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テラヘルツ波を用いた強相関電子系の超高速スイッチング現象の開拓

使用太赫兹波在强相关电子系统中开发超快开关现象

基本信息

批准号：
13J06679
负责人：
宮本辰也
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

将来の情報化社会において、通信速度を上昇させることは必須であり、ピコ秒オーダーで光の強度や光路を変化させることができる超高速スイッチング現象の開拓が求められている。これまでは、光励起による超高速スイッチング現象の研究が行われてきた。しかし、光を制御パルスとして利用すると、実励起による温度上昇や結晶の損傷が生じる可能性がある。この問題を解消するため、より低エネルギーの電磁波であるテラヘルツ波を制御パルスとして利用することを考えた。前年度までに、一次元モット絶縁体である臭素架橋Ni錯体と電子型強誘電体である有機電荷移動錯体TTF-CAを対象としてテラヘルツ波ポンプ―光（第二高調波：SHG）プローブ分光を行い、テラヘルツ波励起による超高速の光制御と分極変調に成功した。今年度は、一次元モット絶縁体である有機電荷移動錯体ET-F2TCNQと水素結合型強誘電体であるクロコン酸を対象としてさらに研究を進めた。一次元モット絶縁体であるET-F2TCNQにおいて、テラヘルツ波による三次の非線形光学効果を利用した超高速光スイッチングに成功した。これは、温度上昇の効果などによる遅延応答のない、本当の意味での超高速スイッチング現象である。さらにこの物質では、通信波長である1.55μmの光を制御することが可能であり、実用的なものとなっている。次に、水素結合型強誘電体であるクロコン酸において、テラヘルツ波照射による高速の分極変調に成功した。テラヘルツ波によるSHG強度の変調の大きさは、TTF-CAの場合と比べて五倍ほど効率がよい。これは、π電子系とプロトンが強く結合して強誘電分極を発現するクロコン酸の特徴であると推測される。本研究は、強相関電子系の物質におけるテラヘルツ波応答を明らかにしたことに加え、テラヘルツ波励起による超高速の光制御・分極変調の有用性を実証した重要な成果であるといえる。

In the future, the information society, communication speed will increase, and the development of the phenomenon of ultra-high speed will be required. A study on the phenomenon of ultra-high speed laser beam excitation The possibility of crystal damage due to temperature rise due to the use of light and excitation To solve this problem, we will examine how low-level electromagnetic waves can be suppressed and utilized. In the previous year, the first element was isolated, the second element was bridged, the third element was electron induced, the third element was organic charge transfer, the fourth element was TTF-CA, the third element was SHG, the fourth element was SHG, the third element was SHG, the fourth element was SHG, the third element was SHG, the fourth element was SHG, the fourth element was SHG, the third element was SHG, the fourth element was SHG, the fourth element was SHG, the third element was SHG, the fourth element was SHG, the fourth element was SHG, the third element was SHG, the fourth element was SHG This year, the organic charge transfer complex ET-F2TCNQ and the water-binding ferroelectric complex ET-F2TCNQ have been studied. ET-F2TCNQ is a first order optical fiber and a third order nonlinear optical fiber. The temperature rise effect is delayed, and the phenomenon of ultra-high speed is expected. For example, the wavelength of light emitted by the substance is 1.55μm, and the wavelength of light emitted by the substance is 1.55μm. Second, the water-element-bound strong inductor is successfully modulated by high-speed polarization. In case of TTF-CA, the SHG intensity is adjusted by five times. The strong binding of the π-electron system and the strong induction polarization of the π-electron system are predicted. This study demonstrates the usefulness of ultra-high-speed optical control and polarization modulation for substances in strongly correlated electron systems.