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環境と結合した強相関多体系における光誘起時空間階層構造の理論

研究課題

研究課題/領域番号 20K14394
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東北大学

研究代表者

小野 淳  東北大学, 理学研究科, 助教 (40845848)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード光物性 / 光誘起相転移 / 光電場駆動 / 実時間ダイナミクス / スカラーカイラリティ / 強磁性近藤格子模型 / 高次高調波発生 / 超高速現象 / スピンカイラリティ / アト秒科学 / 強相関電子系 / 第二高調波発生 / 強誘電体 / 光駆動 / 遍歴磁性体 / スピントロニクス / 磁気スキルミオン / ディラック半金属 / スピン軌道トルク / 磁気光学効果 / 開放系 / フロケ理論
研究開始時の研究の概要

レーザー光源技術や時間・空間分解測定法の急速な発展により,固体物性の高速光制御に関する研究は新たな局面を迎えている。本研究では,時間的・空間的な階層性の観点から強相関多体系において光照射により誘起されるダイナミクスの理論解析を実施する。これによりナノメートル程度の微視的量子状態とサブマイクロメートル程度の半巨視的秩序状態の関係を明らかにし,物性の新たな光制御法の構築を目指す。

研究成果の概要

本研究課題では,強相関多体系において光照射によって生じる時間的・空間的ダイナミクス,特に微視的量子状態から巨視的秩序状態が形成されるプロセスに注目して理論的研究を行った。空間反転対称性を持つ磁性体においては遍歴電子を光電場で駆動することで非熱的な状態が実現し,平衡系において従来知られていたものとは異なる機構によってスピンスカラーカイラル状態や120度ネール状態などの様々な磁気秩序状態が誘起されることが見出された。また,同様に電子を光電場で駆動することで,反強磁性体の交替磁化方向の制御や,強相関系を含めた準粒子バンド構造の分光が可能であることも明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は,レーザーなどの光照射によって生じる非平衡状態において,平衡状態の性質からは予想されない新奇な現象が生じることを具体的に示しており,非平衡系の豊かな物理の一端を明らかにしたものである.この知見は,非平衡物理学や光物性物理学における新たな研究の方向性を与えるだけではなく,将来的には従来の限界を超えた新たなデバイスの基礎原理にも繋がる可能性があるものと期待される.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Theory for Fourier-limited attosecond pulse generation in solids2024

    • 著者名/発表者名
      Shohei Imai and Atsushi Ono
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 109 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.109.l041303

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocontrol of spin scalar chirality in centrosymmetric itinerant magnets2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ono and Yutaka Akagi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 108 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.108.l100407

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Field-driven spatiotemporal manipulation of Majorana zero modes in a Kitaev spin liquid2023

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Harada, Atsushi Ono, and Joji Nasu
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 108 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.108.l241118

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy-band echoes: Time-reversed light emission from optically driven quasiparticle wave packets2022

    • 著者名/発表者名
      Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 4 号: 4 ページ: 043155-043155

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.4.043155

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultrafast reorientation of the Neel vector in antiferromagnetic Dirac semimetals2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ono, Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      npj Computational Materials

      巻: 7 号: 1 ページ: 171-171

    • DOI

      10.1038/s41524-021-00641-2

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electric-Field-Induced Antiferromagnetic Insulating State in a Metallic Ferromagnet2020

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ono, Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 9 ページ: 095001-095001

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.095001

    • NAID

      210000158390

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Harmonic Generation in a Correlated Electron System2020

    • 著者名/発表者名
      Shohei Imai, Atsushi Ono, and Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 124 号: 15 ページ: 157404-157404

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.157404

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] スピンスカラーカイラル状態における高次高調波発生2024

    • 著者名/発表者名
      小野淳,奥村駿,今井渉平,赤城裕
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] キタエフスピン液体におけるエネルギー緩和がもたらすバイゾン制御の安定化2024

    • 著者名/発表者名
      原田千宏,小野淳,那須譲治
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 光電場駆動による高速ダイナミクスと磁性制御2023

    • 著者名/発表者名
      小野淳
    • 学会等名
      研究会「非平衡固体物性の最前線」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光キャリア注入されたマルチフェロイクスにおける実時間ダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      小野淳
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] キタエフ量子スピン液体におけるマヨラナゼロモードの時空間制御2023

    • 著者名/発表者名
      原田千宏,小野淳,那須譲治
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] スピン偏極パルス電子回折によるBiFeO3/SrTiO3(111)薄膜の磁気構造観測と光誘起ダイナミクス測定2023

