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電子型強誘電ドメイン構造の光・テラヘルツ強電場駆動

研究課題

研究課題/領域番号 18H01144
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関東北大学

研究代表者

伊藤 弘毅  東北大学, 理学研究科, 助教 (70565978)

研究分担者 山本 薫  岡山理科大学, 理学部, 准教授 (90321603)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
キーワード電子強誘電体 / 電荷秩序 / テラヘルツ波発生 / テラヘルツ強電場 / 光誘起相転移 / 強相関電子系 / 強誘電ドメイン / アニオン秩序 / 超高速現象 / 高強度テラヘルツ
研究成果の概要

物質の巨大な光応答の開拓を目指し、強相関有機伝導体が示す電子強誘電ドメイン構造について、光・テラヘルツ分光実験を行った。(1) テラヘルツ波発生顕微鏡を構築したことで、電子強誘電ドメインはおよそ100ミクロンの典型的サイズを持つことが解った。(2) ドメインを光電場で刺激すると、分極反転や超高速テラヘルツ振動などの特異な応答を示すことが解った。(3) 高強度テラヘルツ光源を開発したことで、電子強誘電分極が巨大かつ高速に電場制御できることが解った。(4) 有機結晶の成長条件最適化により高品化・大型化が進み、また、装置開発により高感度な焦電流測定が可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

強相関電子系では強誘電・強磁性・金属・超伝導など多彩な電子状態が競合しており、外部刺激によってこれらを自由に制御できれば基礎応用両面で高価値である。本研究によって、空間的に現れた相競合状態といえるドメイン壁(正負の電子強誘電分極ドメインの境界)が、巨大で高速な光・テラヘルツ応答を示すことが明らかとなった。この成果は、電子状態を光で操るための指針となるだけでなく、ドメイン壁を利用して非バルク的な物性を創り出せる可能性をも示している。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Petahertz non-linear current in a centrosymmetric organic superconductor2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawakami, T. Amano, H. Ohashi, H. Itoh, Y. Nakamura, H. Kishida, T. Sasaki, G. Kawaguchi, H. M. Yamamoto, K. Yamamoto, S. Ishihara, K. Yonemitsu, and S. Iwai
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 4138-4138

    • DOI

      10.1038/s41467-020-17776-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-Temperature Cooperative Spin Crossover Transitions and Single-Crystal Reflection Spectra of [FeIII(qsal)2](CH3OSO3) and Related Compounds2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kazuyuki、Yamamoto Kaoru、Yamamoto Takashi、Einaga Yasuaki、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Mori Hatsumi
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 9 号: 2 ページ: 81-81

    • DOI

      10.3390/cryst9020081

    • NAID

      120006599239

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strong light-field effects driven by nearly single-cycle 7fs light-field in correlated organic conductors2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawakami, H. Itoh, K. Yonemitsu, and S. Iwai
    • 雑誌名

      J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.

      巻: 51 号: 17 ページ: 174005-174005

    • DOI

      10.1088/1361-6455/aad40a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear charge oscillation driven by a single-cycle light field in an organic superconductor2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawakami, T. Amano, Y. Yoneyama, Y. Akamine, H. Itoh, G. Kawaguchi, H. M. Yamamoto, H. Kishida, K. Itoh, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu, and S. Iwai
    • 雑誌名

      Nature Photonics

      巻: 12 号: 8 ページ: 474-478

    • DOI

      10.1038/s41566-018-0194-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アニオン秩序を示す有機電子型強誘電体(TMTTF)2BF4におけるドメイン構造の光励起ダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅, 岸田晶穂, 川上洋平, 山本薫, Martin Dressel, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] キタエフスピン液体候補物質α-RuCl3における超高速スピンダイナミクス III2021

    • 著者名/発表者名
      天野辰哉, 大橋拓純, 川上洋平, 伊藤弘毅, 今野克哉, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 若林裕助, 後藤貫太, 中村優斗, 岸田英夫, 米満賢治, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高温超伝導体YBa2Cu3Oyの超高速準粒子ダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      大橋拓純, 天野辰哉, 川上洋平, 伊藤弘毅, 中村優斗, 岸田英夫, 佐々木孝彦, 西嵜照和, 大串研也, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 第二次高調波発生から見たLuFe2O4結晶の電子強誘電性2021

    • 著者名/発表者名
      于洪武, 森田敦也, 石川忠彦, 腰原伸也, 深田幸正, 藤原孝将, 池田直, 岸田晶穂, 伊藤弘毅, 岩井伸一郎, 沖本洋一
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Temperature-Modulated Pyroelectricity Measuring for Single Crystals of Molecular Ferroelectrics and Analysis of Modulation Frequency Dependence of the Pyrocurrent using a 1D Heat Transfer Model2021

