ハーフサイクルテラヘルツ波電磁波パルスによる超高速スピン操作

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23686012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 千葉大学 (2012); 東京大学 (2011)
• 研究代表者: 中嶋 誠 千葉大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (40361662)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: テラヘルツ波 / 超高速 / フェムト秒パルスレーザー / 磁性体 / スピンダイナミクス / 磁気光学

研究概要

テラヘルツ波パルスを用いて、磁性体におけるスピンの超高速ダイナミクスの解明やスピン操作を目的として研究を行った。高強度テラヘルツ波光源の開発を行うとともに、開発したテラヘルツ波を用いてスピン歳差運動の時間分解測定を行った。ErFeO3におけるスピン再配列転移をTHz時間領域分光法にて観測し、スピン状態を超高速時間領域にて明らかにできる手法の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Terahertz Time-Domain Observation of Spin Reorientation in Orthoferrite ErFeO3 through Magnetic Free Induction Decay (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, T. Kurihara, Y.Minami, M. Nakajima, and T. Suemoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 ページ: 137204
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.110.137204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of enhanced optical second-harmonic generation in the conducting pyrochlore-type Pb2Ir2O7-x (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirata, M. Nakajima, Y. Nomura, H.Tajima, Y. Matsushita, K. Asoh, Y.Kiuchi, A.G. Eguiluz, R. Arita, T. Suemoto, and K. Ohgushi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 ページ: 187402
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.110.187402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Longitudinal THz wave generation from an air plasma filament induced by a femtosecond laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Minami, T. Kurihara, K. Yamaguchi, M. Nakajima, and T. Suemoto
  • 雑誌名: Appleid Physiscs Letters 巻: 102 ページ: 151106
  • DOI: doi:10.1063/1.4802482
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-power THz wave generation in plasma induced by polarization adjusted two-color laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Minami, T. Kurihara, K. Yamaguchi, M. Nakajima, and T. Suemoto
  • 雑誌名: Appleid Physiscs Letters 巻: 102 ページ: 041105
  • DOI: doi:10.1063/1.4789773
  • 査読あり
• [雑誌論文] テラヘルツパルス磁場によるインパルシブなスピン励起とコヒーレント制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中嶋誠,山口啓太,末元徹
  • 雑誌名: 応用物理 巻: in Japanese ページ: 317-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Coherent Control of Spin Precession Motion by Terahertz Magnetic Pulses (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakajima, K. Yamaguchi and T. Suemoto
  • 雑誌名: Acta Physica Polonica A 巻: 121 ページ: 343-346
  • URL: http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/ABSTR/121/a121-2-12.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast dynamics of reversible photoinduced phase transitions in rubidium manganese hexacyanoferrate investigated by midinfrared CN vibration spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Asahara, M. Nakajima, R. Fukaya, H. Tokoro, S. Ohkoshi and T. Suemoto
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 ページ: 195138
  • DOI: doi:10.1103/PhysRevB.86.195138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hard magnetic ferrite with a gigantic coercivity and high frequency millimetre wave rotation (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Namai,M. Yoshikiyo,K. Yamada,S. Sakurai,T. Goto,T. Yoshida,T. Miyazaki, M. Nakajima, T. Suemoto,H. Tokoro, and S. Ohkoshi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 3 ページ: 1035
  • DOI: doi:10.1038/ncomms2038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth Dynamics of Photoinduced Phase Domain in Cyano-Complex Studied by Boundary Sensitive Raman Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Asahara, M. Nakajima, R. Fukaya, H. Tokoro, S. Ohkoshi and T. Suemoto
  • 雑誌名: Acta Physica Polonica A 巻: 121 ページ: 375-378
  • URL: http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/ABSTR/121/a121-2-19.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous behavior of high-frequency zero-field ferromagnetic resonance in aluminum-substituted -Fe2O3 (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshikiyo, A. Namai, M. Nakajima, T. Suemoto, and S. Ohkoshi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 111 ページ: 07A726
  • DOI: doi:10.1063/1.3677763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-thermal hot electrons ultrafastly generating hot optical phonons in graphite (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishida, T. Togashi, K. Yamamoto, M. Tanaka, T. Taniuchi, T. Kiss, M. Nakajima, T. Suemoto, and S. Shin
  • 雑誌名: Nature Scientific Reports 巻: 1 ページ: 64
