岩井 伸一郎

キャリアエンベロープ位相(CEP)を制御した単一サイクルの赤外光パルス（パルス幅内に、光電場の振動の一周期しか含まないパルス。中心波長1.7μmの場合は、パルス幅5 フェムト秒(fs)に相当）を発生し、それを用いたポンププローブ実験によって、光による固体の伝導性や磁性の変化を素過程から理解する。時間的に変化する電（磁）場である光が、固体中の多体電子を励振させ、巨視的な物質変換へと導く様子を、電子の位相まで含めて理解することによって、光による物質制御の新しいフェーズを開拓する。 光によって物質の性質を、自由自在に変化させること、言い換えれば、好きな時間に、好きな場所に、好きな物質を作り出すことは、光科学の一つの夢と言ってよい。遷移金属酸化物や有機分子結晶などの固体物質における光誘起絶縁体－金属転移や光誘起磁気転移（図1(a)）は、その重要な戦略として期待されている。しかし、 光と物質の相互作用の本質を捉えようとした時、光電場によって高周波（～1015Hz）の電子分極が誘起された後、電子間や電子－格子間の相互作用を経て物質の変化がどのように進行するのかを理解するためには、それらの相互作用の時間スケールである数フェムト秒領域での測定が必要となる。さらに、時間的に変化する電場である光電場に対して、電子がどのよう追随するのかを、位相も含めて実時間軸上でとらえ切るためには、光電場の位相（キャリア－エンベロープ位相；CEP(図2(b))）を固定させた、単一サイクルに近い光パルスを用いることが必須となる。このような極限的な極超短パルス光を用いたアプローチは、「光とは何か？」「光と物質の相互作用とはなにか？」という根源的な問いに対する答えを与える直接的な方法と言える。本研究では、赤外単一サイクルCEP制御光（パルス幅5 フェムト秒、波長1-2.3μm）を用いたポンププローブ実験により、瞬時超高強電場（>7x107V/cm）が駆動する固体（遷移金属酸化物、有機分子結晶）中の多電子系のダイナミクス(図1(b))を捉える。光と凝縮系（固体）物質の相互作用の理解に基づき、多電子系における光量子エレクトロニクスの展開と応用を目指す。

光電場の振動を数周期分しか含まない極短パルス光（可視～中赤外、テラヘルツ）を用いて、光と物質の相互作用の中でも、最も劇的で複雑な現象”光誘起相転移現象”の解明に挑みます。光が直接あるいは、相互作用を介してドライブする電荷、スピン、格子の素過程を明らかにし、さらに、強相関電子系物質の電子的性質を光で自由自在に変化させる方法への道を拓き、光でのみ可能な物質相の創成や光源開発の方向性を与える成果を目指します。

有機化合物における超高速巨大テラヘルツ応答に関する研究

本研究では二次元有機導体(BEDT-TTF)₂Xに対して、圧力印加、顕微下における超高速測定法を駆使し、光誘起絶縁体－金属転移の基本的な機構の理解を目指す。

高感度と高速性(100フェムト～1ピコ秒)を併せ持つ光スイッチングの動作原理として、強相関二次元有機導体(BEDT-TTF)₂X(X; カウンター陰イオン)における光誘起絶縁体－金属転移を実現する。

強相関ナノ電子構造の光誘起協同現象による超高速スイッチング