光制御された非平衡固体系における光誘起相の非線形時空間ダイナミクス

光控非平衡固体系统中光致相的非线性时空动力学

基本信息

批准号：
10J56382
负责人：
西原大志
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J56382/
关键词：
光誘起相転移スピンクロスオーバー錯体

项目摘要

本研究の目的は、光誘起相転移を示す物質において、照射光を積極的に制御し、これまで固体中ではほとんど現れなかった非線形開放系特有の散逸構造を発現させることである。この研究では励起光の精密制御が重要であるため、音響光学素子と自作の負帰還回路を用いたレーザーの制御系を構築した。この系と仏LCCのBousseksou教授から頂いたスピンクロスオーバー錯体[Fe(ptz)_6](BF_4)_2を用いて、光誘起相起因の散逸構造の探索を行った。本年度は強度が時間・空間的に一定の照射光を用い、光誘起相の時空間ダイナミクスを顕微系で追った。これまで光誘起相のドメインの大きさは100nm程度以下と示唆されており、光誘起相の時空間ダイナミクスを実空間で追うことは困難であった。しかし、試料の表面の凹凸に非常に敏感なスペックル法を用いることで、光誘起相の「揺らぎ」を測定することに成功した。この結果、光誘起相の生成と熱緩和が競合している領域では、この揺らぎはランダムではなく、数秒程度の時間周期をもった「リズム型」の散逸構造を示すことがわかった。この時、吸収測定から見積もった光誘起相の全体に占める割合は定常状態に達していることから、光誘起相が量を保存しながら空間的に動いていることが示唆された。また時間周期は温度と相関関係にあることがわかった。このリズム現象は平均場を用いたこれまでの方程式からは導かれないため、新たな現象論的なモデルを構築した。散逸構造では「拡散」が重要な役割を果たすため、これまで気体・液体系で多く報告されてきた。しかし本研究の様に固体中でも光誘起相や励起状態の「ドメイン」は拡散可能であるため、それら起因の散逸構造が発現できる可能性はある。本研究は散逸構造の研究の対象を多様化させる可能性があるという点で、意義があると考えられる。また非平衡開放系の物理は未解明な部分が多く、その理解への一助となるとも考えている。

这项研究的目的是积极控制表现出光诱导的相变的物质的辐照光，并开发出截至现在很少在固体中看到的非线性开放系统所特有的耗散结构。由于对激发光的精确控制在这项研究中很重要，因此使用声学元件和自制的负反馈电路构建激光控制系统。使用该系统和旋转的交叉络合物[Fe（PTZ）_6]（BF_4）_2，该系统_2给了法国LCC的Bousseksou教授，我们研究了由光诱导的相引起的耗散结构。今年，使用微型系统的时空动力学在时空和空间上具有恒定强度的辐射光。到目前为止，已经提出，光诱导相的域的大小低于100 nm，因此很难遵循真实空间中光诱导相的时空动力学。但是，通过使用对样品表面上不均度极为敏感的斑点方法，我们成功地测量了光诱导相的“分数”。结果，发现在光诱导的相位和热弛豫之间竞争的地区，这种波动不是随机的，而是表现出“节奏类型”的耗散结构，其时间为大约几秒钟。目前，从吸收测量值估计的光诱导相的比例达到了稳定状态，表明光诱导的相位在空间上移动，同时保存量。还发现时间段与温度相关。这种节奏现象不能使用平均场的以前的方程得出，因此构建了新的现象学模型。由于“扩散”在耗散结构中起着重要作用，因此迄今为止在许多气体和液体系统中都有报道。但是，就像在这项研究中一样，即使在固态中，光诱导的相位和激发态的“域”也可以扩散，因此可以表达由这些阶段引起的消散结构。这项研究被认为具有重要意义，因为它可以将研究主题多样化为耗散结构。此外，非平衡开放系统的物理学有许多不清楚的部分，我们认为这将有助于我们理解这一点。