  • DOI: doi:10.1038/srep00064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved luminescence spectroscopy of self-trapped excitons in ladder type Br-bridged Pt complexes (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Suemoto, H. Nakao, M. Nakajima, and H. Kitagawa
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 134 ページ: 224503
  • DOI: doi:10.1063/1.3595264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz Emission Enhancement in InAs Thin Films Using a Silicon Lens Coupler (2011)
  • 著者名/発表者名: C. T. Que, T. Edamura, M. Nakajima, M. Tani, and M. Hangyo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (RapidCommunication) 巻: 50 ページ: 080207
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.50.080207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of preformed plasma on terahertz-wave emission from the plasma generated by two-color laser pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Minami, M. Nakajima, and T. Suemoto
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 83 ページ: 023828
  • DOI: DOI:0.1103/PhysRevA.83.023828]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intense terahertz emission from undoped GaAs/n-type GaAs and InAs/AlSb structures grown on Si substrates in the transmission-geometry excitation (2011)
  • 著者名/発表者名: Elmer Estacio, Satoru Takatori, Minh Hong Pham, Takashi Yoshioka, Tomoharu Nakazato, Marilou Cadatal-Raduban, Toshihiko Shimizu, Nobuhiko Sarukura, Masanori Hangyo, Christopher T. Que, Masahiko Tani, Tadataka Edamura, Makoto Nakajima,John Vincent Misa, Rafael Jaculbia, Armando Somintac, and Arnel Salvador
  • 雑誌名: Applied Physics B 巻: 103 ページ: 825-829
  • DOI: DOI:10.1007/s00340-011-4371-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of ultrafast Q-band fluorescence in horse heart cytochrome c in reduced and oxidized forms (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Suemoto, H. Ebihara, H. Nakao and M.Nakajima
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 134 ページ: 034502
  • DOI: DOI:10.1063/1.3518370
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of photoinduced phase transitions studied by infrared and raman spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Suemoto, R. Fukaya, A. Asahara, M. Nakajima, H. Tokoro, S. Ohkoshi
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 248 ページ: 477-481
  • DOI: DOI:10.1002/pssb.201000671
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of lattice deformation on photoinduced phase transition process in RbMn[Fe(CN)6] (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Fukaya, M. Nakajima, H. Tokoro, S. Ohkoshi, and T. Suemoto
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 248 ページ: 482-485
  • DOI: DOI:10.1002/pssb.201000657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-induced phase switching dynamics in RbMn[Fe(CN)6] probed by accumulation free mid-infrared spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Asahara, M. Nakajima, R. Fukaya, H. Tokoro, S. Ohkoshi and T.Suemoto
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 248 ページ: 491-494
  • DOI: DOI:10.1002/pssb.201000693
  • 査読あり
• [学会発表] テラヘルツ時間領域分光によるDyFeO3の磁気共鳴とスピン再配列転移の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口啓太,栗原貴之,中嶋誠,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会2013年春
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] テラヘルツ近接場を用いた磁性体の高空間分解観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 栗原貴之,山口啓太,中嶋誠,渡邊浩,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会2013年春
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] 反転対称性の破れた導電性パイロクロア型酸化物Pb2Ru2O6.5の電子物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田靖透,中嶋誠,末元徹,大串研也
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会2013年春
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] ロジウム置換型イプシロン酸化鉄における超高周波ミリ波吸収の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 生井飛鳥,吉清まりえ,後藤崇,吉田貴行,宮崎達郎,中嶋誠,末元徹,大越慎一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会2013年春
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] ロジウム置換型イプシロン酸化鉄における巨大保磁力の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉清まりえ,生井飛鳥,後藤崇,吉田貴行,宮崎達郎,中嶋誠,末元徹,大越慎一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会2013年春
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] Study of Spin Reorientation Phenomena in Erbium Orthoferrite Observed by Free Induction Decay Signals After Half CycleTHz Pulse Excitation (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, T. Kurihara, Y. Minami, M. Nakajima, and T. Suemoto
  • 学会等名: International Symposium on Frontiers in Terahertz Technology (FTT2012)
  • 発表場所: Nara, Japan.
