MIYAMOTO Tatsuya

写真a

Affiliation Department

Department of Physical Science and Engineering
Department of Engineering

Title

Associate Professor

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Research Interests

  • 電子型誘電体

  • 強相関電子系

  • 光誘起相転移

  • ポンプ-プローブ分光

  • テラヘルツパルス

Research Areas

  • Natural Science / Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics  / 光誘起相転移

From School

  • The University of Tokyo   Graduate School of Frontier Sciences   Graduated

    2019.08

      More details

    Country:Japan

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  • The University of Tokyo   Graduate School of Frontier Sciences   Graduated

    2013.04 - 2015.03

      More details

    Country:Japan

    Notes:中退

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  • The University of Tokyo   Graduate School of Frontier Sciences   Graduated

    2011.04 - 2013.03

      More details

    Country:Japan

    Notes:修了

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  • The University of Tokyo   Faculty of Engineering   Department of Applied Physics   Graduated

    2009.04 - 2011.03

      More details

    Country:Japan

    Notes:卒業

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  • The University of Tokyo   Faculty of Liberal Arts   Graduated

    2007.04 - 2009.03

      More details

    Country:Japan

    Notes:修了

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External Career

  • Nagoya Institute of Technology   Associate Professor

    2023.10

  • The University of Tokyo   Graduate School of Frontier Sciences

    2013.04 - 2015.03

      More details

    Country:Japan

  • The University of Tokyo   Graduate School of Frontier Sciences   Assistant Professor

    2015.04 - 2023.09

      More details

    Country:Japan

Professional Memberships

 

Papers

  • Terahertz radiation by quantum interference of excitons in a one-dimensional Mott insulator Reviewed

    Tatsuya Miyamoto, Akihiro Kondo, Takeshi Inaba, Takeshi Morimoto, Shijia You, Hiroshi Okamoto

    Nature Communications   14 ( 1 )   6229:1 - 6229:11   2023.10

     More details

    Authorship:Lead author, Corresponding author   Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Nearly monocyclic terahertz waves are used for investigating elementary excitations and for controlling electronic states in solids. They are usually generated via second-order optical nonlinearity by injecting a femtosecond laser pulse into a nonlinear optical crystal. In this framework, however, it is difficult to control phase and frequency of terahertz waves. Here, we show that in a one-dimensional Mott insulator of a nickel-bromine chain compound a terahertz wave is generated with high efficiency via strong electron modulations due to quantum interference between odd-parity and even-parity excitons produced by two-color femtosecond pulses. Using this method, one can control all of the phase, frequency, and amplitude of terahertz waves by adjusting the creation-time difference of two excitons with attosecond accuracy. This approach enables to evaluate the phase-relaxation time of excitons under strong electron correlations in Mott insulators. Moreover, phase- and frequency-controlled terahertz pulses are beneficial for coherent electronic-state controls with nearly monocyclic terahertz waves.

    DOI: 10.1038/s41467-023-41463-8

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    Other Link: https://www.nature.com/articles/s41467-023-41463-8

  • Higher conductivity in doped ethylenedioxythiophene (EDOT) dimers with chalcogen-substituted end groups Reviewed

    Kota Onozuka, Tomoko Fujino, Tatsuya Miyamoto, Takashi Yamakawa, Hiroshi Okamoto, Hiroshi Akiba, Osamu Yamamuro, Eiichi Kayahara, Shigeru Yamago, Hiroshi Oike, Hatsumi Mori

    Journal of Materials Chemistry C   12 ( 35 )   13956 - 13965   2024.08

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    Chalcogen substitution at the end groups of doped EDOT oligomers impacts on the crystal and electronic structures, enhancing their conducting properties.

