【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】16K05397 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光誘起状態変化 / 光誘起相転移 / 分子性結晶 / 薄片試料 / 光誘起ダイナミクス / 時間分解分光 / 光機能性物質 / スピンクロスオーバー錯体 / 光学スペクトル / 時間分解分光測定 / 光誘起スピン状態変化 / 分子性固体 / 光機能素子 / スピンクロスオーバー現象 / 分子性導体 / 電荷整列 / 光物性 / 強相関エレクトロニクス

【研究成果の概要】

特に分子性結晶固体の薄片試料を用い、外場を制御した基での光誘起状態変化の様子を調べる事で光機能性物質の探索設計を目指し、メカニズムの解明と共に物性評価方法の確立を試みた。
金属絶縁体相転移を示す分子性導体結晶の電子及び分子内振動スペクトル測定をバルクおよび薄片試料で比較した。両者は定性的に良く一致し、薄片を用いる事で簡便かつ正確な物性評価が可能だとわかった。薄片試料を用いる事で時間分解分光の定量的な解析が容易になりダイナミクスを詳細に報告する事が出来た。
また、励起波長に依存した光誘起状態という新しい光誘起状態変化がスピンクロスオーバー錯体複合試料で起こる事を光学的手法で確認する事に成功した。

【研究の社会的意義】

本研究課題の成果により、分子性結晶固体の薄片試料の物性評価手法が確立し、今後様々な類似の結晶試料に適用していける事が分かった。これまでバルク試料を用いる事でしか物性評価をする事が出来なかったが、今後は透過配置での簡便な分光測定を行う事が出来る事になる為、物性評価の期間短縮かつより高度な測定に挑戦する事が出来るようになると思われる。また、新規な光誘起現象を確認出来た事から、今後はそのメカニズム解明を続ける事で、新規光機能性物質の開発指針の確立に繋がると考える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】25287080 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

強相関電子系 / 分子性有機導体 / 電荷ガラス / 分子性固体 / 強相関系 / 誘電体 / 光物性 / 分子性導体 / 超伝導 / モット絶縁体 / 電荷秩序 / 相分離

【研究成果の概要】

本研究では，強相関電子系分子性導体に特徴的な電荷-スピン-格子自由度の複合的結合による“やわらかい強相関電子・格子系”で実現する新しい非線形電子誘電物性の創出，解明を目指した実験研究を行った． その結果，電子が配列秩序化した電荷秩序絶縁体状態（電荷固体），融解・液体化した良電気伝導状態（電荷液体）に加えて，電子が極めて遅い時間スケールのダイナミクスを有し，不均質に凍結した新しい電子状態（電荷ガラス）を，電荷秩序絶縁体転移（電子固体‐液体転移）の近傍に発見した．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】25247049 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光物性 / フェムト秒レーザー / 誘電体物性 / テラヘルツ分光 / 分子性固体 / テラヘルツ電磁波 / 有機強誘電体 / フェムト秒レーザー分光

【研究成果の概要】

分子内あるいは分子間のπ電子の移動が分極の起源である電子型有機強誘電体（TTF-CA、α-(ET)2I3、クロコン酸）を対象とし、テラヘルツ電場パルスによるサブピコ秒の強誘電分極変調に初めて成功した。また、TTF-CAの常誘電相にテラヘルツ電場を印加することにより、サブピコ秒の時間で強誘電相の約20%の巨大分極を誘起できることを明らかにした。このような高速高効率の分極応答は、電子型誘電体に特有のものであることを示した。本研究で実証したテラヘルツパルスによる分極制御法は、高速の光変調や光スイッチに応用できるものであり、今後、基礎、応用両面からの研究の進展が期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】35,100千円 (直接経費: 27,000千円、間接経費: 8,100千円)

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】18654051 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光物性 / 物性実験 / 分子性固体 / 光誘起相転移

【研究成果の概要】

本研究では、申請者らの研究によって光励起状態での構造変化が大きいことが予測されている電子-格子強結合系物質や有機錯体結晶を中心に、光励起によって弾性特性等の力学特性に変化を示す物質探索を行うことを目的としている。またこの目的達成の為に、申請者らが開発し実用レベルに到達しつつある、パルスX線発生法(SOR光)と同期光励起の組み合わせ技術を利用して、探索のための測定装置試作とデモ実験を試行することも重要な目的としている。本年度は強い電子-格子結合が予測される新しい物質である高濃度カルシウムドープチタン酸バリウム結晶を準備し、本格的な物質特性の評価を行った。測定として光励起の無い状態で電場誘起による結晶歪み効果を測定し、現在実用に供されているPb含有型セラミックスを遥かに凌駕する巨大な電場誘起歪み効果を確認した。これは緊急性を持った応用上も重要な発見である為、本年度はこの物質探索部分に集中した研究展開を行った。その結果、カルシウム濃度が30%超までの単結晶の作製に成功するとともに、量子揺らぎを伴う特異な温度-組成相図や、370K-2Kの非常に広範な温度域で、温度依存性、周波数依存性をほとんど示さない大きな誘電応答など、数々の特異な物性を発見することが出来た。これらの結果を取りまとめて投稿し、論文として公表した。さらに光誘起で大きな格子歪みの発生が期待できる有機結晶の探索も行い、幾つかの物質で候補を発見し、その特性の研究も実施した。この結果も現在論文にとりまとめ一部は既に公表され、一部は投稿中である。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)