002/pssb.201000671

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of lattice deformation on photoinduced phase transition process in RbMn[Fe(CN)_6]2011

    • Author(s)
      R.Fukaya, M.Nakajima, H.Tokoro, S.Ohkoshi, T.Suemoto
    • Journal Title

      Physica Status Solidi B

      Volume: 248 Pages: 482-485

    • DOI

      DOI10.1002/pssb.201000657

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photo-induced phase switching dynamics in RbMn[Fe(CN)_6] probed by accumulation free mid-infrared spectroscopy2011

    • Author(s)
      Asahara, M.Nakajima, R.Fukaya, H.Tokoro, S.Ohkoshi, T.Suemoto
    • Journal Title

      Physica Status Solidi B

      Volume: 248 Pages: 491-494

    • DOI

      10.1002/pssb.201000693

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Macroscopic nucleation phenomena in continuum media with long-range interactions2011

    • Author(s)
      M.Nishino, C.Enachescu, S.Miyashita, P.A.Rikvold, K.Boukheddaden, F.Varret
    • Journal Title

      Scientific Reports (NPG)1

      Volume: 1 Pages: 162-(1-5)

    • DOI

      10.1038/srep00162-(1-5)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crossover between a Short-range and a Long-range Ising model2011

    • Author(s)
      T.Nakada, P.A.Rikvold, T.Mori, M.Nishino, S.Miyashita
    • Journal Title

      Phys.Rev.B.

      Volume: 84 Pages: 054433-(1-9)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.054433

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フェムト秒レーザーアブレーション過程における軟X線反射率の局所フルエンス依存性 I2012

    • Author(s)
      錦野将元, 長谷川登, 富田卓朗, 南康夫, 武井亮太, 大西諒, 石野雅彦, 山本稔, 寺川康太、海堀岳史, 河内哲哉, 山極満, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] フェムト秒レーザーアブレーション過程における軟X線反射率の局所フルエンス依存性 II2012

    • Author(s)
      富田卓朗, 長谷川登, 錦野将元, 南康夫, 武井亮太, 大西諒, 石野雅彦, 山本稔, 寺川康太, 海堀岳史, 河内哲哉, 山極満, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] 軟X線反射イメージングによるフェムト秒レーザーアブレーション過程の局所フルエンス依存性の観察2012

    • Author(s)
      長谷川登, 錦野将元, 富田卓朗, 南康夫, 武井亮太, 大西諒, 石野雅彦, 山本稔, 寺川康太, 海堀岳史, 守田利昌, 河内哲哉, 山極満, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] グラファイト及び2層グラフェンの赤外超高速発光の観測2012

    • Author(s)
      榊茂之, 中嶋誠, 石田行章, 辛埴, 中辻寛, 小森文夫, 森田康平, 栗栖悠輔, 田中悟, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] THz時間領域分光を用いたErFeO_3スピン再配列転移点近傍における歳差運動緩和時間の観察2012

    • Author(s)
      山口啓太, 栗原貴之, 南康夫, 中嶋誠, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] テラヘルツ波パルスによる磁性体の超高速スピン応答と制御2012

    • Author(s)
      中嶋誠
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] 遍歴性電気磁気効果物質としてのBaMn_2As_2の物性2012

    • Author(s)
      大串研也, 平田靖透, 中嶋誠, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] シアノ錯体における光誘起ドメイン成長過程の観測2012

    • Author(s)
      浅原彰文, 中嶋誠, 深谷亮, 石毛俊, 所裕子, 大越慎一, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] THz時間領域分光を用いたバリウムフェライト強磁性共鳴のFIDによる観測2012

    • Author(s)
      栗原貴之, 山口啓太, 南康夫, 中嶋誠, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] プラズマフィラメントからのラジアル偏光テラヘルツ波発生とZ偏光検出2012

    • Author(s)
      南康夫, 栗原貴之, 山口啓太, 中嶋誠, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 広帯域超高速発光分光によるInAsおよびInSbにおける非熱化電子のダイナミクス2012

    • Author(s)
      末元徹, 榊茂之, 中嶋誠
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] スピンクロスオーバー系におけるスピンと格子自由度の時間スケールの相違により発現する緩和ダイナミクス2012

    • Author(s)
      西野正理, 遠藤祐介, 中田太郎, 宮下精二, K.Boukheddaden
    • Organizer
      日本物理学会 第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 白金におけるフェムト秒レーザーアブレーション過程 I2012

    • Author(s)
      富田卓朗, 山本稔, 錦野将元, 長谷川登, 石野雅彦, 海堀岳史, 河内哲哉, 山極満, 南康夫, 武井亮太, 寺川康太, 末元徹
    • Organizer
      日本応用物理学会 第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] 白金におけるフェムト秒レーザーアブレーション過程 II2012

