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本研究では、光照射とテラヘルツ照射を同時に行うことによって、光誘起相転移の初期過程を制御し、高効率・選択的転移の制御を行うことを目的としている。しかしながら光誘起相転移の中には短時間では不可逆なものも存在するため、本研究ではシングルショットの分光手法を開発し、それを駆使することによってこのような相転移での超高速ダイナミクスを明らかにすることを目指した。反射型エシェロンと呼ばれる素子を新たに設計・開発し、プローブ光を反射・回折させることで、空間的に時間遅延を付与し、それを分光器のスリット上にイメージングすることで時間周波数情報をシングルショットで得られる。これによって広帯域のポンププローブ分光がシングルショットで行えることをβカロテンで実証した。たとえば、光誘起相転移材料として古くから研究されている、ポリジアセチレンと呼ばれる光励起によって色相転移を示す物質でも、シングルショットでそのダイナミクスを観測することに成功した。これによって、色相転移の相転移時間が5 ps内に完了していることが初めてわかった。また、テラヘルツ電場の検出に反射型エシェロンを用いることによってテラヘルツ電場スペクトルをS/N～100程度で観測できることを明らかにした。これはシングルショットで実現できるS/Nとしてはかなり高いものであるといえる。これによって、光誘起相転移のテラヘルツダイナミクスを調べることができるものと期待される。また、このZnTeの部分を光誘起相転移を示す物質に変更することによって、テラヘルツ波によって誘起される応答の変化をシングルショットでモニターすることが可能となるといえる。このように本研究では光・テラヘルツ同時照射実験の基盤を築くとともに、短時間では不可逆な相転移の初期過程を明らかにすることができた。
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