    DOI: 10.1039/d4tc02346c

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  • Two-step growth of high-quality single crystals of the Kitaev magnet α−RuCl3 Reviewed International coauthorship

    R. Namba, K. Imamura, R. Ishioka, K. Ishihara, T. Miyamoto, H. Okamoto, Y. Shimizu, Y. Saito, Y. Agarmani, M. Lang, H. Murayama, Y. Xing, S. Suetsugu, Y. Kasahara, Y. Matsuda, K. Hashimoto, T. Shibauchi

    Physical Review Materials   8 ( 7 )   074404:1 - 074404:8   2024.07

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevmaterials.8.074404

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    Other Link: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevMaterials.8.074404/fulltext

  • Orbital hybridization of donor and acceptor to enhance the conductivity of mixed-stack complexes Reviewed

    Tomoko Fujino, Ryohei Kameyama, Kota Onozuka, Kazuki Matsuo, Shun Dekura, Tatsuya Miyamoto, Zijing Guo, Hiroshi Okamoto, Toshikazu Nakamura, Kazuyoshi Yoshimi, Shunsuke Kitou, Taka-hisa Arima, Hiroyasu Sato, Kaoru Yamamoto, Akira Takahashi, Hiroshi Sawa, Yuiga Nakamura, Hatsumi Mori

    Nature Communications   15 ( 1 )   2024.04

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Mixed-stack complexes which comprise columns of alternating donors and acceptors are organic conductors with typically poor electrical conductivity because they are either in a neutral or highly ionic state. This indicates that conductive carriers are insufficient or are mainly localized. In this study, mixed-stack complexes that uniquely exist at the neutral–ionic boundary were synthesized by combining donors (bis(3,4-ethylenedichalcogenothiophene)) and acceptors (fluorinated tetracyanoquinodimethanes) with similar energy levels and orbital symmetry between the highest occupied molecular orbital of the donor and the lowest unoccupied molecular orbital of the acceptor. Surprisingly, the orbitals were highly hybridized in the single-crystal complexes, enhancing the room-temperature conductivity (10<sup>−4</sup>–0.1 S cm<sup>−1</sup>) of mixed-stack complexes. Specifically, the maximum conductivity was the highest reported for single-crystal mixed-stack complexes under ambient pressures. The unique electronic structures at the neutral–ionic boundary exhibited structural perturbations between their electron-itinerant and localized states, causing abrupt temperature-dependent changes in their electrical, optical, dielectric, and magnetic properties.

    DOI: 10.1038/s41467-024-47298-1

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    Other Link: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47298-1

  • Band transport evidence in PEDOT:PSS films using broadband optical spectroscopy from terahertz to ultraviolet region Reviewed

    Zijing Guo, Tetsu Sato, Yang Han, Naoki Takamura, Ryohei Ikeda, Tatsuya Miyamoto, Noriaki Kida, Makiko Ogino, Youtarou Takahashi, Naotaka Kasuya, Shun Watanabe, Jun Takeya, Qingshuo Wei, Masakazu Mukaida, Hiroshi Okamoto

    Communications Materials   5   26:1 - 26:13   2024.03

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1038/s43246-024-00451-1

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  • Destabilization of spin-Peierls phase via a charge-spin modulated Floquet state induced by intramolecular vibrational excitation Reviewed

    Daiki Sakai, Takashi Yamakawa, Hajime Ueda, Ryohei Ikeda, Tatsuya Miyamoto, Hiroshi Okamoto

    Communications Physics   7   40:1 - 40:10   2024.01

     More details

    Authorship:Corresponding author   Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1038/s42005-024-01524-w

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  • Melting of excitonic insulator phase by an intense terahertz pulse in Ta2NiSe5

    N. Takamura, T. Miyamoto, R. Ikeda, T. Kubo, M. Yamamoto, H. Sato, Y. Han, T. Ito, T. Sato, A. Nakano, H. Sawa, and H. Okamoto

    Physical Review Research   2024

     More details

    Authorship:Corresponding author   Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

  • Detecting Magnetoelectric Effect in a Metallic Antiferromagnet via Nonreciprocal Rotation of Reflected Light Reviewed

    Keito Arakawa, Takeshi Hayashida, Kenta Kimura, Ryusuke Misawa, Takayuki Nagai, Tatsuya Miyamoto, Hiroshi Okamoto, Fumitoshi Iga, Tsuyoshi Kimura

