超高速集団光応答により生じる新物質相の創出

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16076207
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮野 健次郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90167677)
• 研究分担者: 岡本 博 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (40201991) ; 田中 耕一郎 京都大学, 大学院理学研究科, 教授 (90212034) ; 有馬 孝尚 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90232066)
• キーワード: 光誘起相転移 / 金属・絶縁体転移 / 電気磁気効果 / 光スイッチング / マルチフェロイックス / ポンプ・プローブ分光 / 光誘起磁性 / 強相関電子系

研究概要

1.顕著なCMR効果を示す二重臨界点近傍の組成をもつMn薄膜試料の電気伝導の不均一性を実空間観測し、巨視的なスケールで室温でも絶縁体・伝導状態が混在していること、絶縁体領域はヒステリシスを示すことなどを明らかにした。さらにこのような二相共存状態を伴わない磁歪によるCMR効果の存在を明らかにした。
2.CDW状態にある臭素架橋Pd錯体において、光照射によるCDW-モットハバード相転移を見出した。光励起後、まず電荷秩序が融解し続いて臭素の二倍周期の変位が解放されることから、金属イオン間のクーロン斥力が支配的な役割を果たしていると結論された。電子の遍歴性がさらに大きいと考えられるヨウ素架橋白金錯体については、光照射強度を増加するにつれて、CDW→モットハバード→金属と転移すること、すなわち、系を三相の間で光制御できることがわかった。
3.[Fe(ptz)_6](BF_4)_2において、温度ヒステリシスループ近傍で光誘起スイッチに成功、温度変化では区別されない構造転移とスピン転移を時間領域でカスケード転移過程として始めて観測した。Fe(pyrazine)[Pt(CN)_4]においては、光誘起励起過程に依存するスピン状態生成・緩和過程を観測し、スピン励起状態の空間相関をコントロールできることを示唆した。
4.MnWO_4がらせん磁性相で強誘電性を併せ持ち磁場によって強誘電分極がフロップすること、CoCr_2O_4がコニカル磁性相で強誘電性を併せ持つこと、磁化と共に強誘電分極も反転することを発見した。また、TbMnO_3の強誘電分極の向きとらせん磁性のヘリシティの1対1対応し、空間変調する分極を確認した。FeCr_2O_4においてFeの一部を軌道自由度のないMnで置換すると、軌道が3z^2-r^2タイプからx^2-y^2タイプへと変化し、磁場によって軌道の向きが変化することによる大きな磁歪が発現する。

