特異点光波による光誘起ナノスケール超伝導の創製

利用奇点光波创建光致纳米级超导性

基本信息

批准号：
22H01978
负责人：
戸田泰則
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01978/
关键词：
特異点光波光誘起相転移超伝導

项目摘要

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。

在这项研究中，我们利用奇点脉冲光波作为空间控制超导体相击穿的手段，以在高温超导体样品中产生光致纳米级超导性。我们正在进行研究，旨在观察通过相干猝灭瞬时产生的纳米级超导动力学，并开发利用光波时空可控性的新物理性质和新功能。为了利用奇点光波创建空间局域超导，今年我们将应用并优化奇点光波相干淬灭光谱，并对瞬态发生的超导进行多脉冲时间分辨响应检测，我们已经开始开发空间分析。为了在高温超导体的相位击穿中反射奇点光波，我们引入了新的基本技术：1）使用螺旋相位板进行奇点控制，2）使用复消色差物镜进行色差校正。通过相对于光束中心扫描螺旋相位板，可以清楚地捕获相位击穿响应对奇点位置的依赖性，从而证明超导响应保留在奇点处的空间定位。我们阐明了其响应特征。此外，通过校正多脉冲色差，提高了检测效率和光束重叠精度。此外，利用样品中的缺陷结构，我们通过时间分辨成像测量了空间局部超导响应分布。确认了基于断相脉冲注量变化的空间分布的锐化，并论证了利用反映超导失超的饱和特性的超分辨率原理。利用饱和特性的超分辨率已广泛应用于生物分子的荧光成像，但目前的测量结果表明，超分辨率原理可以扩展到物理特性领域，并且不仅可以仅应用基本物理特性。对于超导器件应用也具有极其重要的意义。