    Physical Review Letters   131   236702:1 - 236702:6   2023.12

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.236702

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  • Melting of excitonic insulator phase by an intense terahertz pulse in Ta$_2$NiSe$_5$

    Naoki Takamura, Tatsuya Miyamoto, Ryohei Ikeda, Tetsushi Kubo, Masaki Yamamoto, Hiroki Sato, Yang Han, Takayuki Ito, Tetsu Sato, Akitoshi Nakano, Hiroshi Sawa, and Hiroshi Okamoto

    arXiv   2309.05286:1 - 2309.05286:66   2023.09

     More details

    Authorship:Corresponding author   Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.48550/arXiv.2309.05286

  • Dynamical aspects of excitonic Floquet states generated by a phase-locked mid-infrared pulse in a one-dimensional Mott insulator Reviewed

    Takashi Yamakawa, Tatsuya Miyamoto, Daiki Sakai, Hiroshi Okamoto

    New Journal of Physics   25   093044:1 - 093044:20   2023.09

     More details

    Authorship:Corresponding author   Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1088/1367-2630/acf72a

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Misc

  • Advanced Spectroscopic Measurements of Carrier Dynamics in Organic Semiconductors

    宮本辰也, 大瀧貴史, 貴田徳明, 岡本博, 岡本博

    計測と制御   60 ( 3 )   2021

     More details

  • Observation of ultrafast spin-relaxation and magnon precession dynamics in photoexcited states of a cuprate Mott insulator

    54 ( 9 )   459 - 473   2019.09

     More details

  • Emission of Terahertz Electromagnetic Waves by Femtosecond Laser Pulse Irradiation in Solids and Its Application to Materials Science

    貴田徳明, 宮本辰也, 岡本博, 岡本博

    日本物理学会誌   74 ( 5 )   2019

     More details

  • Ultrafast insulator-metal transition induced by a terahertz pulse

    山川大路, 宮本辰也, 岡本博, 岡本博

    応用物理   88 ( 2 )   2019

     More details

  • 固体物理〈高強度テラヘルツ・赤外パルスが拓く非平衡物性〉III.テラヘルツパルスによる応答 テラヘルツパルスによる電子型誘電体の超高速分極制御とその機構の解明

    宮本辰也, 高橋聡

    54 ( 11 )   2019

     More details

  • Ultrafast polarization control by a terahertz and optical pulse in electronic-type ferroelectrics

    49 ( 4 )   279 - 298   2014.04

     More details

  • Melting of excitonic insulator phase by an intense terahertz pulse in Ta$_2$NiSe$_5$

    Naoki Takamura, Tatsuya Miyamoto, Ryohei Ikeda, Tetsushi Kubo, Masaki Yamamoto, Hiroki Sato, Yang Han, Takayuki Ito, Tetsu Sato, Akitoshi Nakano, Hiroshi Sawa, Hiroshi Okamoto

    2023.09

     More details

    In this study, the optical response to a terahertz pulse was investigated in
    the transition metal chalcogenide Ta$_2$NiSe$_5$, a candidate excitonic
    insulator. First, by irradiating a terahertz pulse with a relatively weak
    electric field (0.3 MV/cm), the spectral changes in reflectivity near the
    absorption edge due to third-order optical nonlinearity were measured and the
    absorption peak characteristic of the excitonic phase just below the interband
    transition was identified. Next, by irradiating a strong terahertz pulse with a
    strong electric field of 1.65 MV/cm, the absorption of the excitonic phase was
    found to be reduced, and a Drude-like response appeared in the mid-infrared
    region. These responses can be interpreted as carrier generation by exciton
    dissociation induced by the electric field, resulting in the partial melting of
    the excitonic phase and metallization. The presence of a distinct threshold
    electric field for carrier generation indicates exciton dissociation via
    quantum-tunnelling processes. The spectral change due to metallization by the
    electric field is significantly different from that due to the strong optical
    excitation across the gap, which can be explained by the different melting
    mechanisms of the excitonic phase in the two types of excitations.

