シングルショットフェムト秒分光法の開発と固体中の不可逆光誘起現象の解明

单次飞秒光谱的发展和固体中不可逆光致现象的阐明

• 批准号: 11440091
• 负责人: 武田 淳
• 金额: $ 9.34万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11440091/
• 关键词: 不可逆光誘起現象; シングルショット; フェムト秒分光法; 光カーゲート; ZnOエピタキシャル薄膜; 光誘起磁気相転移; ヘテロ環状ラジカル; 光サンプリング; 光カーゲート法; ベータカロチン; 分子内プロトン移動; フォトクロミズム; 逆フォトクロミズム; ナノ秒過渡吸収分光

本課題では超高速で生じる光誘起現象、とりわけ固体中の不可逆な光誘起現象の過渡的振る舞いを明らかにできる分光法の開発をめざした。また興味ある光誘起現象を示す物質を探索し、開発した分光法によりその物性解明を行った。本課題で構築した分光法は、1.シングルショット過渡吸収分光法、2.光カーゲート時間分解発光分光法、3.光サンプリング過渡回折分光法の三種類である。1においては、ゲート光と時間を数ピコ秒に拡大した単色のプローブ光とをカー媒質上で角度を付けて線状に絞り込むことにより光学系を構築した。HITCI色素の吸収のブリーチングを観測したところ、250フェムト秒間隔の分子振動をレーザパルス〜100ショットの積算で明瞭に観測できた。しかしながら当初目的の1ショットではSNの良いデータの取得はできなかった。今後プローブ光を白色光にし時間及びスペクトル情報を瞬時に計測できるシステムにするとともに、1ショットにおいてもSNの良いデータ取得ができるように改良を加える必要がある。2においては、高屈折ガラスをカー媒質として用いることにより、時間分解能〜200フェムト秒の光カーゲート時間分解発光分光法を立ち上げた。この方法により、ベータカロチンおよびZnOエピタキシャル薄膜中に光励起された電子-正孔プラズマ状態からの時間分解発光スペクトルの測定に成功した。3においては、繰り返し周波数のわずかに異なる2台のフェムト秒レーザを用いて光サンプリング過渡回折分光法を構築し、サブピコ秒から数ナノ秒までの広い時間範囲にわたって、GaAs量子井戸の励起子の位相緩和、エネルギー緩和、スピン緩和を同一のシステムで捉えることに成功した。この他に、ハロゲン架橋白金錯体における一次元励起子の波束の運動の観測、フォトクロミック化合物の光構造変化の動的過程の観測、ヘテロ環状ラジカル結晶における磁気双安定性の光制御を行った。

该主题旨在开发光谱法，该光谱可以阐明以超高速度发生的光诱导现象的瞬时行为，尤其是固体中不可逆的光诱导现象。此外，搜索了表现出有趣的光诱导现象的材料，并使用发达的光谱法阐明了它们的物理特性。在该主题中构建的光谱法包括三种类型：1。单发瞬态吸收光谱，2。光学CAR栅极时间分辨发射光谱和3。光学采样瞬态衍射光谱。在1中，通过缩小栅极的光和单色探针灯来构建光学系统，该探针光已在Kerr介质上以一定的角度扩大到几个Picseconds并将其线性缩小。当观察到HITCI染料的吸收的漂白时，通过将激光脉冲与100张相结合，可以清楚地观察到以250个飞秒的间隔进行分子振动。但是，最初，我无法使用自己的目标来获得良好的SN数据。将来，有必要将探针照明到白光中，以立即测量时间和光谱信息，并进行改进以允许良好的SN数据即使一镜头。在2中，通过使用高度折射玻璃作为CAR介质，启动了时间分辨率为200秒的时间段的时间分辨率。该方法成功地测量了从β-胡萝卜素和ZnO外延薄膜中光激发电子孔等离子体状态的时间分辨发射光谱。在3中，我们使用两个具有略有不同重复频率的飞秒激光器构建了光学采样瞬态衍射光谱，并设法捕获了GAAS量子井中的相同时间，从子picoseconds到几个NanaSeconds的相同时间范围内GAAS量子井中激子的相位，能量和旋转的放松。此外，我们观察到卤素桥接铂络合物中一维激子的波数据包的运动，观察到光致变色化合物的照片结构变化的动态过程，以及杂环自由基晶体中磁性双重性的光控制。

项目成果

"Decay Processes of a Photo-Excited State in a Strong Electron-Phonon Coupling System Trans-[Pt(en)_2Cl_2](ClO_4)_2"

“强电子声子耦合系统 Trans-[Pt(en)_2Cl_2](ClO_4)_2 中光激发态的衰变过程”

• 发表时间: 2000
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn. 69
• 作者: K. Sakata;S. Kamei;T. Sekiya;J. Takeda and S. Kurita
• 通讯作者: J. Takeda and S. Kurita

"Transient Absorption Spectroscopy of a Photochromic Dinitrobenzylpyridine"

“光致变色二硝基苄基吡啶的瞬态吸收光谱”

• 发表时间: 2000
• 期刊: Mol. Cryst. Liq. Cryst. 345
• 作者: Y. Ikeda;J. Takeda and S. Kurita
• 通讯作者: J. Takeda and S. Kurita

S.Tomimoto, S.Saito, T.Suemoto, K.Sakata, J.Takeda, S.Kurita: ""Bridging-Halogen Dependence of Ultrafast Dynamics of Excitons in Quasi-One-Dimensional Platinum Complexes""International Journal of Modern Physics B. 15. 3981-3984 (2001)

S.Tomimoto、S.Saito、T.Suemoto、K.Sakata、J.Takeda、S.Kurita：“准一维铂配合物中激子超快动力学的桥接卤素依赖性”《国际现代物理学杂志》

J.Takeda, S.Kurita, Y.F.Chen, T.Yao: ""Ultrafast Carrier Dynamics in ZnO Epitaxial Thin Films Studied by Optical Kerr Gate Luminescence Spectroscopy""International Journal of Moder Physics B. 15. 3669-3672 (2001)

J.Takeda、S.Kurita、Y.F.Chen、T.Yao：“通过光学克尔门发光光谱研究的 ZnO 外延薄膜中的超快载流子动力学””国际现代物理学杂志 B. 15. 3669-3672 (2001)

"Ultrafast Carrier Dynamics in ZnO Epitaxial Thin Films Studied by Optical Kerr Gate Luminescence Spectroscopy"

“通过光学克尔门发光光谱研究 ZnO 外延薄膜中的超快载流子动力学”

• 发表时间: 2001
• 期刊: International Journal of Modern Physics B 15
• 作者: J. Takeda;S. Kurita;Y. F. Chen and T. Yao
• 通讯作者: Y. F. Chen and T. Yao