フェムト秒パルスレーザーを用いた光誘起相転移ダイナミクスの研究

飞秒脉冲激光光致相变动力学研究

• 批准号: 09J06182
• 负责人: 上村 紘崇
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J06182/
• 关键词: 光誘起相転移; 強相関電子系; フェムト秒過渡反射分光; 有機電荷移動錯体; 遷移金属酸化物; 有機分子性結晶

○ダブルパルス光励起を用いた光誘起相転移の研究光誘起相転移は、光照射によって物性が大きく変化する現象であり、光メモリや光スイッチの動作原理として期待されている。実際に、応用への展開を図る上で、光誘起相転移の高効率化や、1ピコ秒以内に物質の状態を切り替えることが重要な課題となっている。本年度は、ダブルポンプパルスを用いて、高効率化や高速スイッチングを実現することを試みた。i)光誘起電荷秩序融解の高効率化光照射によって、ペロフスカイト型マンガン酸化物の電荷秩序型反強磁性絶縁体(COI)相から強磁性金属相(FM)が形成される例は、非常に少ない。その理由として、COI相とFM相の結晶構造の違いが指摘されている。前年度までの研究により、Pr0.6Ca0.4MnO3では、光誘起電荷秩序融解に伴い、結晶構造が過渡的にFM相の構造に近付くことが示唆された。そこで、ダブルポンプパルス励起をPr0.6Ca0.4MnO3に行い、一つ目のポンプパルスで結晶構造を変化させ、二つ目のポンプパルスでFM相への転移を引き起こすことを試みた。その結果、二つ目のポンプパルスによる光誘起電荷秩序融解の効率を、単一パルスで励起する場合の約1.5倍にまで増大させることに成功した。光誘起相がFM相であるか否かは、今後、過渡反射率スペクトルや時間分解磁気光学カー効果の測定を行うことにより、確かめることが必要である。ii)光誘起中性-イオン性-中性スイッチング前年度までの研究により、TTF-CAでは、光照射による中性→イオン性、および、イオン性→中性転移が20フェムト秒以内に生じることが明らかになった。そこで、15～20フェムト秒パルスを用いたダブルポンプパルス光学系を構築し、一つ目のポンプパルスで中性相をイオン性相に転移させ、二つ目のポンプパルスで光誘起イオン性相を中性相に転移させることを試みた。しかし、その結果、二つ目のパルスによる中性相への転移は現れなかった。本年度は、期待通りの結果を得ることができなかったが、今後、ポンプパルス間の時間遅延やポンプ光の波長等を調整することで、光による物質相の超高速制御の実現に向けて探索を行うことが期待される。