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Yamamoto
    • 学会等名
      The 101st CSJ Annual Meeting of The Chemical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子型強誘電ドメイン構造が示す特異な温度履歴と光励起ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」令和2年度領域研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Domain Structures and Photoinduced Dynamics of Electronic Ferroelectrics Investigated by Terahertz-Emission Microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Hirotake Itoh, Kaoru Yamamoto, Martin Dressel, Shinichiro Iwai
    • 学会等名
      Asian Spectroscopy Conference 2020 (ASC2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 強相関π電子がつくる電荷秩序・強誘電ドメインの形成機構解明と光機能探索2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」公募研究キックオフミーティングシリーズD01班
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 微小単結晶試料のための温度変調焦電流測定装置の開発と熱解析による電気分極の定量2020

    • 著者名/発表者名
      川崎あゆみ, 立古佳与, 山本薫
    • 学会等名
      分子科学討論会 オンライン討論会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 6 fs単一サイクル近赤外パルスによる有機超伝導体の第2、第3高調波発生II2020

    • 著者名/発表者名
      川上洋平, 天野辰哉, 伊藤弘毅, 川口玄太, 山本浩史, 中村優斗, 岸田英夫, 佐々木孝彦, 石原純夫, 米満賢治, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アニオン秩序を示す有機電子型強誘電体(TMTTF)2X (X = ReO4,BF4)の光励起電荷ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅, 佐野聡太, 岸田晶穂, 川上洋平, 山本薫, Martin Dressel, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] キタエフスピン液体候補物質α-RuCl3における超高速スピンダイナミクス II2020

    • 著者名/発表者名
      天野辰哉, 赤嶺勇人, 大橋拓純, 川上洋平, 伊藤弘毅, 今野克哉, 長谷川慶直, 佐々木宏也, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 若林裕助, 米満賢治, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 電子強誘電体LuFe2O4の時間分解非線形分光測定2020

    • 著者名/発表者名
      于洪武, 深田正幸, 清宮僚人, 池田直, 伊藤弘毅, 岩井伸一郎, 石川忠彦, 腰原伸也, 沖本洋一
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ディラック半金属SrIrO3薄膜における光キャリアダイナミクス II2020

    • 著者名/発表者名
      大橋拓純, 赤嶺勇人, 天野辰哉, 川上洋平, 伊藤弘毅, 中村優斗, 岸田英夫, 松野丈夫, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 有機伝導体(TMTTF)2Xにおける電荷秩序-強誘電ドメインの顕微テラヘルツ波発生による観測と光制御2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Domain Structures of Electronic Ferroelectrics (TMTTF)2X Investigated by Terahertz-Emission Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Hirotake Itoh, Kaoru Yamamoto, Martin Dressel, and Shinichiro Iwai
    • 学会等名
      13th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 5d電子系半金属SrIrO3薄膜の超高速光応答II2019

    • 著者名/発表者名
      赤嶺勇人, 大橋拓純, 天野辰哉, 川上洋平, 伊藤弘毅, 中村優斗, 岸田英夫, 松野丈夫, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 異常な温度履歴を示す電子型強誘電体(TMTTF)2BF4のテラヘルツ波発生分光2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅, 佐野聡太, 岸田晶穂, 川上洋平, 山本薫, Martin Dressel, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 6 fs単一サイクル近赤外パルスによる有機超伝導体の第2、第3高調波発生2019

    • 著者名/発表者名
      川上洋平, 天野辰哉, 伊藤弘毅, 岸田英夫, 佐々木孝彦, 石原純夫, 米満賢治, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ディラック半金属SrIrO3薄膜における光キャリアダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      大橋拓純, 赤嶺勇人, 天野辰哉, 川上洋平, 伊藤弘毅, 中村優斗, 岸田英夫, 松野丈夫, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 電子型強誘電体(TMTTF)2X(X=PF6, AsF6, SbF6)における光誘起相転移の微視的/巨視的ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅, 川上洋平, 山本薫, Martin Dressel, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] キタエフスピン液体候補物質α-RuCl3における超高速スピンダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      天野辰哉, 赤嶺勇人, 大橋拓純, 川上洋平, 伊藤弘毅, 長谷川慶直, 佐々木宏也, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 6 fs単一サイクル光強電場による有機超伝導体の非線形電荷振動III2019

