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MAESHIMA, “Field-Induced Incommensurate Order in Frustrated Spin Chain,” International Symposium on Quantum Spin Systems (QSS04), Hayama, December 2004

B -7) 学会および社会的活動 学協会役員、委員

日本物理学会名古屋支部委員 (1996-97, 98-2000).

日本物理学会第56期代議員 (2000-01).

日本物理学会領域7(分子性固体・有機導体分野)世話人 (2003-04).

学会誌編集委員

日本物理学会誌 , 編集委員 (1998-99).

B -10)外部獲得資金

重点領域研究(公募研究), 「モット転移近傍の準粒子の運動とホール伝導, 非B C S超伝導及び幾何学的位相」, 米満賢治 (1995年).

重点領域研究(公募研究), 「低次元分子性導体の磁場誘起相と量子効果における幾何学的位相と電子相関」, 米満賢治 (1995年).

重点領域研究(公募研究), 「半充填近傍のスピンギャップと束縛対生成に対するフォノンの効果」, 米満賢治 (1996年).

重点領域研究(公募研究), 「微小磁性体中の束縛された電子の運動と伝導性 , トンネル現象の研究」, 米満賢治 (1997年).

奨励研究(A ), 「二バンド系における強相関電子相と次元クロスオーバー」, 米満賢治 (1998年 -1999年).

基盤研究(C ), 「低次元分子性導体の電荷秩序と絶縁機構 , 光誘起非線型ダイナミクス」, 米満賢治 (2000年 -2002年).

基盤研究(C ), 「分子性物質の光誘起相転移と非平衡秩序形成」, 米満賢治 (2003年 -2006年).

特定領域研究(計画研究), 「極限環境下の分子性導体における集団的な電荷ダイナミクスの理論」, 米満賢治 ( 2003 年 -2007年).

産学連携等研究費(NA R E G I ナノ磁性班), 「分子性物質におけるナノ構造からの非平衡相転移と電子物性」, 米満賢治 (2003年 -2007年).

C ) 研究活動の課題と展望

分子集合体の非平衡で集団的な変化をもたらす現象として光誘起相転移を中心に研究してきた。光誘起相転移について は対象物質や関連する電子物性が急速に拡がりつつある。とりわけ電子的1次元性の強い有機電荷移動錯体では電荷と 格子の結合した異なる時間スケールに及ぶ光誘起ダイナミクスが明らかになった。そこではフォノン由来のコヒーレンスが

巨視的振動や干渉効果として現れる。また非線型性の強い閾値挙動や線型挙動が相転移の向きによって現れる。これらを いかに3次元的に長時間にわたって制御できるかは今後の課題である。擬1次元金属錯体や酸化物など電子間相互作用が 強く電子格子結合が弱いものは,光誘起変化が線型的かつ超高速に起こる。電子相関を正確に取り入れてスピン揺らぎと 電荷揺らぎの関係が明らかになるだろう。さらに量子常誘電ペロブスカイトでも巨大な光誘起物性変化が観測されている。

量子臨界点付近の大きな量子揺らぎと電子物性の関連を明らかにしていく予定である。さて,非平衡性と非線型性の強い 現象として有機モット絶縁体の電界効果トランジスタの特性がある。バンド絶縁体と違ってモット絶縁体でだけ両極的な電 流電圧特性が安定して現れることが理論的にわかった。この新規物性の可能性について追求する。

3-3 分子構造研究系

分子構造学第一研究部門

岡 本 裕 巳(教授)

A -1)専門領域:分子分光学、物理化学

A -2)研究課題:

a) 近接場光学的手法による超高時間空間分解分光システムの構築 b) メソスコピックな構造を持つ分子集合体の構造とダイナミクスの観測 c) 金属微粒子の素励起波動関数のイメージングと微粒子内ダイナミクスの観測

A -3)研究活動の概略と主な成果

a) 分子・分子集団におけるナノメートルオーダーの空間的挙動と(超)高速ダイナミクスを探るための,近接場時間分 解分光装置の製作と試料の測定を行っている。近接場光学顕微鏡はファイバプローブ方式による市販装置のパーツ を改造したものと,閉回路制御方式のピエゾステージを用い,高い位置再現性・安定性を備えた自作装置を用いてい る。これらにフェムト秒T i:sapphireレーザー等,ダイナミクス計測に必要な装置群を組み合わせて測定を行う。現時 点で光学像の横方向空間分解能は 50 nm程度,時間分解能は 100 fs以上を同時に実現している。時間分解測定は,蛍 光検出2光子吸収,または直接吸収測定による時間分解吸収相関法で行っている。時間分解測定の検出光として,

フォトニッククリスタルファイバーによりT i:sapphireレーザー光をブロードバンド光に変換し(パルス幅sub-ps〜

psレベル),それを利用することにも成功した。また研究対象の拡大を念頭に,広帯域波長可変超短パルスレーザー 光を得るため,同期励起光パラメトリック発振器を製作中である。

b) 上述の装置を用いて,試料の測定と解析を行っている。いくつかのポルフィリン化合物のJ -会合体については,昨年 までに吸収バンドと励起寿命の不均一性について議論したが,励起寿命の測定精度に問題があった。今回ブロード バンドパルス光をプローブ光とすることで測定精度が格段に向上し,励起寿命の空間的な不均一性を確実に議論で きるようになった。その他,所内外との共同研究として,鎖状ポルフィリン化合物や,自己組織化膜を形成するポル フィリン化合物に関して,近接場分光法に基づいた研究を進行中である。

c) 金属微粒子(球状,棒状)の分光及びダイナミクスの測定を,単一微粒子内で空間を分解して行っている。特に貴金属 棒状微粒子(ナノロッド)について,近接場分光測定により,プラズモンモードの波動関数の二乗振幅に対応するイ メージが得られることを示した。また光の波長やロッドのサイズにより,共鳴するモードが異なり,得られるイメー ジも対応して変化することを示した。この結果は,光学測定で波動関数の可視化を行ったという意義のみならず,

ロッド全体にわたるコヒーレンスの存在や,双極子禁制遷移を局所励起による実現といった面においても意味があ ると考える。超高速時間分解測定では,微粒子内の位置によって全く緩和のスキーム(特に電子−格子緩和過程)が 異なることを見いだしたが,その解釈については未解決な点が残っている。

B -1) 学術論文

K. IMURA, T. NAGAHARA and H. OKAMOTO, “Plasmon Mode Imaging of Single Gold Nanorods,” J. Am. Chem. Soc.

126, 12730–12731 (2004).

K. IMURA, T. NAGAHARA and H. OKAMOTO, “Imaging of Surface Plasmon and Ultrafast Dynamics in Gold Nanorods by Near-Field Microscopy,” J. Phys. Chem. B 108, 16344–16347 (2004).

T. NAGAHARA, K. IMURA and H. OKAMOTO, “Near-Field Spectroscopy of Water-Soluble and Water-Insoluble Porphyrin J-Aggregates,” Scanning 26 (Suppl. I), 10–15 (2004).

T. NAGAHARA, K. IMURA and H. OKAMOTO, “Time-Resolved Scanning Near-Field Optical Microscopy with Supercontinuum Light Pulses Generated in Microstructure Fiber,” Rev. Sci. Instrum. 75, 4528–4533 (2004).

K. IMURA, T. NAGAHARA and H. OKAMOTO, “Characteristic Near-Field Spectra of Single Gold Nanoparticles,” Chem.

Phys. Lett. 400, 500–505 (2004).

B -4) 招待講演

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