| 研究課題/領域番号 |
20K03811
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
辻 直人 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90647752)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 非平衡 / 時間結晶 / 超伝導 / 光物性 / レーザー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、固体中で時間結晶という新しい物質のかたちを実現することで、レーザー周波数を整数分の一倍に下方変調する新技術を理論提案する。時間結晶とは、時間に周期的な外場を加えたときに自発的に時間の(離散)並進対称性が破れて外場の周期の整数倍(周波数は整数分の一倍)で振動する状態のことである。非対称な電場波形を持つパルスレーザーをトレインにして繰り返し固体に照射することで、時間結晶の状態を固体で実現する原理の確立を目指す。この新原理を非平衡動的平均場理論をもとに実証する。
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| 研究成果の概要 |
固体電子系の様々なモデルに対して振動電場を加えて駆動したときのダイナミクスを、非平衡動的平均場理論などをもとに計算した。その結果、駆動電場の周波数とは異なる周波数で振動する電流成分が存在することを明らかにした。通常は非線形応答効果によって駆動電場の周波数の整数倍の周波数が現れるが、それ以外にも整数倍にならない周波数成分が現れることがわかった。特に、振動電場の周波数よりも低い周波数の電流が発生する場合があることを見出した。また、超伝導などの長距離秩序を伴うような系の場合に、ヒッグスモードやレゲットモードなどの集団励起モードが振動電場に対する応答にどのように寄与するかを調べた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって、固体電子系において様々なメカニズムで駆動電場の周波数よりも低い周波数で振動する電流成分が発生することがわかった。このことは、レーザー光の強度を高く保ちながら周波数を下方変換する技術に応用することができると期待される。また、その研究過程で固体電子系が示す様々な集団励起モードが光応答に対してどのように寄与するかが明らかになった。これらは、固体中のミクロな電子状態の性質を解明することにつながるだけでなく、レーザー光を用いて電子状態を高速に制御し、あるいは光によって超伝導をはじめとした長距離秩序を誘起・増幅することへの足掛かりになると考えられる。
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