    • Author(s)
      錦野将元, 長谷川登, 石野雅彦, 海堀岳史, 河内哲哉, 山極満, 富田卓朗, 山本稔, 南康夫, 武井亮太, 寺川康太, 末元徹
    • Organizer
      日本応用物理学会 第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] プラズマフィラメントからのZ偏光テラヘルツ波の発生と検出2012

    • Author(s)
      南康夫, 栗原貴之, 山口啓太, 中嶋誠, 末元徹
    • Organizer
      日本応用物理学会 第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] テラヘルツ磁場によるスピンのコヒーレント制御およびスピン-フォトン間のエネルギー移動の観測2012

    • Author(s)
      山口啓太, 中嶋誠, 南康夫, 末元徹
    • Organizer
      日本応用物理学会 第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] Anomalous behavior of high-frequency ferromagnetic resonance caused by spin-reorientation phenomenon2011

    • Author(s)
      Asuka Namai, Makoto Nakajima, Tohru Suemoto, Shin-ichi Ohkoshi
    • Organizer
      56th Annual Conference of Magnetism & Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Scottsdale, Arizona, USA
    • Year and Date
      2011-11-03
  • [Presentation] 反転対称性の破れた導電性イリジウム酸化物Pb_2Ir_2O_7の電子物性2011

    • Author(s)
      平田靖透, 中嶋誠, 末元徹, 田島裕之, 麻生佳子, 木内陽子, 松下能孝, 大串研也
    • Organizer
      日本物理学会 2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2011-09-24
  • [Presentation] 高保磁力を示すε-RhxFe_2-xO_3ナノ磁性体の合成2011

    • Author(s)
      生井飛鳥, 梅田小矢佳, 桜井俊介, 中嶋誠, 末元徹, 後藤崇, 吉田貴行, 宮崎達郎, 大越慎一
    • Organizer
      日本物理学会 2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] シアノ錯体の光誘起相転移におけるフェムト秒相境界ダイナミクス2011

    • Author(s)
      浅原彰文, 中嶋誠, 深谷亮, 所裕子, 大越慎一, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] ErFeO3におけるスピン再配列転移のテラヘルツ時間領域分光による観察2011

    • Author(s)
      山口啓太, 中嶋誠, 南康夫, 末元徹
    • Organizer
      日本物理学会 2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] スピンクロスオーバーモデルにおける長距離的弾性相互作用がもたらすスケールフリーな緩和現象2011

    • Author(s)
      西野正理, C.Enachescu, K.Boukheddaden, 宮下精二, F.Varret
    • Organizer
      日本物理学会2011秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] テラヘルツ波ダブルパルスによる弱強磁性体における超高速スピン制御2011

    • Author(s)
      山口啓太, 中嶋誠, 南康夫, 末元徹
    • Organizer
      日本応用物理学会 第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県)
    • Year and Date
      2011-09-01
  • [Presentation] 2色超短パルス光励起プラズマからの高強度THz波発生におけるプレパルス光照射の効果とプレパルス光励起プラズマの性質2011

    • Author(s)
      南康夫, 中嶋誠, 山口啓太, 末元徹
    • Organizer
      日本応用物理学会 第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県)
    • Year and Date
      2011-09-01
  • [Presentation] Ultrafast Coherent Control of Spin Precession Motion by Terahertz Magnetic Pulses2011

    • Author(s)
      Makoto Nakajima, Keita Yamaguchi, Tohru Suemoto
    • Organizer
      International Conference on Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT'04)
    • Place of Presentation
      Wroclaw, Poland
    • Year and Date
      2011-06-30
  • [Presentation] Growth dynamics of photoinduced phase domain in cyano-complex studied by boundary sensitive Raman spectroscopy2011

    • Author(s)
      Asahara, M.Nakajima, R.Fukaya, H.Tokoro, S.Ohkoshi, T.Suemoto
    • Organizer
      International Conference on Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT'04)
    • Place of Presentation
      Wroclaw, Poland
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Presentation] Determination of Q-band Fluorescence Lifetime in Horse Heart Cytochrome-c by Up-conversion Technique2011

    • Author(s)
      T.Suemoto, H.Ebihara, H.Nakao, M.Nakajima
    • Organizer
      The International Conference on Luminescence & Optical Spectroscopy of Condensed Matter (ICL'11)
    • Place of Presentation
      Ann Arbor, Michigan, USA
    • Year and Date
      2011-06-28
  • [Presentation] Macroscopic nucleation and scale free phenomena in long-range elastic interaction systems2011

    • Author(s)
      M.Nishino
    • Organizer
      International Workshop on Studies on Phase Transitions
    • Place of Presentation
      Tokyo Univ.Yayoi Auditorium(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-09

URL: 

Published: 2013-06-26   Modified: 2019-12-11  

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