| 研究課題/領域番号 |
20H02649
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
矢花 一浩 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (70192789)
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| 研究分担者 |
植本 光治 神戸大学, 工学研究科, 助教 (90748500)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | 非線形光応答 / ナノフォトニクス / 第一原理計算 / 高強度超短パルスレーザー / アト秒科学 / 高次高調波発生 / プラズモニクス / 時間依存密度汎関数理論 / レーザー科学 / 超高速現象 / 高強度場科学 / 量子流体模型 / 斜方入射 / 2次元物質 / 可飽和吸収 / メタ表面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、物質科学の第一原理計算手法に基づく新しい光物質科学の計算方法を開発して、極限的なパルス光とナノ構造体の相互作用で起こる多様な非線形光応答現象を理解することを目的とする。計算手法は私たちのグループで開発を進めているオープンソースソフトウェアSALMONに取り入れ、スーパーコンピュータを用いて計算を行なう。特に時間・空間・場の強度という３つの軸を自在に操作することで可能となる特徴的な光応答を探求し、それを活かした新奇な光デバイス原理に繋がる知見を獲得することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
高強度超短パルス光とナノサイズの物質の相互作用で起こる非線形光応答や超高速電子ダイナミクスに対して、物質科学の第一原理計算に基づく電子ダイナミクスの実時間計算と光の伝搬を記述する電磁場解析の方法を組み合わせた計算手法を発展させた。この方法を用いて、薄膜及びナノ構造体とパルス光の相互作用で起こる非線形相互作用、特に高次高調波発生とその非線形光伝搬を解明した。また、金属ナノ粒子のプラズモンに現れる量子効果や非線形光応答を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で発展させた理論と計算手法は、原子スケールから経験的パラメータを用いることなく非線形光応答と超高速電子ダイナミクスを調べることを可能とし、基礎と応用の両面で急速に発展する高強度超短パルスレーザーを用いた研究の発展に重要な役割を果たすものである。本研究で開発された計算コードはオープンソースソフトウェアSALMONに実装し、当該分野の研究コミュニティで自由に活用できるよう整備を進めている。
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