| 研究課題/領域番号 |
20H02653
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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 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
片山 郁文 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80432532)
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| 研究分担者 |
桂川 眞幸 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10251711)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 走査トンネル顕微鏡 / アト秒 / 光電場 / 光励起状態 / フォノン / 原子層物質 / トンネリング / コヒーレントフォノン / 高調波 / ナノスケール / 熱電子 / トンネル電流 / プラズモニクス / 超高速分光法 / 光位相 / 非摂動論的応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属のナノギャップに電圧を印加することによって生じる電子トンネリングは、電子の量子性に起因した、電圧に対して極めて非線型に電流が増大する現象であり、表面の電子状態を強く反映することから、非線形エレクトロニクスや表面科学の分野で広く利用されている。本研究では、この電子トンネリングをアト秒（10^-15s）という極めて早い時間スケールで誘起する技術を開発することによって、ナノスケールの空間分解能かつアト秒の時間分解能を持つ極限計測手法を実証する事を目指す。そのために、高繰り返しアト秒レーザーと走査トンネル顕微鏡を組み合わせた実験を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究ではアト秒、ナノスケールのトンネル顕微鏡を実現するために、走査トンネル顕微鏡と連続波レーザーの重ね合わせを利用した高繰り返し超短パルスレーザー光源を組み合わせることによって、光電場誘起のトンネル電流を計測することを目指した。その結果、光励起に起因するトンネル電流の計測に成功したが、光位相に依存した電流応答は計測できなかった。このことは電場誘起のトンネル電流が極めて小さい可能性が高いことを示している。一方で、光STMや、超高速分光法を通して、ナノスケール超高速分光計測に向けた新たな知見を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は、ナノスケールの超高速分光法の新たな可能性を明らかにしたことにある。残念ながら、アト秒パルスとSTMの組み合わせによる、光電場を通したトンネル電流の誘起を観測することはできなかったが、派生して光励起とSTMとの組み合わせが、熱のダイナミクスや、原子層物質など興味深い物質のフォノンダイナミクスの研究においても有用となる可能性が明らかになった。今後、これらのダイナミクスを解明することで、物質の光励起に関する知見を得ることができるものと考えられる。
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