    • 著者名/発表者名
      田久保耕,上野俊輔,Samiran Banu,于洪武,石川忠彦,沖本洋一,腰原伸也,小野淳,西森亮太,羽田真毅,桑原真人,浅香透,小野大樹,小澤慶太,伊藤拓真,重松圭,東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Optically controlled spin scalar chirality in centrosymmetric magnetic metals2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ono, Yutaka Akagi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Momentum-resolved spectroscopy based on time-reversed light pulses emitted from optically driven quasiparticles2023

    • 著者名/発表者名
      Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 駆動電場パルスの波形整形によるトンネル励起電子正孔対の波束制御2023

    • 著者名/発表者名
      今井渉平, 小野淳
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] キタエフ量子スピン液体におけるバイゾン励起の実時間ダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      原田千宏, 小野淳, 那須譲治
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] フェムト秒電子線回折によるBiFeO3/SrTiO3(111)薄膜の光誘起構造ダイナミクス測定2023

    • 著者名/発表者名
      田久保耕, 上野俊輔, 金子水咲, 于洪武, 石川忠彦, 沖本洋一, 腰原伸也, 小野淳, 西森亮太, 矢嶋渉, 羽田真毅, 桑原真人, 浅香透, 小澤慶太, 伊藤拓真, 重松圭, 東正樹
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Photocontrol of spin scalar chirality in centrosymmetric itinerant magnets2022

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ono, Yutaka Akagi
    • 学会等名
      29th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] All-optical momentum-resolved spectroscopy in correlated insulators2022

    • 著者名/発表者名
      Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara
    • 学会等名
      29th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空間反転対称な遍歴磁性体におけるスピンスカラーカイラリティと円偏光自由度の非線形結合2022

    • 著者名/発表者名
      小野淳, 赤城裕
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 光駆動電子のスピンダイナミクスと高次高調波の偏光自由度との関係2022

    • 著者名/発表者名
      今井渉平, 小野淳
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 空間反転対称な遍歴磁性体におけるスピンスカラーカイラリティの円偏光制御2022

    • 著者名/発表者名
      小野淳,赤城裕
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] トンネル励起された電子波束による高次高調波の時間波形2022

    • 著者名/発表者名
      今井渉平,小野淳
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Ultrafast reorientation of the Neel vector in antiferromagnetic Dirac semimetals2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ono
    • 学会等名
      Electronic Properties of Two-Dimensional Systems / Modulated Semiconductor Structures (EP2DS-24/MSS-20)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photocontrol of magnetic and electronic structures in antiferromagnetic Dirac semimetals2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ono, Sumio Ishihara
    • 学会等名
      Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT7)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツパルスによる強誘電体における第二高調波発生の実時間変調2021

    • 著者名/発表者名
      小野淳
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 光駆動電子の時間反転現象を通した高次高調波発生の解析2021

    • 著者名/発表者名
      今井渉平,小野淳
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] High harmonic generation in spontaneously symmetry broken systems2021

    • 著者名/発表者名
      Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara
    • 学会等名
      Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT7)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical momentum-resolved spectroscopy based on time-reversal dynamics in correlated insulators2021

    • 著者名/発表者名
      Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara
    • 学会等名
      New Generation in Strongly Correlated Electron Systems (NGSCES-2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrafast reorientation of the Neel vector in antiferromagnetic Dirac semimetals2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ono and Sumio Ishihara
    • 学会等名
      APS March Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 三角格子遍歴磁性体における光誘起スピンスカラーカイラル状態2021

    • 著者名/発表者名
      小野淳, 赤城裕
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 相関絶縁体における光励起キャリアのエネルギー分散測定法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      今井渉平, 小野淳, 石原純夫
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 反強磁性ディラック半金属における磁性・伝導性の光制御の理論II2020

    • 著者名/発表者名
      小野淳, 石原純夫
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 中性イオン性転移系の高次高調波発生と強結合相関効果2020

    • 著者名/発表者名
      今井渉平, 小野淳, 石原純夫
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 物質中で生じる新たな量子エコー現象を理論的に発見

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2022/12/press20221201-03-echoes.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] Predicting New Quantum Echoes

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/en/press/predicting_new_quantum_echoes.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 高強度超短光パルスによる光高調波発生の新しい仕組みを解明

    • URL

      http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2020/04/press20200420-01-kocho.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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