最先端のレーザーをいろいろな顕微鏡法に組み合わせることで、超高速で動くナノスケールの世界を解明を試みています。
化学反応や相転移現象が起こる"瞬間"の動画を撮影することで物性変化の起源の探ることが目的です。
先端的な電子デバイスの電流や電位の変化を動画として捉えることで新しいデバイス評価方法の創出も行っています。
光波駆動型・走査トンネル顕微鏡法MIR-STM
走査トンネル顕微鏡法(STM)は原子1個1個の形を観察できる方法として知られています。
このSTMに、1周期の間だけ"光る"中赤外線を照射することで29フェムト秒の非常に短い時間に動く原子画像を撮影することができます。
固体物理学や分子科学で興味を持たれてきた「化学反応の瞬間」をビデオ撮影の様に捉えることを目指しています。
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.
私達は位相のTHz波によってSTM環境下に置いた試料を励起することで、強い電場に駆動される原子像の実空間ダイナミクスの解明を試みています。
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, 11, 2171-2175 (2024).
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.