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光照射NMRその場測定による強相関電子系の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K18897
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分29:応用物理物性およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

後藤 敦  国立研究開発法人物質・材料研究機構, マテリアル基盤研究センター, グループリーダー (30354369)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード光物性 / 核磁気共鳴 / 強相関電子系 / 強相関電子系物質 / 光励起
研究開始時の研究の概要

固体物性に多様性をもたらしている強相関電子系の「特異な電子状態」を理解する上で、光照射による状態変化は重要な知見を与えることが知られている。NMR(核磁気共鳴法)はこれまでも強相関電子系の物性の解明に貢献してきた実績があり、これを光照射下でのその場測定に活用できれば機構解明への貢献が期待される。本研究では、極低温環境下で稼働する「光照射NMRその場測定システム」を用いて、高温超伝導体などの強相関電子系における特異な電子状態の特徴を明らかにする。

研究成果の概要

固体中の電子と光の相互作用は、光エレクトロニクスや光触媒の基礎として私たちの生活に貢献しているだけでなく、光誘起相転移や光誘起超伝導など、物性物理学の根幹に関わるいくつかの問題にも重要な役割を果たしている。本研究では、これらの現象の背景にある機構の解明を進めるため、固体の電子状態を調べる有力手法である核磁気共鳴(NMR)測定を光照射下で行うシステム及び手法の開発を行うとともに、開発したシステムを用いて光照射NMR測定を行い、本手法を活用する上で必要となる重要な知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

核磁気共鳴法(NMR)は固体の電子状態を調べる有力な手法として知られており、これまでも超伝導体や磁性体の多様な物性に関する情報を提供してきた。本研究は、この技術に光照射という新たなパラメーターを追加することで、特徴的な電子状態を持つ様々な物質の特徴に「新たな光」を当てることを目指して行われた。本手法の確立により、光照射による状態変化を多面的に分析することが可能となり、多様な物質の光誘起現象を研究するための汎用技術として、強相関電子系のほか、太陽電池、スピントロニクス、光触媒などへの活用が期待される。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Optical pumping NMR and optically induced nuclear spin-spin couplings in semiconductors: double resonance NMR experiments under light illumination2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Goto, Kenjiro Hashi, Shinobu Ohki, and Tadashi Shimizu
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 38 ページ: 011185-011185

    • DOI

      10.7566/jpscp.38.011185

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optically induced nuclear spin-spin couplings in GaAs manifested by spin echo decays under optical pumping2022

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Goto, Kenjiro Hashi, Shinobu Ohki, and Tadashi Shimizu
    • 雑誌名

      npj Quantum Information

      巻: 8 号: 1 ページ: 59-59

    • DOI

      10.1038/s41534-022-00571-x

    • 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] Enhancing Radio-frequency Pulses Using a Field Shielding Device in a Solid-state NMR Sample Tube2022

    • 著者名/発表者名
      Kenjiro Hashi, Hideyuki Shinagawa, Shinobu Ohki, Yuuki Mogami, Teruaki Fujito, Tadashi Shimizu, Masataka Tansho, and Atsushi Goto
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 号: 5 ページ: 574-576

    • DOI

      10.1246/cl.220049

    • 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
  • [学会発表] 半導体における核スピン-スピン結合の光制御2023

    • 著者名/発表者名
      後藤 敦, 端 健二郎, 大木 忍, 清水 禎
    • 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] Optical control of nuclear spin-spin couplings in semiconductors2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Goto, Kenjiro Hashi, Shinobu Ohki, and Tadashi Shimizu
    • 学会等名
      International Society of Magnetic Resonance 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強磁場固体NMRおよび強磁場光物性計測に関する技術開発と応用2023

    • 著者名/発表者名
      後藤 敦
    • 学会等名
      NIMS先端計測シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Double resonance NMR in optically hyperpolarized semiconductors2022

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Goto, Kenjiro Hashi, Shinobu Ohki, and Tadashi Shimizu
    • 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
  • [備考] NIMS Researchers Directory Service

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/goto_atsushi

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
  • [備考] NIMS Solid-State NMR Group

    • URL

      https://www.nims.go.jp/nmr/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] NIMS マテリアル基盤研究センター 固体NMRグループ

    • URL

      https://www.nims.go.jp/cbrm/about/eitk1j00000000vq.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] NIMS Solid-State NMR

    • URL

      https://www.nims.go.jp/nmr/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] NIMS Researchers Directory Service (Samurai)

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/goto_atsushi

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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