Explorations of ultrafast quantum phase transitions in strongly correlated electron systems by high-intensity terahertz/mid-infrared pulses

高强度太赫兹/中红外脉冲探索强相关电子系统中的超快量子相变

基本信息

批准号：
21H04988
负责人：
岡本博
金额：
$ 116.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2021年度に、一次元モット絶縁体ET-F2TCNQにおいて、テラヘルツ電場による金属化に成功した。2022年度は、テラヘルツパルスの透過率の電場振幅依存性を測定し、エネルギ損失とキャリア生成量を比較することにより、金属化のエネルギー効率を見積もった。その結果、近赤外光励起に比べ、テラヘルツ電場による金属化の効率は5倍程度高いことがわかった。また、当初計画に従って時間幅が35 fsのレーザーシステムを導入し、それを用いてテラヘルツパルスの電場振幅を5.6 MV/cmまで増強することに成功した。電場誘起相転移探索の新規対象としては、励起子絶縁体Ta2NiSe5に注目した。この物質の電場応答を調べる上での予備研究として、光励起による金属化の挙動を詳細に調べた。電子誘電体については、TTF-CAの強誘電相に低温で電場パルスを照射し、電場の向きに依存する分極変化を調べた。その結果、分極は、それに平行な電場を印加するとその増大が飽和するのに対し、反平行な電場を印加すると非線形に減少することがわかった。2.2 MV/cm以上の電場パルスを照射すると、強誘電状態の一部が常誘電状態に転移することもわかった。マルチフェロイクス系については、ビスマス銅酸化物の反強磁性相において、方向二色性の変化をテラヘルツパルスとプローブパルスの入射方向を変えて測定することにより、電場と磁場の両者の作用によって過渡的な反強磁性秩序の制御が可能であることを実証した。中赤外パルスによる分極制御については、プローブ光に用いる時間幅11 fsの近赤外極短パルスの発生に成功した。このパルスをプローブ光にし、クロコン酸において、水素結合を構成するプロトンの振動を励起することによる分極変化を調べた。その結果、プローブ光により発生する第二高調波が、中赤外パルスの電場波形にそって変化する挙動を検出することに成功した。

2021年，我们利用太赫兹电场成功对一维莫特绝缘体ET-F2TCNQ进行金属化。 2022年，我们通过测量太赫兹脉冲透射率的电场幅度依赖性并比较能量损失和载流子生成来估计金属化的能量效率。结果表明，使用太赫兹电场的金属化效率比使用近红外光激发的金属化效率高约五倍。此外，我们按照原计划引入了时间宽度为35 fs的激光系统，并成功将太赫兹脉冲的电场幅度提高到5.6 MV/cm。我们重点关注激子绝缘体 Ta2NiSe5 作为寻找电场诱导相变的新目标。作为研究该材料电场响应的初步研究，我们详细研究了光激发引起的金属化行为。对于电子电介质，我们在低温下用电场脉冲照射TTF-CA的铁电相，并研究了极化随电场方向的变化。结果发现，当施加平行电场时，极化的增加饱和，而当施加反平行电场时，极化的增加非线性地减少。还发现，当用2.2MV/cm或更高的电场脉冲照射时，部分铁电状态转变为顺电状态。对于多铁性系统，我们通过改变太赫兹脉冲和探测脉冲的入射方向来测量铜酸铋反铁磁相的方向二色性变化，发现由于电场和磁场的影响而检测到瞬态变化。证明了控制反铁磁序是可能的。关于使用中红外脉冲的偏振控制，我们成功地产生了持续时间为11 fs的极短近红外脉冲，用作探测光。使用该脉冲作为探测光，我们研究了由于激发构成克罗康酸氢键的质子振动而引起的偏振变化。结果，我们成功地检测到了探测光产生的二次谐波沿着中红外脉冲的电场波形变化的行为。

项目成果

期刊论文数量（67）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

強相関電子系の超高速光誘起相転移

强相关电子系统中的超快光致相变

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Aoyama;K.;Kodama;T.;6 authors;岡本博
通讯作者：
岡本博

電気磁気光学効果を示すビスマス銅酸化物Bi2CuO4のテラヘルツポンプ－光プローブ分光II

铜酸铋 Bi2CuO4 的太赫兹泵浦光学探针光谱显示电磁光效应 II

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮本辰也;辻井幹人;久保哲士;髙村直幹;張佳い;貴田徳明;大竹雄太郎;木村健太;木村剛;岡本博
通讯作者：
岡本博

一次元モット絶縁体におけるテラヘルツ電場誘起キャリアのダイナミクス~第二高調波発生による検出~

一维莫特绝缘体中太赫兹电场感应载流子的动力学〜通过二次谐波产生进行检测〜

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
張佳い;山本真毅;髙村直幹;久保哲士;宮本辰也;高橋幸裕;長谷川達生;岡本博
通讯作者：
岡本博

レーザーフローティングゾーン炉により育成したCr2O3単結晶の電場誘起ファラデー効果

激光浮区炉中生长的 Cr2O3 单晶的电场诱导法拉第效应

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
大島貴彦;林田健志;木村健太;木村剛;廣瀬左京
通讯作者：
廣瀬左京

Modern Ferrites: Emerging Technologies and Applications

现代铁氧体：新兴技术和应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Vincent G. Harris;Parisa Andalib;Jean-Marie Le Breton;Virginie Nachbaur;Ogheneyunume Fitchorova;Yingli Liu;Yu Wang;Marina Koledintseva;Konstantin Rozanov;Charalampos A. Stergiou;John D. Adam;Douglas K. Linkhart;Anton L. Geiler;Tsuyoshi Kimura
通讯作者：
Tsuyoshi Kimura