|
所属学科・専攻等 |
物理工学科
|
|
職名 |
准教授 |
|
連絡先 |
|
|
外部リンク |
|
出身学校
学外略歴
-
名古屋工業大学 大学院工学研究科 工学専攻 物理工学系プログラム応用物理分野 准教授
2023年10月 - 現在
-
東京大学 大学院新領域創成科学研究科 日本学術振興会特別研究員 DC１
2013年04月 - 2015年03月
国名：日本国
-
東京大学 大学院新領域創成科学研究科 助教
2015年04月 - 2023年09月
国名：日本国
論文
-
Terahertz radiation by quantum interference of excitons in a one-dimensional Mott insulator 査読あり
Tatsuya Miyamoto, Akihiro Kondo, Takeshi Inaba, Takeshi Morimoto, Shijia You, Hiroshi Okamoto
Nature Communications 14 ( 1 ) 6229:1 - 6229:11 2023年10月
担当区分：筆頭著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：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. -
Higher conductivity in doped ethylenedioxythiophene (EDOT) dimers with chalcogen-substituted end groups 査読あり
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年08月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：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
-
Two-step growth of high-quality single crystals of the Kitaev magnet α−RuCl3 査読あり 国際共著
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年07月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevmaterials.8.074404
その他リンク： 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 査読あり
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年04月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：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. -
Band transport evidence in PEDOT:PSS films using broadband optical spectroscopy from terahertz to ultraviolet region 査読あり
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年03月
-
Destabilization of spin-Peierls phase via a charge-spin modulated Floquet state induced by intramolecular vibrational excitation 査読あり
Daiki Sakai, Takashi Yamakawa, Hajime Ueda, Ryohei Ikeda, Tatsuya Miyamoto, Hiroshi Okamoto
Communications Physics 7 40:1 - 40:10 2024年01月
-
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年
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
-
Detecting Magnetoelectric Effect in a Metallic Antiferromagnet via Nonreciprocal Rotation of Reflected Light 査読あり
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年12月
-
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年09月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
-
Dynamical aspects of excitonic Floquet states generated by a phase-locked mid-infrared pulse in a one-dimensional Mott insulator 査読あり
Takashi Yamakawa, Tatsuya Miyamoto, Daiki Sakai, Hiroshi Okamoto
New Journal of Physics 25 093044:1 - 093044:20 2023年09月
MISC
-
銅酸化物モット絶縁体の光励起状態における超高速スピン緩和とマグノン歳差運動の観測
宮本 辰也, 石原 純夫, 岡本 博
固体物理 54 ( 9 ) 459 - 473 2019年09月
-
フェムト秒レーザーパルス励起によるテラヘルツ波放射とその物性研究への応用
貴田徳明, 宮本辰也, 岡本博, 岡本博
日本物理学会誌 74 ( 5 ) 2019年
-
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
固体物理 54 ( 11 ) 2019年
-
テラヘルツ･光パルスによる電子型誘電体の超高速分極制御 (〈分子性固体の新物性・新機能〉特集号) -- (分光・計測)
岡本 博, 宮本 辰也, 山川 大路
固体物理 49 ( 4 ) 279 - 298 2014年04月
-
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年09月
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. -
キタエフスピン液体候補物質α-RuCl<sub>3</sub>のsublimation法による単結晶試料合成と特性評価
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年
-
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
日本物理学会講演概要集(CD-ROM) 78 ( 2 ) 2023年
記述言語：日本語 掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（全国大会，その他学術会議）
-
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
日本物理学会講演概要集(CD-ROM) 78 ( 1 ) 2023年
記述言語：日本語 掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（全国大会，その他学術会議）
講演・口頭発表等
-
Tatsuya Miyamoto
Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena 2024（PIPT8） 2024年06月 Theo Rasing
開催年月日： 2024年06月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：Nijmegen 国名：オランダ王国
-
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 招待あり
宮本辰也
非平衡固体物性の最前線 2023年11月 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)
開催年月日： 2023年11月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：東京大学 国名：日本国
-
Tatsuya Miyamoto
2023年09月
開催年月日： 2023年09月
記述言語：英語 会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）
国名：日本国
-
Oligomer-based conductors modeling the doped PEDOT family 国際会議
Tomoko Fujino, Kota Onozuka, Tatsuya Miyamoto, Hiroshi Okamoto, Toshikazu Nakamura, Hatsumi Mori
International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM) 2024年09月
開催年月日： 2024年09月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
国名：アメリカ合衆国
-
中性–イオン性の境界領域における交互積層型錯体の共役系拡張効果
藤野智子，大塚尚哉，鬼頭俊介，有馬孝尚，宮本辰也，岡本博，椴山儀恵，森初果
第18回分子科学討論会 2024年09月 分子化学会
開催年月日： 2024年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：京都大学 国名：日本国
-
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年09月
開催年月日： 2024年09月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
国名：日本国
-
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年09月 日本物理学会（JPS）
開催年月日： 2024年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：北海道大学 国名：日本国
-
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年09月 日本物理学会（JPS）
開催年月日： 2024年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：北海道大学 国名：日本国
-
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年09月 日本物理学会（JPS）
開催年月日： 2024年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：北海道大学 国名：日本国
-
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年09月 日本物理学会（JPS）
開催年月日： 2024年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：北海道大学 国名：日本国
受賞
科研費（文科省・学振）獲得実績
-
強相関系絶縁体におけるテラヘルツパルス誘起相転移
研究課題/領域番号：20K03801 2020年04月 - 2023年03月
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
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
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。 -
高強度テラヘルツパルスによる水素結合型誘電体の高速・高効率分極制御
研究課題/領域番号：18K13476 2018年04月 - 2020年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究 若手研究
宮本 辰也
配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）
本研究では、有機非線形光学結晶を用いて2.6 MV/cmの電場振幅を持つ超高強度テラヘルツパルスを発生させることに成功した。クロコン酸などの水素結合型有機分子性誘電体に高強度のテラヘルツパルスを照射することによって、サブピコ秒の巨視的分極生成・分極変調が可能であることを実証した。テラヘルツパルス照射時の光学スペクトル変化を解析することによって、水素結合を形成するプロトンの変位よりも、π電子系の空間分布の変化の方が分極の変化に重要な役割を果てしていることを明らかにした。
-
研究課題/領域番号：16K17721 2016年04月 - 2018年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 若手研究(B)
宮本 辰也
配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）
本研究では、自作した非同軸オプティカルパラメトリックアンプから発生させた超短パルス光を利用した高時間分解能のポンプ―プローブ分光測定を行うことで、強相関電子系であるモット絶縁体や有機電荷移動錯体における光励起後の電子ダイナミクスを解明した。特に、二次元モット絶縁体であるNd2CuO4において、磁気ポーラロンの生成や2マグノン励起に関わるコヒーレント振動といった電荷・スピンダイナミクスを実時間観測することに成功した。
-
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
研究課題/領域番号：15H06130 2015年08月 - 2016年03月
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
配分額：1430000円 （ 直接経費：1100000円 、 間接経費：330000円 ）
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。 -
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
研究課題/領域番号：13J06679 2013年04月 - 2015年03月
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
配分額：2200000円 （ 直接経費：2200000円 ）
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。
担当経験のある授業科目(学外)
-
非線形光学特論
2024年10月 - 現在 機関名：名古屋工業大学
科目区分：大学院専門科目 国名：日本国
-
物理工学序論
2024年05月 機関名：名古屋工業大学
科目区分：学部専門科目 国名：日本国
-
力学
2024年04月 - 現在 機関名：名古屋工業大学
科目区分：学部教養科目 国名：日本国