【研究領域課題番号】20K03811 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

非平衡 / 時間結晶 / 超伝導 / 光物性 / レーザー

【研究成果の概要】

昨年度に引き続き、固体中での時間結晶の実現、およびそれを用いたレーザー周波数の下方変換技術の開発に向けて解析を行なった。解析の対象としては、モット絶縁体を記述する電子系のモデルであるファリコフ・キンボール(FK)模型を扱った。この模型は、非平衡動的平均場理論の範囲で数値的に厳密に解析できることが知られている。FK模型に周期的な振動電場を加えたときのダイナミクスを計算したところ、モット絶縁体相において駆動電場とは異なる周波数で振動する電流成分が存在することがわかった。その周波数は相互作用パラメーターに一致することがわかり、振動電場の周波数には依存しない。様々な相互作用の強さや駆動電場の振幅、周波数について数値計算を行い、非整合な周波数の振動が現れる条件を調べた。
関連するテーマとして、時間に周期的な光電場によって駆動された超伝導体において、別の周波数の光を入射させた時に三次高調波が増幅する現象について解析を行なった。この現象は5次の非線形効果によって理解することができる。BCS近似に基づいて対応する5次の非線形感受率を評価し、共鳴点で最も速く発散する寄与を抜き出した。その結果、ヒッグスモードの自己相互作用や光との高次の非線形結合を通して3次高調波の強度を共鳴的に変調させることができることがわかった。その他、多バンド超伝導体に現れるレゲットモードを振動電場に関する線形応答の範囲で観測できる可能性を明らかにする研究や、量子開放系における超伝導相の集団励起モードに関する研究を行なった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】生体医工学・生体材料学

【研究領域課題番号】17K01385 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

医用画像 / バイオイメージング / 非破壊検出 / レーザ / 蛍光 / 指紋 / 法科学 / 生物・生体工学 / 光物性

【研究成果の概要】

犯罪捜査の重要な証拠となる指紋について、様々な条件で保存された指紋の蛍光スペクトルの時間変化を定量的に評価し、指紋の付着時期の推定が可能かを検討した。最大2年間保存した指紋の蛍光スペクトルを測定し劣化係数を求めたところ、保存環境ごとに劣化係数に違いが表れ、指紋の付着時期の推定の可能性を示すことができた。さらに、レーザとハイパースペクトルイメージャを用いることで、古い指紋を可視化することができた。また、2つの重なった指紋を統計的手法を用いて分離することに成功し、指紋の活用範囲を広げることができた。加えて、指紋成分を分析し、指紋が経時変化するメカニズムの一端を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】16K13829 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光電子分光 / 超伝導 / レーザー / 非平衡物性 / 非平衡物理 / 時間分解光電子分光 / 高温超伝導体 / 物性実験 / 光物性

【研究成果の概要】

銅酸化物や鉄系超伝導体では、キャリア量によって、純粋な超伝導状態から、超伝導が擬ギャップ状態や電荷・スピン密度波と混在する特殊な状態まで実現するため、自発的対称性の破れに伴う励起モードを研究する格好の舞台を提供してくれる。我々は波数分解したスペクトルが得られる時間分解ARPESによる電子系ダイナミクスを研究した。超伝導とは無関係に長時間の緩和成分が観察され得ることを示し、「遅い緩和＝超伝導の再構成」の構図そのものを再検討する必要性を見出した。また、pump光の強度によって緩和時間が大きく変化することを見出し、これまでの実験結果の食い違いを説明した。

【研究の社会的意義】

液体窒素温度を超える高い臨界温度を示す超伝導体が約30年前銅酸化物において発見れて以来、銅酸化物高温超伝導体は物性研究の対象として長らく主役を担ってきた。それにも関わらず、高い超伝導臨界温度が生じる機構に関しては未だ統一した見解が得られていない。 超伝導は、伝導を支配する電子が多数の対を組むことで安定化し、背景にある格子振動や不純物による散乱を受けることなく電流を流す特異な電子状態である。超伝導の発現機構を解明する上で、電子同士を対として結びつける”のり”を同定することが重要であり、Bi2212の時間分解ARPES研究で見出した電子系ダイナミクスの理解により応用研究への波及が期待される。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)

【研究分野】マイクロ・ナノデバイス

【研究領域課題番号】16310095 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロリアクター / 光触媒 / 内分泌かく乱物質 / アルキル化 / 光化学反応 / 不斉反応 / レーザー / 酸化チタン / 環境技術 / 光源技術 / マイクロ・ナノデバイス / 光物性 / 表面・界面物性 / 光不斉合成 / 光触媒反応 / 二酸化チタン / 発光ダイオード

【研究成果の概要】

光源と反応場の特徴を有効に組み合わせたマイクロ光化学プロセスの開発を目指し、光不斉合成、光触媒の酸化、還元力を用いた有機反応等をモデル系として、光反応に最適化したマイクロリアクターを設計、高収率、高選択率反応プロセスの実現を目的に研究を進めた。
まずマイクロリアクターを用いた光不斉増感反応の実効性の検証を試みた。(Z)-シクロオクテンの光増感エナンチオ区別異性化反応、および(R)-(+)-リモネンへのメタノール極性付加反応をマイクロリアクター中とバッチ反応容器中で行ったところ、バッチ反応容器に比べマイクロリアクター中では極めて短い滞留時間で高い収率が達成された。またマイクロリアクター中でフロー条件を制御することにより、副反応を誘起するラジカルの生成が抑制され、反応の選択性が向上することが明らかとなった。
マイクロリアクターの流路内に酸化チタンを担持させ、光触媒の酸化力を用いた環境汚染物質の分解、光触媒によるニトロ基の還元などの反応を行わせると、極めて短時間に高い収率が得られた。光源としてのUV-LEDの利用は装置全体の小型化、フォトンコスト低減に極めて有用であり、光触媒担持マイクロリアクターと組み合わせると、フォトン効率もバッチ系に比べ1桁以上高くなることが見出された。またアミンのアルキル化の研究では、通常のバッチ反応系では進行しない、あるいは事実上観察できないほどに効率の低い反応が、比界面積の極めて高いマイクロリアクターでは発現することが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】7,800千円 (直接経費: 7,800千円)