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テラヘルツ波を用いた強相関電子系の超高速スイッチング現象の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 13J06679
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
研究機関東京大学

研究代表者

宮本 辰也  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード超高速現象 / 高強度テラヘルツ波 / ポンプ―プローブ分光法 / 非線形光学効果 / 強相関電子系 / 有機電荷移動錯体 / 電子型強誘電体 / 一次元モット絶縁体
研究実績の概要

将来の情報化社会において、通信速度を上昇させることは必須であり、ピコ秒オーダーで光の強度や光路を変化させることができる超高速スイッチング現象の開拓が求められている。これまでは、光励起による超高速スイッチング現象の研究が行われてきた。しかし、光を制御パルスとして利用すると、実励起による温度上昇や結晶の損傷が生じる可能性がある。この問題を解消するため、より低エネルギーの電磁波であるテラヘルツ波を制御パルスとして利用することを考えた。
前年度までに、一次元モット絶縁体である臭素架橋Ni錯体と電子型強誘電体である有機電荷移動錯体TTF-CAを対象としてテラヘルツ波ポンプ―光(第二高調波:SHG)プローブ分光を行い、テラヘルツ波励起による超高速の光制御と分極変調に成功した。今年度は、一次元モット絶縁体である有機電荷移動錯体ET-F2TCNQと水素結合型強誘電体であるクロコン酸を対象としてさらに研究を進めた。
一次元モット絶縁体であるET-F2TCNQにおいて、テラヘルツ波による三次の非線形光学効果を利用した超高速光スイッチングに成功した。これは、温度上昇の効果などによる遅延応答のない、本当の意味での超高速スイッチング現象である。さらにこの物質では、通信波長である1.55μmの光を制御することが可能であり、実用的なものとなっている。
次に、水素結合型強誘電体であるクロコン酸において、テラヘルツ波照射による高速の分極変調に成功した。テラヘルツ波によるSHG強度の変調の大きさは、TTF-CAの場合と比べて五倍ほど効率がよい。これは、π電子系とプロトンが強く結合して強誘電分極を発現するクロコン酸の特徴であると推測される。
本研究は、強相関電子系の物質におけるテラヘルツ波応答を明らかにしたことに加え、テラヘルツ波励起による超高速の光制御・分極変調の有用性を実証した重要な成果であるといえる。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] テラヘルツ・光パルスによる電子型誘電体の超高速分極制御2014

    • 著者名/発表者名
      岡本博, 宮本辰也, 山川大路, 矢田祐之
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 49 ページ: 279-298

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast modulation of polarization amplitude by terahertz fields in electronic-type organic ferroelectrics2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyamoto, H. Yada, H. Yamakawa, and H. Okamoto
    • 雑誌名

      NATURE COMMUNICATIONS

      巻: 4 号: 1

    • DOI

      10.1038/ncomms3586

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] TTF-CA中性相におけるテラヘルツ電場誘起分極の第二高調波発生による検出2015

    • 著者名/発表者名
      ○渡部憲, 森本剛史, 宮本辰也, 山川大路, 寺重翼, 矢田祐之, 貴田徳明, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学、東京都
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] TTF-CA中性相における中性イオン性ドメインウォールのテラヘルツ電場誘起ダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      ○森本剛史, 渡部憲, 宮本辰也, 山川大路, 寺重翼, 矢田祐之, 貴田徳明, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学、東京都
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 静電場およびテラヘルツ電場による水素結合型強誘電体クロコン酸の分極制御の研究2014

    • 著者名/発表者名
      ○秦大樹, 宮本辰也, 五月女真人, 山川大路, 矢田祐之, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、愛知県
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電子型誘電体TTF-CAの中性相におけるテラヘルツ波応答2014

    • 著者名/発表者名
      ○森本剛史, 宮本辰也, 山川大路, 矢田祐之, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、愛知県
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast modulation of polarization amplitude by terahertz fields in electronic-type organic ferroelectrics2014

    • 著者名/発表者名
      ○T. Miyamoto, D. Hata, K. Fujimoto, H. Yamakawa, T. Morimoto, M. Sotome, H. Yada, N. Kida, S. Horiuchi and H. Okamoto
    • 学会等名
      19th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP2014)
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター、沖縄県
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast modulation of polarization amplitude by terahertz fields in electronic-type organic forroelectrics2014

    • 著者名/発表者名
      T. Miyamoto, H. Yada, H. Yamakawa, T. Morimoto and H. Okamoto
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences
    • 発表場所
      Ventura, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波励起による一次元モット絶縁体の超高速非線形光学応答の研究II2014

    • 著者名/発表者名
      宮本辰也, 寺重翼, 秦大樹、山川大路, 森本剛史, 浜口透子, 矢田祐之, 高橋幸裕, 長谷川達生, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波励起による有機電荷移動錯体の超高速強誘電分極制御の研究III2014

    • 著者名/発表者名
      森本剛史, 宮本辰也, 山川大路, 矢田祐之, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波励起による電荷秩序系有機強誘電体の超高速分極制御の研究II2014

    • 著者名/発表者名
      山川大路, 宮本辰也, 五月女真人, 矢田祐之, 貴田徳明, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 森初果, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波励起による水素結合系強誘電体の超高速分極制御の研究II2014

    • 著者名/発表者名
      秦大樹, 藤本晃吉, 宮本辰也, 山川大路, 管文広, 五月女真人, 矢田祐之, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学、神奈川県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast control of polarization amplitudes by terahertz electric fields in organic electronic-type ferroelectrics2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyamoto, H. Yada, H. Yamakawa, and H. Okamoto
    • 学会等名
      Ultrafast Dynamics of Correlated Materials
    • 発表場所
      ICTP, Trieste, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波励起による水素結合系強誘電体の超高速分極制御の研究2013

    • 著者名/発表者名
      宮本辰也, 山川大路, 秦大樹, 五月女真人, 矢田祐之, 貴田徳明, 堀内佐智雄, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学、徳島県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ波励起による電荷秩序系有機強誘電体の超高速分極制御の研究2013

    • 著者名/発表者名
      山川大路, 宮本辰也, 五月女真人, 矢田裕之, 貴田徳明, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 森初果, 岡本博
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学、徳島県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 岡本・貴田研究室ホームページ

    • URL

      http://pete.k.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 岡本・貴田研究室ホームページ

    • URL

      http://pete.k.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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