特異点光波による光誘起ナノスケール超伝導の創製

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本研究では特異点パルス光波を超伝導体の相破壊を空間的に制御する手段として活用し、高温超伝導体試料に対して光誘起のナノスケール超伝導を創出する。コヒーレントクエンチを通して過渡的に生成されるナノスケール超伝導のダイナミクス観測を実施し、光波の時空間制御性を利用した新規物性および新機能を開拓することを目的として研究を進めている。特異点光波による空間局在超伝導を創出するため、本年度はコヒーレントクエンチ分光への特異点光波の適用と最適化、および過渡的に発現する超伝導のマルチパルス時間分解応答検出を実施し、時空間解析の整備に着手した。特異点光波を高温超伝導体の相破壊に反映させるため、新たな要素技術として１）スパイラル位相板を用いた特異点制御、２）アポクロマート対物レンズを用いた色収差補正を導入した。スパイラル位相板をビーム中心に対して相対的に走査することにより、相破壊応答の特異点位置依存性を明確に捉えることが可能となり、特異点に残留する超伝導応答の空間局在化を実証するとともにその応答特性を明らかにした。またマルチパルスに対して色収差補正を実施することで検出効率とビームの重なり精度を向上させた。さらに試料中の欠陥構造を利用することにより、時間分解イメージングを通して空間的に局在した超伝導応答分布を測定した。相破壊パルスのフルーエンス変化にもとづく空間分布の先鋭化が確認され、超伝導クエンチを反映する飽和特性を利用した超解像化の原理実証を行った。飽和特性を利用した超解像化は生体分子の蛍光イメージングに広く応用されているが、今回の測定結果は超解像原理を物性領域に拡張可能であることを示しており、基礎物性のみならず超伝導デバイス応用に対してもきわめて重要な意義を持つ。