    arXiv

    researchmap

    Other Link: http://arxiv.org/pdf/2309.05286v1

  • Synthesis and characterization of single crystalline samples of the Kitaev spin liquid candidate α-RuCl<sub>3</sub> by the sublimation method

    難波隆一, 今村薫平, 池内萌, 出倉駿, 森初果, 宮本辰也, 岡本博, 村山陽奈子, 笠原裕一, 松田祐司, 石原滉大, 橋本顕一郎, 芝内孝禎

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   78 ( 1 )   2023

     More details

  • 中赤外パルスによる水素結合型分子性強誘電体の超高速分極制御 ―第二高調波発生とそのサイドバンド放射を利用した分極変化の検出―

    尤 仕佳, 宮本 辰也, 山川 貴士, 李 沄昍, 堀内 佐智雄, 岡本 博

    78 ( 2 )   2023

     More details

    Language:Japanese   Publishing type:Research paper, summary (national, other academic conference)  

  • テラヘルツ-可視広帯域分光によるPEDOT/PSSのキャリア伝導の研究 -ドルーデ応答と振動吸収-

    郭紫荊, 韓陽, 髙村直幹, 佐藤鉄, 宮本辰也, 貴田徳明, 荻野槙子, 高橋陽太郎, 衛慶碩, 向田雅一, 岡本博

    78 ( 1 )   2023

     More details

    Language:Japanese   Publishing type:Research paper, summary (national, other academic conference)  

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Presentations

  • Melting of the Excitonic Insulator Phase in Ta2NiSe5 by Terahertz Electric-Field or Optical Excitation Using Femtosecond Reflection Spectroscopy Invited International conference

    Tatsuya Miyamoto

    Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena 2024(PIPT8)  2024.06  Theo Rasing

     More details

    Event date: 2024.06

    Language:English   Presentation type:Oral presentation (invited, special)  

    Venue:Nijmegen   Country:Netherlands  

  • 広帯域フェムト秒赤外反射分光による励起子絶縁体のテラヘルツ電場誘起金属化の研究 Invited

    宮本辰也

    非平衡固体物性の最前線  2023.11  辻直人 (東大), 高吉慎太郎 (甲南大), 村上雄太 (理研), 鈴木剛 (東大), 内田健人 (京大)

     More details

    Event date: 2023.11

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (invited, special)  

    Venue:東京大学   Country:Japan  

  • Ultrafast control of physical properties in organic molecular compounds by using an intense terahertz electric-field pulse Invited

    Tatsuya Miyamoto

    2023.09 

     More details

    Event date: 2023.09

    Language:English   Presentation type:Symposium, workshop panel (nominated)  

    Country:Japan  

  • Oligomer-based conductors modeling the doped PEDOT family International conference

    Tomoko Fujino, Kota Onozuka, Tatsuya Miyamoto, Hiroshi Okamoto, Toshikazu Nakamura, Hatsumi Mori

    International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM)   2024.09 

     More details

    Event date: 2024.09

    Language:English   Presentation type:Oral presentation (general)  

    Country:United States  

  • Expanding conjugate area in mixed-stack complex at the neutral–ionic boundary

    2024.09 

     More details

    Event date: 2024.09

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

    Country:Japan  

  • Optical pump-terahertz probe spectroscopy of an excitonic insulator Ta2NiSe5: Excitation photon energy dependence of the melting of the exciton condensed state

    Y. Han, H. Sato, T. Miyamoto, R. Ikeda, A. Nakano, H. Sawa, H. Okamoto

    2024.09 

     More details

    Event date: 2024.09

    Language:English   Presentation type:Oral presentation (general)  

    Country:Japan  

  • 励起子絶縁体Ta2NiSe5の光ポンプ-広帯域光反射率プローブ分光〜中赤外共鳴励起による励起子凝縮状態融解のダイナミクス〜

    佐藤弘基, 韓陽, 宮本辰也, 池田良平, 中埜彰俊, 澤博, 岡本博

    日本物理学会第79回年次大会  2024.09  日本物理学会(JPS)