A. ダ ブ ル パ ル ス excitation light up を with い た planning light induced phase shift の research planning light induced phase shift は, light に よ っ て property が big き く variations change す る phenomenon で あ り, light メ モ リ や light ス イ ッ チ の movement theory と し て expect さ れ て い る. Be interstate に, 応 へ の expand を 図 る で on planning, light induced phase shift の high rate of unseen や, 1 ピ コ seconds に cut material の state を り for え る こ と が important topic な と な っ て い る. This year は, ダ ブ ル ポ ン プ パ ル ス を with い て, high rate of unseen や high-speed ス イ ッ チ ン グ を be presently す る こ と を try み た. I) light induced charge order melting の high rate of unseen light に よ っ て, ペ ロ フ ス カ イ ト type マ ン ガ ン acidification content type の charge order against strong magnetic never try body (COI) か ら strong magnetic metallic phase (FM) が form さ れ る は, very less に な い. Youdaoplaceholder0 と reasons と て て, COI phase とFM phase <s:1> crystal structure <s:1> violation が が criticism されて る る る. Before the annual ま で の research に よ り, Pr0.6 Ca0.4 MnO3 で は, light induced charge order melting に い, crystal structure transition が に FM phase の に nearly pay く こ と が in stopping さ れ た. そ こ で, ダ ブ ル ポ ン プ パ ル ス wound up を Pr0.6 Ca0.4 MnO3 に line い, a つ mesh の ポ ン プ パ ル ス で を crystallization structure - the さ せ, two つ mesh の ポ ン プ パ ル ス で FM phase へ の planning move を lead き up こ す こ と を try み た. そ の results, two つ mesh の ポ ン プ パ ル ス に よ る light induced charge order melting の を working rate, a パ 単 ル ス で す since excitation る occasions の is about 1.5 times the に ま で raised large さ せ る こ と に successful し た. Light induced phase が FM phase で あ る か no か は transition, in the future, reflectivity ス ペ ク ト ル や time breakdown magnetic 気 optical カ ー sharper determination of fruit の を line う こ と に よ り, indeed か め る こ と が necessary で あ る. Ii) light induced neutral - イ オ ン sex - neutral ス イ ッ チ ン グ before annual ま で の research に よ り, the vera.ttf - CA で は, light に よ る neutral - イ オ ン, お よ び, イ オ ン sex - neutral planning move が 20 フ ェ ム ト seconds に raw じ る こ と が Ming ら か に な っ た. そ こ で, 15 ~ 20 フ ェ ム ト seconds パ ル ス を with い た ダ ブ ル ポ ン プ パ ル ス を build し department of light, a つ の ポ ン プ パ ル ス で neutral phase を イ オ ン sexual phase に planning move さ せ, two つ mesh の ポ ン プ パ ル ス で light induced イ オ ン sexual phase を neutral phase に planning move さ せ る こ と を try み た. The results of the そ そ of the <s:1> results, the second った order of the パ パ スによる スによる the neutral phase へ the 転 転 is shifted パ to れな the った った. は, looking forward to this year り の results る を こ と が で き な か っ た が, in the future, ポ ン プ パ ル ス 遅 の time delay between や ポ ン プ の wavelengths of light such as を adjustment す る こ と で, light に よ の る matter by the ultra-high speed suppression の be am に to け て exploration line を う こ と が expect さ れ る.

项目成果

Photoinduced complete melting of spin-Peierls phase in molecular compounds probed by doubling of coherent oscillation frequency

通过相干振荡频率加倍探测分子化合物中自旋 Peierls 相的光诱导完全熔化

• 发表时间: 2011
• 作者: H.Uemura;K.Iwasawa;H.Okamoto
• 通讯作者: H.Okamoto

有機分子性強誘電体クロコン酸の光学スペクトルと非線形光学応答

有机分子铁电克罗康酸的光谱和非线性光学响应

• 发表时间: 2011
• 作者: H.Uemura;K.Iwasawa;H.Okamoto;竹原陵介;西川哲郎;石井出;上村紘崇;澤田亮人
• 通讯作者: 澤田亮人

Ultrafast Photoinduced Melting of Spin-Peierls Phase in Alkali-TCNQ Salts

碱金属 TCNQ 盐中自旋 Peierls 相的超快光致熔化

• 发表时间: 2010
• 作者: H.Uemura;K.Iwasawa;H.Okamoto;竹原陵介;西川哲郎;石井出;上村紘崇;澤田亮人;澤田亮人;浜本貴紀;上村紘崇;上村紘崇;上村紘崇;石井出;H.Okamoto;H.Uemura
• 通讯作者: H.Uemura

強相関電子系の光誘起相転移とその超高速ダイナミクス

强相关电子系统的光致相变及其超快动力学

• 发表时间: 2009
• 作者: 上村紘崇;田尾祥一;松崎弘幸;松原正和;岡本博
• 通讯作者: 岡本博

有機1次元モット絶縁体における光キャリアの超高速ダイナミクスII

有机一维莫特绝缘体 II 中光载流子的超快动力学

• 发表时间: 2009
• 作者: 上村紘崇;松崎弘幸;岡本博
• 通讯作者: 岡本博