Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

励起子 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 吸収イメージング / 周波数コム / 光物性 / 高密度励起現象 / レーザー分光

励起子ライマン分光法を用いて、歪誘起トラップ中にトラップされた亜酸化銅中の1sパラ励起子の世界初の吸収イメージングに、励起子温度7Kにおいて成功した。また、励起子内部遷移の共鳴エネルギーの印加応力依存性を理論的に計算可能とし、実験結果との対応付けを行った。また、この中赤外分光法を希釈冷凍機に対して適用する実験系を完成させ、100mK台の量子縮退パラ励起子の吸収イメージングを取得することに成功した。さらに、2台のフェムト秒モード同期チタンサファイアレーザーを構築し、超高精度な光周波数コムとして完成させることで、固体の精密分光の実現への道筋をつけた。

カーボンナノチューブ / 非線形光学応答 / レーザー分光 / 光スイッチ / 励起子

半導体カーボンナノチューブの光学的性質は、強い振動子強度と大きな束縛エネルギーを持つ一次元励起子に支配されており、大きな三次光学非線形性の発現が期待される。本研究では、高度に孤立化させた半導体単層ナノチューブにフェムト秒過渡吸収分光を適用し、コヒーレント非線形光学応答のスペクトルを詳細に測定した。その結果、低次元半導体の励起子遷移近傍でしばしば観測される光シュタルク効果に加え、励起子-励起子散乱に基づく新しい機構のコヒーレント非線形光学応答を見出した。

励起子 / 超流動 / レーザー分光

炭酸ガスレーザーおよび近年開発が進んでいる量子カスケードレーザーを活用し、亜酸化銅1sパラ励起子の中赤外波長域に存在する内部量子遷移を用いた高感度・高波長分解能検出法を開発した。この検出法により、1sパラ励起子の高密度励起時に生じる励起子間の衝突が励起子の消失につながり、さらにその衝突断面積が当初想定されていたものより桁違いに大きく、低温において発散型となることを見出した。このことにより、液体ヘリウム4を用いた励起子の冷却では、励起子ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)の臨界密度が高く励起子の消失レートが高すぎるため、BECが安定にならない可能性が高まった。そこで、液体ヘリウム3を用いたサブケルビン領域の冷却実験に移行し、結晶内に3次元トラップした1s パラ励起子の高空間分解能発光測定の実現、および高密度励起による結晶内の熱発生の影響について数値計算による検討を行った。