     More details

    Event date: 2024.09

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

    Venue:北海道大学   Country:Japan  

  • 広帯域反射分光およびテラヘルツ時間領域分光によるn型ポリマーPBFDOのキャリア伝導の研究

    史一聡, 郭紫荊, 池田良平, 宮本辰也, 衛慶碩, 向田雅一, 岡本博

    日本物理学会第79回年次大会  2024.09  日本物理学会(JPS)

     More details

    Event date: 2024.09

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

    Venue:北海道大学   Country:Japan  

  • 高強度テラヘルツパルスによる一次元金属錯体の格子振動励起と第二高調波発生

    山本真毅, 柴田祐大, 宮本辰也, 池田良平, 高石慎也, 岡本博

    日本物理学会第79回年次大会  2024.09  日本物理学会(JPS)

     More details

    Event date: 2024.09

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

    Venue:北海道大学   Country:Japan  

  • 低次元モット絶縁体における高次高調波発生

    酒井大輝, 池田良平, 許明方, 長谷川達生, 宮本辰也, 笹川崇男, 岡邦彦, 伊藤利充, 岡本博

    日本物理学会第79回年次大会  2024.09  日本物理学会(JPS)

     More details

    Event date: 2024.09

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

    Venue:北海道大学   Country:Japan  

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Awards

  • Inoue Research Award for Young Scientists

    2023.02   Inoue Foundation for Science   Development of ultrafast nonlinear optical responses by terahertz electric field pulses

     More details

    Award type:Award from publisher, newspaper, foundation, etc.  Country:Japan

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Scientific Research Funds Acquisition Results

  • 強相関系絶縁体におけるテラヘルツパルス誘起相転移

    Grant number:20K03801  2020.04 - 2023.03

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    宮本 辰也

      More details

    Grant amount:\4290000 ( Direct Cost: \3300000 、 Indirect Cost:\990000 )

    強相関系物質では、光誘起絶縁体―金属転移をはじめとして高効率・超高速の光誘起相転移現象が見出されており、将来の光スイッチングデバイスへの応用が期待されている。この現象は、学術的にも、光物性や非平衡物理の新しいトピックスとして、近年盛んに研究されている。しかし、この方法では必然的に系の温度上昇が生じ、基底状態への回復に数十ピコ秒の時間を要するため、光スイッチとしての高速性が失われる。この問題を解決するために、申請者はテラヘルツパルスに注目した。テラヘルツパルスは可視光よりも約三桁光子エネルギーが小さいため、温度上昇の効果を抑えることができる。
    本研究では、まず、有機非線形光学結晶であるDSTMSを利用することによって、最大で3 MV/cmを超える電場強度を持つテラヘルツパルスを発生させることに成功した。次に、発生させたテラヘルツパルスを一次元モット絶縁体であるET-F2TCNQに照射した後の反射率スペクトル変化を測定した。テラヘルツパルスの電場強度が小さい場合(0.3 MV/cm)、先行研究ですでに報告した通り、三次の非線形光学効果に起因する反射率変化のみが現れた。一方、2.8 MV/cmまで電場強度を増強した場合は、モットギャップの反射率が減少し、低エネルギー側で反射率が増大するという結果が得られた。これは、金属状態を表すドルーデ応答の特徴であり、モット絶縁体-金属転移が生じていることを意味する。また、金属化がテラヘルツ電場強度に対して閾値的に生じることを明らかにした。これは、テラヘルツパルスによるモット絶縁体-金属転移が、強電場による量子トンネル効果によるキャリア生成に起因したものであることを示唆する結果である。

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  • Fast and Efficient Control of Polarization in Hydrogen-Bonded Dielectrics by Intense Terahertz Pulses

    Grant number:18K13476  2018.04 - 2020.03

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Early-Career Scientists  Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    Miyamoto Tatsuya

      More details

    Grant amount:\4160000 ( Direct Cost: \3200000 、 Indirect Cost:\960000 )

    In this work, we have successfully generated ultra-intense terahertz pulses with an electric field amplitude of 2.6 MV/cm using an organic nonlinear optical crystal. We have demonstrated that macroscopic polarization generation and polarization modulation in sub-picoseconds are possible by using intense terahertz pulses on hydrogen-bonded organic molecular dielectrics, such as a croconic acid. By analyzing the optical spectral changes under terahertz electric field, it is found that the change in the spatial distribution of the π-electron system plays a more important role in the polarization change than the proton displacements that form hydrogen bonds.

