2014 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブにおけるコヒーレント電子励起状態の生成と制御
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25800177
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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, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80432532)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | コヒーレントフォノン / 電子格子相互作用 / 超高速分光 / カーボンナノチューブ / ラマン過程 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、サブ10fsのレーザーを用いてコヒーレントフォノン分光法を行い、広帯域でのフォノン分光を行うとともに、電子状態、および電子格子相互作用の解明と制御を行うことを目的とした。その結果、（１）波長分解コヒーレントフォノン分光法による共鳴効果の解明、（２）フェルミ面の変調によるカーボンナノチューブのフォノン制御、（３）カイラリティが混ざった溶液におけるフォノン信号の分離、等に関して成果を得ることができた。また、これらの結果を論文にまとめて公表するとともに、国際会議など、各種会議において発表した。
まず、波長分解コヒーレントフォノン分光法では、数THzから100THz近傍までの広帯域にわたってコヒーレントフォノンを検出することに成功し、コヒーレントフォノンの信号が、カーボンナノチューブの共鳴位置から、フォノンのエネルギー分だけシフトした位置に現れることを見出した。これらの結果は、今回用いたカーボンナノチューブのコヒーレントフォノン信号においては、フォノンを一つ放出する、Stokes過程の共鳴が非常に重要な役割を果たしていることを意味している。これは、波長分解コヒーレントフォノン分光の信号を解釈するうえで非常に重要な情報である。
フェルミ面変調の実験においては、コヒーレントフォノン信号が、バイアスを印可することによって減少するとともに、そのピーク位置がシフトすることを見出した。このことは、電子状態とフォノンの信号が密接に結合していることを示唆している。
さらにこれらの知見を活かして、カーボンナノチューブ混合溶液において、波長分解コヒーレントフォノン実験を行い、含まれているナノチューブのカイラリティをこの手法で同定できることを明らかにした。このように超短パルスレーザーは、各種分光に非常に強力な手法となることを明らかにした。
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