  • 年月日: 20121127-29
• [学会発表] Observation of Spontaneous Spin Reorientation in ErFeO3 with Terahertz Time Domain Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, T. Kurihara, Y. Minami, M. Nakajima, and T. Suemoto
  • 学会等名: The 35th International Conference on Infrared, Millimeter and THz Waves (IRMMW-THz 2012), Thu-B-4-3 (Sep.27)
  • 発表場所: Wollongong, Australia.
  • 年月日: 20120923-28
• [学会発表] テラヘルツ波パルスによるインパルススピン励起とコヒーレント制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中嶋誠
  • 学会等名: 応用物理学会テラヘルツ電磁波技術研究会若手研究者サマースクール2012
  • 発表場所: 浅間温泉,松本市
  • 年月日: 20120806-08
• [学会発表] Separation of electron and hole dynamics in graphite from untrafast luminescence and photoelectron spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Suemoto, S. Sakaki, M.Nakajima, Y. Ishida, S. Shin
  • 学会等名: International Conference on Ultrafast Phenomena (UP 2012), Post deadline paper (July 12)
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland.
  • 年月日: 20120708-13
• [学会発表] Ultrafast Faraday effect in a photoinduced magnetic phase transition of rubidiummanganese hexacyanoferrate (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Asahara, M. Nakajima, S. Ishige, H. Tokoro, S. Ohkoshi, T. Suemoto
  • 学会等名: The 10th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials (EXCON'12)
  • 発表場所: Groningen, The Netherlands
  • 年月日: 20120704-0702-0706
• [学会発表] Zero-gap and nonzero-gap behaviours of recombination luminescence evidenced in graphite and InAs (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Suemoto, S. Sakaki, M.Nakajima, Y. Ishida, S. Shin
  • 学会等名: The 10th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials (EXCON'12)
  • 発表場所: Groningen, The Netherlands
  • 年月日: 20120704-0702-0706
• [学会発表] グラファイト及び2層グラフェンの赤外超高速発光の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 榊茂之,中嶋誠,石田行章,辛埴,中辻寛,小森文夫,森田康平,栗栖悠輔,田中悟,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会2012年春
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] THz時間領域分光を用いたErFeO3スピン再配列転移点近傍における歳差運動緩和時間の観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口啓太,栗原貴之,南康夫,中嶋誠,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会2012年春
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] 「シンポジウム講演」"テラヘルツ波パルスによる磁性体の超高速スピン応答と制御" (2012)
  • 著者名/発表者名: 中嶋誠
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会2012年春
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] 遍歴性電気磁気効果物質としてのBaMn2As2の物性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大串研也,平田靖透,中嶋誠,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会2012年春
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] シアノ錯体における光誘起ドメイン成長過程の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅原彰文,中嶋誠,深谷亮,石毛俊,所裕子,大越慎一,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会2012年春
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] THz時間領域分光を用いたバリウムフェライト強磁性共鳴のFIDによる観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 栗原貴之,山口啓太,南康夫,中嶋誠,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会2012年春
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] プラズマフィラメントからのラジアル偏光テラヘルツ波発生とZ偏光検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南康夫,栗原貴之,山口啓太,中嶋誠,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会2012年春
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] 広帯域超高速発光分光によるInAsおよびInSbにおける非熱化電子のダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 末元徹,榊茂之,中嶋誠
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会2012年春
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] プラズマフィラメントからのZ偏光テラヘルツ波の発生と検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南康夫,栗原貴之,山口啓太,中嶋誠,末元徹
  • 学会等名: 日本応用物理学会第59回応用物理学関係連合講演会2012年度春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] テラヘルツ磁場によるスピンのコヒーレント制御およびスピン-フォトン間のエネルギー移動の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口啓太,中嶋誠,南康夫,末元徹
