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2019 年度 実施状況報告書

光電場駆動と量子経路干渉による新しい動力学

研究課題

研究課題/領域番号 19K03696
研究機関東京工業大学

研究代表者

萱沼 洋輔  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任教授 (80124569)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードVolterra積分方程式 / 強レーザー駆動 / 動的局在 / 量子経路干渉
研究実績の概要

パルスレーザー技術の進歩により、摂動論による取扱いの許される範囲を超えた強電磁場によって駆動される固体や分子系での電子ダイナミクスの実験的研究が盛んになり、その解析を行う理論が要請されている。この研究課題では、本研究者の考案したVolterraの積分方程式による諸問題の定式化と、それを用いた電子ダイナミクスの計算を行った。
この方法によれば、基底状態から強レーザーパルスで連続状態に励起された電子のレーザー場中での駆動と脱励起を、閉じた有限自由度の問題に変換して処理ができる。この時、基底状態と結びつく連続自由度の一次結合である「ポータル状態」を導入することで、無限自由度を含む動力学を、有限自由度の問題に落とし込むテクニックがポイントの一つである。
初年度で取り扱ったモデルとしては、
(1)固体における光電子放出の時間分解動力学(2)電子・フォノン結合系での誘導ラマン過程の飽和現象(3)空気中(窒素分子)における非共鳴強レーザー誘起の分布反転現象 (4)動的局在と量子ゼノン効果の共存する系での二つの「局在現象」の競合関係
などがある。これらの現象について理論モデルを立て、積分方程式法による数値計算を行った。この結果の一部は、国際会議や国内学会などにおいて講演済みであり、現在、論文とレビュー記事を執筆中である。
(1)は、この手法の有用性を試すたたき台であり、計算を繰り返して確かめている。(2)については、実験データがすでにあり、数値計算の結果もよくこれを再現している。国際会議等で報告済みである。(3)についてはレビュー論文として執筆中である。(4)は学会などで公表済みであるが、次年度中に論文に取りまとめる予定としている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

いくつかの現象について、並行してモデル計算を実行している。また、研究成果の学会・国際会議での発表も順次行っている。基本となる理論的手法は一つであるが、実験研究において様々なバリエーションに遭遇するので、適切に対象を絞って成果をまとめてゆくことも必要であろう。

今後の研究の推進方策

本研究課題は、多様な局面を有しており、実験的研究も急展開しつつあるので、数値計算を含む研究の実行と研究成果の取りまとめを適時に行ってゆくことが今後の課題になるだろうと予想している。また、他の研究機関の理論研究者との共同研究も模索してゆく予定である。また、実験研究者との共同研究も重要と考えている。
このテーマがカバーする問題が多岐にわたるので、優先順位をつけて片付けてゆくことが必要である。とりあえず、空気中(窒素分子)における非共鳴強レーザー誘起の分布反転現象に関する計算結果をレビュー論文として取りまとめる予定である。

次年度使用額が生じた理由

3月に予定していた国内出張を取りやめたことが主な原因である。次年度の出張旅費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Coherent control of 40-THz optical phonons in diamond using femtosecond optical pulses2020

    • 著者名/発表者名
      T. Kimata , K. Yoda, H. Matsumoto, H. Tanabe, F. Minami, Y. Kayanuma and K. G. Nakamura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.101.174301

    • 査読あり
  • [学会発表] Volterra formalism for ultrafast quantum dynamics induced by intense pulse-laser pumping2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Kayanuma
    • 学会等名
      STAR10 (Shanghai-Tokyo Advanced Research Symposiumon Ultrafast Intense Laser Science)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum-path interference in the electronic states driven by intense laser field2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Kayanuma
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Structural and Functional Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子経路干渉分光法における誘導ラマン散乱強度の飽和効果2019

    • 著者名/発表者名
      萱沼 洋輔、松本 啓、 中村 一隆
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [学会発表] フェムト秒光パルス対を用いた40-THzダイヤモンド光学フォノンのコヒーレント制御の理論計算2019

    • 著者名/発表者名
      田邊弘行、木全哲也、松本花菜、萱沼洋輔、南不二雄、中村一隆
    • 学会等名
      光物性研究会
  • [学会発表] イオン照射GaAs単結晶における電子フォノン結合系の量子コヒーレンス計測2019

    • 著者名/発表者名
      丸橋司、萱沼洋輔、松本啓、木全哲也、鹿野豊、山本春也、南不二雄、中村一隆
    • 学会等名
      光物性研究会

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公開日: 2021-01-27  

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