低次元物質中における特異な円偏光物性

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01810
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 齋藤 理一郎 東北大学, 理学研究科, 教授 (00178518)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 円偏光 / バレー偏極 / 低次元物質 / 光吸収 / ラマン分光

研究実績の概要

2020年は、関連する論文を含め12編の論文を発表した。特に円偏光に関する主な３つの成果は以下のとおりである。
（1）円偏光を用いたラマン分光を用いて、遷移金属ダイカルコゲナイド物質のラマンスペクトルの解析を行い、特に散乱光の円偏光が変わるか、保存されるかの結果が単にフォノンモードの対称性によるものではなく、励起子由来の対称性を反映していることを見出し、共同研究者との実験結果を説明した。
(2)遷移金属ダイカルコゲナイド物質のEL発光は、電流の向きによって左右の円偏光が出てくることが実験で観測されているが、この現象を理論的に解析し物質に歪を加えた場合により鮮明に円偏光が得られることを見出した。
(3)ドープしたカーボンナノチューブの円偏光二色性の計算を行い、ドープしたカーボンナノチューブの光吸収が表面プラズモンによること、また円偏光二色性の大きさが非常に大きくなることを見出した。そのほか、(4)表面プラズモンに関するReview論文を発表した。(5)Janus型遷移金属ダイカルコゲナイド物質の電子状態計算結果に関する論文を発表した。(6)遷移金属ダイカルコゲナイドの光吸収スペクトルの温度依存性を計算で明らかにし、実験と一緒に論文に発表した。(7)Weyl半金属におけるファノ共鳴に異方性があることを実験結果とともに理論的に解析し論文に発表した。(8)遷移金属ダイカルコゲナイドのラマンスペクトルの歪依存性の計算結果を論文に発表した。(9)２次元物質の熱電特性に関するReview論文を発表した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

２次元物質と円偏光に関係する複数の現象について、科研費を申請したときの問題はほぼ解決し、現在はより広い問題に関して研究を展開している。

今後の研究の推進方策

現在2021年度が終了した段階であり、2022年度が最終年度であるので、残された時間で遷移金属ダイカルコゲナイドのナノチューブやナノワイヤーのラマンスペクトルの計算や、非線形応答の問題を円偏光の現象と合わせて研究を展開したい。

研究成果

• [国際共同研究] ICREA(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: ICREA
• [国際共同研究] Indonesian Institute of Sciences(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: Indonesian Institute of Sciences
• [国際共同研究] Nanjing University/Institute of Metal Research/Northwestern Polytechnical University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Nanjing University/Institute of Metal Research/Northwestern Polytechnical University
• [国際共同研究] University of Sci. and Tech. of Hanoi(ベトナム)
  • 国名: ベトナム
  • 外国機関名: University of Sci. and Tech. of Hanoi
• [雑誌論文] Raman Spectroscopy for Carbon Nanotube Applications (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Jorio, R. Saito
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 129 ページ: 021102-1-27
  • DOI: 10.1063/5.0030809
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Confinement Effect in Thermoelectric Properties of Two-Dimensional Materials (2020)
  • 著者名/発表者名: N. T. Hung, A. R. T. Nugraha, T. Yang, R. Saito
  • 雑誌名: MRS Advance 巻: 5 ページ: 469- 479
  • DOI: 10.1557/adv.2020.128
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Scaling laws in synchronization of metronomic oscilatory systems (2020)
  • 著者名/発表者名: J. Gresik, M. S. Ukhtary, R. Saito
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Japan 巻: 89 ページ: 054002-1-9
  • DOI: 10.7566/JPSJ.89.054002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First-principles study of mechanical, electrical, and optical properties of Janus structure in transition metal dichalcogenides (2020)
  • 著者名/発表者名: V. V. Thanh, N. D. Van, D. V. Truong, R. Saito
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 巻: 526 ページ: 146730-1-8
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.146730
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Surface plasmon in graphene and carbon nanotubes (2020)
  • 著者名/発表者名: M. S. Ukhtary, R. Saito
  • 雑誌名: Carbon 巻: 167 ページ: 455-474
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2020.05.019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Step-like conductance of a silicene pseudospin junction (2020)
  • 著者名/発表者名: M. S. Ukhtary, R. Saito
  • 雑誌名: J. Phys. Cond. Matt. 巻: 32 ページ: 425301-1-8
  • DOI: 10.1088/1361-648X/ab9d50
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of excitonic nature in Raman spectra using circularly polarized light (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhao, S. Zhang, Y. Shi, Y. Zhang, R. Saito, J. Zhang, L. Tong
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 14 ページ: 10527-10535
  • DOI: 10.1021/acsnano.0c04467
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Scaling law for strain dependence of Raman spectra in transition-metal dichalcogenides (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang, H. Guo, W. Sun, H. Sun, S. Ali, Z. Zhang, R. Saito, T. Yang
  • 雑誌名: J. Raman Spectrosc. 巻: 51 ページ: 1353-1361
  • DOI: 10.1002/jrs.5908
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strain effect on circularly polarized electroluminescence in transition metal dichalcogenides (2020)
  • 著者名/発表者名: . S. Wang, M. S. Ukhtary, R. Saito
  • 雑誌名: Phys. Rev. Res. 巻: 2 ページ: 033340-1- 7
  • DOI: 10.1103/PhysRevResearch.2.033340
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature-dependent optical constants of monolayer MoS2, MoSe2, WS2, ands WSe2: spectroscopic ellipsometry and first-principles calculations (2020)
  • 著者名/発表者名: H. L. Liu, T. Yang, J. H. Chen, H. W. Chen, H. Guo, R. Saito, M. Y. Li, L. J. Li
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 10 ページ: 15282-1-11
  • DOI: 10.1038/s41598-020-71808-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Circular dichroism of doped carbon nanotubes (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Saito, M. S. Ukhtary, S. Wang, Y. Iwasaki
  • 雑誌名: Phys. 巻: 128 ページ: 164301-1-11
  • DOI: 10.1063/5.0028011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anisotropic Fano resonance in a Weyl semimetal candidate LaAlSi (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Zhang, T. Wang, X. Pang, F. Han, S.-L. Shang, N. T. Hung, A. R. T. Nugraha, Z.-K. Liu, M. Li, R. Saito, S. Huang
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 102 ページ: 235162-1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.102.235162
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Helicity-changing Raman spectra in two-dimensional materials (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Saito
  • 学会等名: International symposium on physical properties for nano functional materials (ISNFM 2020)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] グラフェンと 2 次元物質の基礎と 2020 年代の重点課題 (2020)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 理一郎
  • 学会等名: 2020 年第 81 回応用物 理学会秋季学術講演会チュートリアル
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 原子層物質における円偏光物性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 理一郎
  • 学会等名: 日本物理学会２０２０年秋季大会、シンポジ ウム『グラフェン物性科学の新展開』
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Saito's Group Home Page
  • URL: https://flex.phys.tohoku.ac.jp/japanese/