    • 著者名/発表者名
      川上洋平, 天野辰哉, 赤嶺勇人, 伊藤弘毅, 川口玄太, 山本浩史, 岸田英夫, 佐々木孝彦, 石原純夫, 米満賢治, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アニオン秩序を示す有機電子型強誘電体(TMTTF)2X(X=ReO4, BF4)のテラヘルツ波発生分光 III2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅, 村上泰樹, 佐野聡太, 川上洋平, 山本薫, Martin Dressel, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] V2O3多結晶薄膜における光誘起絶縁体-金属転移の超高速ダイナミクス II2019

    • 著者名/発表者名
      天野辰哉, 赤嶺勇人, 大橋拓純, 川上洋平, 伊藤弘毅, 中村優斗, 岸田英夫, 石原純夫, Laurent Cario, Etienne Janod, Benoit Corraze, Maciej Lorenc, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 5d電子系半金属SrIrO3薄膜の超高速光応答2019

    • 著者名/発表者名
      赤嶺勇人, 天野辰哉, 大橋拓純, 川上洋平, 伊藤弘毅, 中村優斗, 岸田英夫, 松野丈夫, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ハニカム格子物質α-RuCl3の超高速光応答 II2019

    • 著者名/発表者名
      天野辰哉, 赤嶺勇人, 大橋拓純, 川上洋平, 伊藤弘毅, 長谷川慶直, 佐々木宏也, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 擬一次元有機伝導体(TMTTF)2X(X=ReO4, BF4)における電子型強誘電ドメインの顕微テラヘルツ波発生分光2019

    • 著者名/発表者名
      佐野聡太, 村上泰樹, 伊藤弘毅, 川上洋平, 山本薫, Martin Dressel, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Domain Structures of Electronic Ferroelectrics Investigated by Terahertz-Emission Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 弘毅
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting on Modern Ferroelectrics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アニオン秩序を示す有機電子型強誘電体(TMTTF)2X(X=ReO4, BF4)のテラヘルツ波発生分光 II2018

    • 著者名/発表者名
      村上泰樹, 伊藤弘毅, 佐野聡太, 川上洋平, 山本薫, Martin Dressel, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アニオン秩序を示す有機電子型強誘電体(TMTTF)2X(X=ReO4, BF4)のテラヘルツ波発生分光 I2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅, 村上泰樹, 佐野聡太, 川上洋平, 山本薫, Martin Dressel, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 6 fs単一サイクル光強電場による有機超伝導体の非線形電荷振動II2018

    • 著者名/発表者名
      川上洋平, 天野辰哉, 米山雄登, 赤嶺勇人, 伊藤弘毅, 川口玄太, 山本浩史, 岸田英夫, 伊藤桂介, 佐々木孝彦, 石原純夫, 田中康寛, 米満賢治, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ハニカム格子物質α-RuCl3の超高速光応答2018

    • 著者名/発表者名
      天野辰哉, 赤嶺勇人, 川上洋平, 伊藤弘毅, 長谷川慶直, 佐々木宏也, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] V2O3多結晶薄膜における光誘起絶縁体-金属転移の超高速ダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      天野辰哉, 赤嶺勇人, 川上洋平, 伊藤弘毅, 中村優斗, 岸田英夫, 石原純夫, Laurent Cario, Etienne Janod, Benoit Corraze, Maciej Lorenc, 岩井伸一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光照射温度変調法によるα-(BEDT-TTF)2I3の焦電係数測定2018

    • 著者名/発表者名
      立古佳与, 多賀在敏, 山本薫
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 顕微テラヘルツ波発生法の開発による電荷秩序ドメインの空間ダイナミクス解明2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘毅
    • 学会等名
      豊田理研異分野若手交流会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 6 fs infrared spectroscopy in a Mott insulator V2O32018

    • 著者名/発表者名
      T. Amano, Y. Kawakami, Y. Akamine, Y. Yoneyama, H. Itoh, Y. Nakamura, H. Kishida, S. Ishihara, L. Cario, E. Janod, B. Corraze, M. Lorenc, and S. Iwai
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoinduced domain structures of ferroelectric charge-ordering in organic conductors observed via terahertz emission microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Hirotake Itoh, Kaoru Yamamoto, Martin Dressel, Yohei Kawakami, and Shinichiro Iwai
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoinduced charge-order melting triggered by 6 fs single-cycle infrared pulses in α-(BEDT-TTF)2I32018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawakami, Y. Akamine, T. Amano, H. Itoh, K. Yamamoto, Y. Nakamura, H. Kishida, T. Sasaki, S. Ishihara, K. Yonemitsu, and S. Iwai
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 東北大学 理学研究科 物理学専攻 超高速分光研究室

    • URL

      http://femto.phys.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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