様々な物性基礎分析法にパルスレーザーを組み合わせた新しい計測装置開発を行なっています.
ピコ秒、フェムト秒の超高速領域における種々のイメージング観察により光誘起相転移や化学反応の直接的な理解と制御、
原子層デバイスの超高周波特性の解明や新原理デバイスの創出を目的としています.
光波駆動型・走査トンネル顕微鏡法MIR-STM
中赤外線(MIR)を単一サイクルまで短パルス化すると走査トンネル顕微鏡法(STM)の電流を瞬間的に制御することができます.
これにより1Å(=100億分の1メートル）以下の空間スケールにおける原子画像を29 fs (1フェムト秒 = 1000兆分の1秒）の時間精度で撮影することに成功しています.
固体物理学や分子科学で興味を持たれてきた「反応の瞬間」をビデオ撮影の様に捉えることで物質科学の飛躍的な発展が期待されます.
THz電場駆動現象の広帯域赤外分光
テラヘルツ周波数帯域の電磁波(THz)が持つ強い電場によって駆動される新奇物性が近年注目されています.
私達はTHz波の位相が変化する時間スケールより短い中赤外パルス(MIR)を作り出すことで,
電子共鳴準位が豊富に表れるスペクトル領域における時間分解赤外分光により
THz波の位相に敏感な電場駆動現象を開拓しています.
時間分解走査電子顕微鏡法SUEM
ナノスケールの材料観察に広く普及している走査電子顕微鏡法（SEM)にフェムト秒レーザーを組み合わせることで、43 ピコ秒（1 ピコ秒 = 1兆分の1秒）の短い時間における顕微鏡画像を得ることができます。材料の形状だけでなく電位を知ることができるのが本手法の特徴です。次世代半導体トランジスタなどのナノスケールの高速半導体デバイスの動作を直接的に理解する新しい手法です。
Y. Arashida et al., ACS Photonics, 2024 (accepted).
低波数赤外コヒーレント反ストークスラマン顕微鏡法CARS
化学分析法として知られてきたラマン分光法は近年レーザー技術の発達による高度化が著しく, さらに赤外光源の利用により適用可能な物質系が拡大しています.
本研究では広帯域近赤外光を利用したコヒーレント反ストークスラマン(CARS)顕微鏡を用いて特に低波数の振動モードに感度のあるイメージング手法を開拓することで機能性材料の分子トラッキングを行なっています.
超高速電子線回折法UEDへのTHz技術融合
コンパクトTHzパルス波源の製作
小型で使いやすいTHzパルス光源の実現を目指し、最適なフェムト秒レーザー発振器の部分から設計製作を行っています.
100W級光増幅器開発と物性研究応用
繰返し周波数～MHzのフェムト秒ハイパワー光増幅器の開発を行っています.
これを応用することで電場駆動された電子系の精緻な物性変化を捉えることができます.