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  • Clarification of the electronic dynamics of photoinduced phase transitions in correlated systems

    Grant number:16K17721  2016.04 - 2018.03

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)  Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    Miyamoto Tatsuya

      More details

    Grant amount:\4030000 ( Direct Cost: \3100000 、 Indirect Cost:\930000 )

    In this work, we clarified electronic dynamics after photoexcitation in correlated systems, Mott insulators and organic charge transfer complexes, by performing pump-probe spectroscopy with a high time resolution by using an ultrafast pulse generated from a self-produced noncolinear optical parametric amplifier. Especially, we succeeded in real-time observation of charge-spin dynamics such as generation of magnetic polarons and coherent oscillations related with two-magnon excitations.

    researchmap

  • 強相関電子系の光誘起相転移における電子ダイナミクスの実時間観測

    Grant number:15H06130  2015.08 - 2016.03

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    宮本 辰也

      More details

    Grant amount:\1430000 ( Direct Cost: \1100000 、 Indirect Cost:\330000 )

    強相関系物質では、光誘起絶縁体―金属転移をはじめとして高効率・超高速の光誘起相転移現象が見出されており、将来の光スイッチングデバイスへの応用が期待されている。学術的にも、光物性や非平衡物理の新しいトピックスとして、近年盛んに研究されている。しかし、通常汎用的に使われている100fsクラスのレーザーを用いた過渡分光では光誘起相転移現象において最も重要な光励起直後の電子系の変化を捉えることはできず、より高い時間分解能の過渡分光測定が求められている。本研究では、非同軸オプティカルパラメトリックアンプ(NOPA)を自作して、それを利用したポンプ―プローブ分光を行うことで、強相関系の光誘起相転移における電子ダイナミクスを解明することを目的とした。
    自作したNOPAのシグナル光のチャープをチャープミラー対と石英板を利用して補正することで、7fsの時間幅を持つ可視超短パルス光を得ることに成功した。このパルス光を利用した時間分解能10 fsのポンプ―プローブ分光を行うことによって、二次元モット絶縁体である銅酸化物Nd2CuO4の光キャリアダイナミクスの初期過程を調べた。
    その結果、約18fsの時間スケールで光キャリアが磁気ポーラロンへと変化することが明らかとなった。また、反射率変化には、マグノンに対応するようなコヒーレント振動が観測された。これは、光キャリアの緩和にはマグノンが重要な役割を果たしていることを意味する。さらに、励起光子密度を増大させると金属状態が生成するが、その緩和時間が10fs~40fsであることが分かった。励起光子密度を大きくすると緩和時間が速くなることから、金属状態の緩和はオージェ再結合によるものであると結論づけた。このように、10fsのポンプ―プローブ分光を行うことで、二次元モット絶縁体の光キャリアダイナミクスの初期過程を明らかにしたことが、本研究の成果である。

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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

    Grant number:13J06679  2013.04 - 2015.03

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    宮本 辰也

      More details

    Grant amount:\2200000 ( Direct Cost: \2200000 )

    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。

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Teaching Experience

  • 非線形光学特論

    2024.10 Institution:Nagoya Institute of Technology

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    Level:Postgraduate  Country:Japan

  • 物理工学序論

    2024.05 Institution:Nagoya Institute of Technology

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    Level:Undergraduate (specialized)  Country:Japan

  • 力学

    2024.04 Institution:Nagoya Institute of Technology

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    Level:Undergraduate (liberal arts)  Country:Japan

  • 電磁気学

    2023.10 Institution:Nagoya Institute of Technology

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  • 物理工学実験第一

    2015 Institution:The University of Tokyo

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Committee Memberships

  • 日本物理学会   領域5運営委員  

    2020.10 - 2021.09   

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