  • 学会等名: 日本応用物理学会第59回応用物理学関係連合講演会2012年度春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] Anomalous behavior of high-frequency ferromagnetic resonance caused by spin-reorientation phenomenon (2011)
  • 著者名/発表者名: Asuka Namai, Makoto Nakajima, Tohru Suemoto, Shin-ichi Ohkoshi, HG-13(Nov.3)
  • 学会等名: 56thAnnual Conference of Magnetism & Magnetic Materials
  • 発表場所: Scottsdale, Arizona, USA
  • 年月日: 20111030-1103
• [学会発表] 反転対称性の破れた導電性イリジウム酸化物Pb2Ir2O7の電子物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田靖透,中嶋誠,末元徹,田島裕之,麻生佳子,木内陽子,松下能孝,大串研也
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会2011年秋
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20110921-24
• [学会発表] 高保磁力を示すε-RhxFe2-xO3ナノ磁性体の合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 生井飛鳥,梅田小矢佳,桜井俊介,中嶋誠,末元徹,後藤崇,吉田貴行,宮崎達郎,大越慎一
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会2011年秋
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20110921-24
• [学会発表] シアノ錯体の光誘起相転移におけるフェムト秒相境界ダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅原彰文,中嶋誠,深谷亮,所裕子,大越慎一,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会2011年秋
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20110921-24
• [学会発表] ErFeO3におけるスピン再配列転移のテラヘルツ時間領域分光による観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口啓太,中嶋誠,南康夫,末元徹
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会2011年秋
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20110921-24
• [学会発表] テラヘルツ波ダブルパルスによる弱強磁性体における超高速スピン制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口啓太,中嶋誠,南康夫,末元徹
  • 学会等名: 日本応用物理学会第72回応用物理学会学術講演会2011年秋
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 20110829-0902
• [学会発表] 2色超短パルス光励起プラズマからの高強度THz波発生におけるプレパルス光照射の効果とプレパルス光励起プラズマの性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 南康夫,中嶋誠,山口啓太,末元徹
  • 学会等名: 日本応用物理学会第72回応用物理学会学術講演会2011年秋
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 20110829-0902
• [学会発表] Ultrafast Coherent Control of Spin Precession Motion by Terahertz Magnetic Pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: Makoto Nakajima, Keita Yamaguchi, and Tohru Suemoto
  • 学会等名: International Conference on Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT'04)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 20110630-20110628-0702
• [学会発表] Growth dynamics of photoinduced phase domain in cyano-complex studied by boundary sensitive Raman spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Asahara, M. Nakajima, R. Fukaya, H. Tokoro, S. Ohkoshi, and T. Suemoto
  • 学会等名: International Conference on Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT'04)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 20110629-20110628-0702
• [学会発表] Determination of Q-band Fluorescence Lifetime in Horse Heart Cytochrome-c by Up-conversion Technique (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Suemoto, H. Ebihara, H. Nakao and M. Nakajima
  • 学会等名: The International Conference on Luminescence & Optical Spectroscopy of Condensed Matter (ICL'11)
  • 発表場所: Ann Arbor, Michigan, USA
  • 年月日: 20110628-20110626-0701
• [学会発表] Noncentrosymmetric Conductive Iridium Oxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirata, M. Nakajima, T. Suemoto, H. Tajima, K. Asoh, Y. Kiuchi, Y.Matsushita, K. Ohgushi
  • 学会等名: 「重い電子系の形成と秩 序化」第3回研究会
  • 発表場所: 柏市
  • 年月日: 20110623-25
• [学会発表] Electronic Properties of Polar-Metallic Iridium Oxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirata, M. Nakajima, T. Suemoto, H. Tajima, Y. Kiuchi, Y. Matsushita, K. Ohgushi
  • 学会等名: 26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26) 16P-D030 (8/16)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20110000
• [備考]
  • URL: http://nak.matrix.jp/