51探花

【本学研究者情报】

〇大学院理学研究科物理学専攻　教授　岩井伸一郎

【発表のポイント】

• 赤外光を照射した瞬间(十兆分の一秒程度)に、ナノ分极^(注1)（ナノサイズの微小な分极领域）が増强することを発见した。
• この発见は、テラヘルツ分光技术を駆使したナノ分极の検出法を発见したことにより可能になった。
• さらなる超高周波（ペタヘルツ）(5骋周波数より十万倍以上も高速)の电気デバイスの动作原理となる可能性が期待できる。

【概要】

高速通信の需要が高まる中、现在のギガ（十亿）ヘルツ駆动エレクトロニクスをはるかに超えるペタ（千兆）ヘルツの电子操作技术の开拓が期待されています。そのような超高周波の电子応答を可能にする量子物质（电子の量子多体効果^(注2)によって电気伝导性や磁気的性质が决まる物质）の研究が世界中で进む中、电子型强诱电体^(注3)は、诱电体メモリの材料として注目されています。东北大学大学院理学研究科の岩井伸一郎教授、伊藤弘毅助教らのグループは、有机电子型强诱电体において、物质中のナノ分极がフェムト秒光パルス^(注4)によって増强する现象を発见しました。この现象は、原理的には、ペタヘルツ応答にも追随でき、今后、アト秒スケール（5骋周波数より十万倍以上も高速）の电子操作に応用することも期待できます。

この成果は米国科学雑誌「Physical Review Research (Letter)」に2021年8月13日にオンライン掲載されました。

ナノ分极が光で増强される模式図

【用语解説】

(注1) ナノ分極
分極を持つナノメートル程度の局所領域を、ここではナノ分極と呼んでいる。電子や原子によって生じた分極が多数(事実上、無限個)整列すると巨視的な強誘電分極を形成することは昔から良く知られていた。一方で近年、数個-数十個のみ整列したナノ領域(短距離秩序)が示すエキゾチック特性が注目を集めている。それらは「リラクサー強誘電性」や「Polar Nano Region」あるいは「分極のガラス状態」などと呼ばれ、世界中で精力的に研究が進められている。

(注2)量子多体効果
固体中の电子が、多数の原子间を动きまわる性质（遍歴性）は、量子力学を象徴する「量子効果」である。シリコンなどの电子デバイスに応用される通常の半导体では、その电気的な性质を理解する上で、多くの场合、多数の电子の间に働く相互作用（电子相関）を考える必要がない。（ナノ半导体のように、微小空间に电子が闭じ込められた场合には、しばしば无视できないこともある）。しかし、迁移金属化合物や有机物质の一部の物质では、电子相関が重要な役割を果たす。电子が多数存在することによって生じる効果は、量子多体効果と呼ばれ、铜酸化物における高温超伝导はその典型的な例である。

(注3)　电子型强诱电体
电子云の変形が电気分极を形成している诱电体。通常の强诱电体は、応答速度を决める分极反転の时间スケールが、原子やイオンが动く速さによって制限される。しかし、电子型诱电体では、原子の変位は比较的小さく、主にクーロン反発による电子の偏りによって分极が形成されるので、より速い応答が可能となる。本研究で扱った物质のほか、いくつかの有机分子性化合物(α-(叠贰顿罢-罢罢贵)₂I₃、β'-(叠贰顿罢-罢罢贵)₂ICl₂）や迁移金属酸化物（尝耻贵别₂O₄, YbFe₂O₄）が研究対象となっている。

(注4) フェムト秒光パルス
パルス光（カメラのフラッシュのような一瞬だけの光）を容易に発生できることはレーザーの特徴であり、光の持続时间（パルス幅）は、光周波数コム（2005年ノーベル物理学赏）やチャープパルス増幅（2018年ノーベル物理学赏）などの技术革新を経て、この40年间の间に実に千倍以上も短缩化された。现在最も一般的に用いられている短パルスレーザーのパルス幅は、100フェムト秒(10兆分の1秒)程度であり、科学技术分野において、数多くの発见（例えば、「フェムト秒分光学を用いた化学反応の迁移状态の研究」1999年度ノーベル化学赏）をもたらしただけでなく、レーザー加工やレーザー医疗など社会への波及効果も大きい。近年では、光の电场振动周期の「ひとゆれ」に匹敌する极限的な短パルスの発生も可能になっている。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

＜研究に関すること＞
东北大学大学院理学研究科物理学専攻
教授　岩井伸一郎（いわい　しんいちろう）
电话：022-795-6423
贰-尘补颈濒：蝉-颈飞补颈*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

＜报道に関すること＞
东北大学大学院理学研究科
広报?アウトリーチ支援室
佐和由纪（さわ　ゆき）
電話： 022-795-6708
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