水素結合型有機誘電物質における強誘電性光制御の理論

• 研究課題/領域番号: 25400334
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 岩野 薫 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究機関講師 (10211765)
• 研究分担者: 下位 幸弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター, 研究チーム長 (70357226)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 光誘起相転移 / 水素結合型強誘電体 / 分極反転 / 水素変位型強誘電体 / 電気分極 / ベリー位相 / 一原理計算 / 光誘起位相転移 / 光誘起強誘電消失 / 強誘電性 / 光制御 / 水素結合

研究成果の概要

本計画では、１．クロコン酸結晶における光誘起強誘電消失、および、２．分子性結晶α-(BEDT-TTF)2I3の強誘電分極決定について研究を行った。１については、クラスターを用いた量子化学的手法で扱い、主要光学遷移に励起を行った場合に約10分子相当の分極反転がエネルギー的に可能なことが分かった。また、そのような分極反転の経路を明らかにした。２については、スピン分極の有る解と無い解の両方を用いて評価を行い、前者が実験に近い分極の方向を与えることが分かった。一方、後者においてはいわゆるディラック電子系の特徴が現れ、その場合の分極値決定に新しい技巧を考案し、実際に精度良く値を決めることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Ultrafast photoinduced electric-polarization switching observed in a hydrogen-bonded ferroelectric crystal (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Iwano, Y. Shimoi, T. Miyamoto, D. Hata, M. Sotome, N. Kida, S. Horiuchi, and H. Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 118 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.107404
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel electronic ferroelectricity in an organic charge-order insulator investigated with terahertz-pump optical-probe spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Yamakawa, T. Miyamoto, T. Morimoto, H. Yada, Y. Kinoshita, M. Sotome, N. Kida, K. Yamamoto, K. Iwano, Y. Matsumoto, S. Watanabe, Y. Shimoi, M. Suda, H. M. Yamamoto, H. Mori, H. Okamoto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/srep20571
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Electronic ferroelectricity in a charge ordered state of α-(BEDT-TTF)2I3: density functional theory calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本祐樹、岩野薫、下位幸弘
  • 学会等名: Computational Sciences Workshop 2017 (CSW2017)
  • 発表場所: 湘南国際村（神奈川県横須賀市）
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Simulations of Functional Organic Materials (2017)
  • 著者名/発表者名: 下位幸弘
  • 学会等名: Symposium AIST, IWM, SCA
  • 発表場所: ボン(ドイツ)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photoinduced Macroscopic Disappearance of Ferroelectricity in the Hydrogen-Bonded Molecular Crystal of Croconic Acid (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩野薫、下位幸弘
  • 学会等名: International Research School: Electronic States and Phases Induced by Electric or Optical Impacts IMPACT 2016
  • 発表場所: コルシカ(フランス)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ELECTRONIC FERROELECTRICITY REVEALED FOR A CHARGE ORDERED STATE IN AN ORGANIC MOLECULAR CRYSTAL α-(BEDT-TTF)2I3 FROM DENSITY FUNCTIONAL THEORY (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本祐樹、岩野薫、下位幸弘
  • 学会等名: International Research School: Electronic States and Phases Induced by Electric or Optical Impacts IMPACT 2016
  • 発表場所: コルシカ(フランス）
  • 国際学会
• [学会発表] aalpha-(BEDT-TTF)2I3 の電荷秩序相における電子型強誘電分極に対する密度汎関数理論研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本祐樹、岩野薫、下位幸弘
  • 学会等名: 平成28年度物性研究所短期研究会 パイ電子系物性科学の最前線
  • 発表場所: 東大物性研（千葉県柏市）
• [学会発表] α-(BEDT-TTF)2I3 の電荷秩序相における強誘電分極に対する第一原理計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本祐樹、下位幸弘、岩野薫
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 水素結合型強誘電体クロコン酸結晶における光励起緩和 II (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩野薫、下位幸弘
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 水素結合型強誘電体クロコン酸結晶に於ける光励起緩和 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩野薫 下位幸弘
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 擬2次元強誘電体に対する第一原理計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本祐樹、下位幸弘、岩野薫
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24