ポイント
- 代表的な量子物質である酸化バナジウム（ＩＩＩ）のナノ結晶において、光照射で結晶方位が変化する逆強弾性転移が、従来の熱膨張を介する過程よりも１００倍高速に起こることを発見しました。
- 高速な構造変化の機構が、量子物質が示す光誘起絶縁体―金属転移によるひずみ波の伝搬であることを解明しました。
光による固体の結晶構造（対称性）の変化は、非接触の超音波トランスデューサーなど光―力学エネルギーの高速変換の原理として産業応用されることが期待されています。しかし現在の技術は熱膨張を介しているため、ナノ（１０億分の１）秒以下の高速、言い換えるとギガ（１０億）ヘルツ以上の高い周波数での応答は困難でした。
東北大学 大学院理学研究科の岩井 伸一郎 教授と天野 辰哉 助教、名古屋大学 大学院工学研究科の岸田 英夫 教授、仏 レンヌ第一大学 物理学科／仏 国立科学研究センター（ＣＮＲＳ）のＭａｃｉｅｊ Ｌｏｒｅｎｃ 博士とＨｅｒｖｅ Ｃａｉｌｌｅａｕ 教授、仏 ナント大学 Ｊｅａｎ Ｒｏｕｘｅｌ 材料研究所／ＣＮＲＳのＥｔｉｅｎｎｅ Ｊａｎｏｄ 博士らの国際研究グループは、モット絶縁体と呼ばれる量子物質のナノ結晶を用いることにより、巨視的な結晶対称性の変化（逆強弾性転移）が、３ピコ（１兆分の１）秒という、熱膨張を介する場合の１００分の１の短時間で完了することを発見しました。こうした高効率、超高速な構造変化は、新規な光音響デバイスの原理として応用が期待できます。
この成果は、科学誌「Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ」に２０２４年９月１７日にオンライン掲載されました。
本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ「キャリアエンベロープ位相制御による対称性の破れと光機能発現」（研究代表者 岩井 伸一郎 ＪＰＭＪＣＲ１９０１）、および文部科学省 光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Ｑ－ＬＥＡＰ） 基礎基盤研究「強相関量子物質におけるアト秒光機能の開拓」（研究代表者 岩井 伸一郎 ＪＰＭＸＳ０１１８０６７４２６）の助成を受けて行われました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（１．１ＭＢ）
＜論文タイトル＞
- “Propagation of insulator-to-metal transition driven by photoinduced strain waves in a Mott material”
- ＤＯＩ：10.1038/s41567-024-02628-4
＜お問い合わせ先＞
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＜研究に関すること＞
岩井 伸一郎（イワイ シンイチロウ）
東北大学 大学院理学研究科 物理学専攻 教授
E-mail：s-iwai
tohoku.ac.jp岸田 英夫（キシダ ヒデオ）
東海国立大学機構 名古屋大学 大学院工学研究科 教授
E-mail：kishidanagoya-u.jp -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
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＜報道担当＞
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