研究成果

• [雑誌論文] Optical Control of the Magnetic Anisotoropy of Ferromagnetic Bilayered Manganites (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Tomimoto, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 98 ページ: 017402-1 017402-4
• [雑誌論文] Photoinduced Metallic State Mediated by Spin-Charge Separation in a One-Dimensional Organic Mott Insulator (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 98 ページ: 037401-1 037401-4
• [雑誌論文] Tuning of Electronic Structures of Quasi-One-Dimensional Bromo-Bridged Pd^<II>-Pd^<IV> Mixed-Valence Complexes by Substituting Counter Anions (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Arakawa, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 80 ページ: 189-191
• [雑誌論文] Photoinduced melting of a stripe-type charge-order and metallic domain formation in a layered BEDT-TTF-based organic salt (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Iwai, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 98 ページ: 097402-1 097402-4
• [雑誌論文] フェムト秒超短パルス光照射による強磁性スピンダイナミクス (2007)
  • 著者名/発表者名: 小笠原 剛, 岡本 博, 十倉 好紀
  • 雑誌名: 固体物理 42巻3号 ページ: 19-28
• [雑誌論文] Wavelength selective light-induced magnetic effects in the binuclear spin crossover compound [Fe(bt)(NCS)2]2](bpym) (2007)
  • 著者名/発表者名: N.Ould Moussa, E.Trzop, S.Mouri, S.Zein, G.Molnar, A.B.Gaspar, E.Collet, M.Buron-Le Cointe, J.A.Real, S.Borshch, K.Tanaka, H.Cailleau, A.Bousseksou
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 75 ページ: 054101
• [雑誌論文] Terahertz time-domain attenuated total reflection spectroscopy in water and biological solution (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Nagai, H.Yada, T.Arikawa, K.Tanaka
  • 雑誌名: INTERNATIONAL JOURNAL OF INFRARED AND MILLIMETER WAVES 27 (4) ページ: 505-510
• [雑誌論文] Orbital Ordered Structure of a Manganite Thin Film Observed by K-edge Resonant X-ray Scattering (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Wakabayashi, D.Bizen, H.Nakao, Y.Murakami, M.Nakamura, Y.Ogimoto, K.Miyano, H.Sawa
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 879 ページ: 1711-1714
• [雑誌論文] Spin-Lattice Coupling in Ferroelectric Spiral Magnets : Comparison between the Cases of (Tb,Dy) MnO_3 and CoCr_2O_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Arima, Y.Yamasaki, T.Goto, S.Iguchi, K.Ohgushi, S.Miyasaka, Y.Tokura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76・2 ページ: 023602(1)-(4)
• [雑誌論文] Gigantic Optical Stark Effect and Ultrafast Relaxation of Excitons in Single-Walled Carbon Nanotubes (2006)
  • 著者名/発表者名: A.Maeda, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 043709-1 043709-4
• [雑誌論文] Optical Stark Effect of Exciton in Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Matsumoto, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 45 ページ: L513-L515
• [雑誌論文] Control of magnetic-field effect onelectroluminescence in Alq_3-based organic light emitting diodes (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Odaka, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 88 ページ: 123501-1 123501-3
• [雑誌論文] Dynamical valence Fluctuation at the CDW Phase Boundary in Inodide-Bridged Pt Compound [Pt(chxn)_2I]I_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Takaishi, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 128 ページ: 6420-6425
• [雑誌論文] Versatile Vapochromic Behavior Accompanied by a Phase Change between Charge-Polarization State and Charge-Density Wave State in a Quasi-One-Dimensional Iodo-Bridged Dinuclear Plantinum Mixed-Valence Compound, {NH_3(CH_2)_5NH_3}_2] [Pt_2(pop)_4I]H2O (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Yamashita, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 79 ページ: 1404-1406
• [雑誌論文] Photoinduced Dynamics of Sublattice Magnetization in Ferrimagnets : FeCr_2S_4 and CoCr_2S-4 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Ogasawara, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 083707-1 083707-4
• [雑誌論文] Novel Sr_2TMO_3(TM=Ni,Co) Compounds with 1D TM-O Chains (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Ohtani, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Advanced Materials 18 ページ: 2541-2544
• [雑誌論文] Tuning of electronic structures of quasi one-dimensioal iodide-bridged dinuclear platinum mixed-valence complexes (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Yamashita, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Coordination Chemistry Reviews 250 ページ: 2335-2346
• [雑誌論文] Ultrafast Photoconversion from Charge Density Wave state to Mott-Hubbard State in One-Dimensional Extended Peierls-Hubbard System of Br-bridged Pd Compound (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Matsuzaki, H.Okamoto, et al.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 123701-1 123701-4
• [雑誌論文] Halgen-bridged two-leg ladder Pt^<II>-Pt^<IV> mixed-valence compounds (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Kawakami, H.Okamto, et al.
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 47 ページ: 7214-7217
• [雑誌論文] 単層カーボンナノチューブにおける非線形光学効果と超高速光スイッチング (2006)
  • 著者名/発表者名: 岡本 博
  • 雑誌名: オプトロニクス 11 ページ: 142-147
• [雑誌論文] テラヘルツ時間領域分光法 (2006)
  • 著者名/発表者名: 斗内政吉, 田中耕一郎
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌 80 (6) ページ: 474-480
• [雑誌論文] Ultrafast photoinduced magnetic moment in a charge-orbital-ordered antiferromagnetic Nd_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3 thin film (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Miyasaka, M.Nakamura, Y.Ogimoto, H.Tamaru, K.Miyano
  • 雑誌名: Physical Review B 74 ページ: 012401-1 012401-4
• [雑誌論文] Intrinsic colossal magnetoresistance effect in thin-film Pr_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3 through dimensionality switching (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Uozu, Y.Wakabayashi, Y.Ogimoto, N.Takubo, H.Tamaru, N.Nagaosa, K.Miyano
  • 雑誌名: Physical Review Letters 97 ページ: 037202-1 037202-4
• [雑誌論文] Inhomogeneous transport properties in phase-separated manganite thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Munakata, N.Takubo, H.Tamaru, Miyano
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 89 ページ: 052105-1 052105-3
• [雑誌論文] Ferroelectric Polarization Flop in a Frustrated Magnet MnWO_4 Induced by a Magnetic Field (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Taniguchi, N.Abe, T.Takenobu, Y.Iwasa, T.Arima
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 97・9 ページ: 097203(1)-(4)
• [雑誌論文] Magnetic Reversal of the Ferroelectric Polarization in a Multiferroic Spinel Oxide (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamasaki, S.Miyasaka, Y.Kaneko, J.-P.He, T.Arima, Y.Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96・16 ページ: 167202(1)-(4)
• [雑誌論文] Effect of Cr-doping on charge ordering stability in Bi_<1-x>Sr_xMn_<1-y>Cr_yO_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Yamada, E.Sugano, T.Arima
  • 雑誌名: J. Solid State Chem. 179・10 ページ: 3121-3125
• [雑誌論文] Nature and Dynamics of photoexcited states in KTaO_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Katayama, K.Tanaka
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75 ページ: 64713
• [雑誌論文] Nature of photo-induced phase transition in phase-separated manganite thin films revealed by photoemission spectroscopy
  • 著者名/発表者名: K.Takubo, J-.Y.Son, T.Mizokawa, N.Takubo, K.Miyano
  • 雑誌名: Physical Review B
• [産業財産権] 基板回転装置 (2006)
  • 発明者名: 宮野健次郎
  • 権利者名: 株式会社東京大学TLO
  • 産業財産権番号: 特願2006-343746
  • 出願年月日: 2006-12-21