Solid State Spectroscopy Group

Last-modified: 2024-04-16 (火) 10:20:44

京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻
光物性研究室

光物性研究室で一緒に研究しませんか? †

修士課程入学希望者は田中または中とコンタクトをとってください。随時見学／相談大歓迎です。田中の連絡先は、075-753-3756、kochan(アット)scphys.kyoto-u.ac.jp です。気軽にアポをとって、研究内容を聞いてください。

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研究室紹介特設ページを公開しました。 †

ローレンツ祭当日(5/12)の研究室紹介は10:45-15:40に5号館121号室にて行います。
光物性に興味のある方、大学院生活について知りたい方など、どなたでもお気軽にご参加ください。

当日のプログラムやデモ実験の様子などを、特設ページにて紹介しています。ぜひご覧ください。
(上のURLをクリックしてください。)

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研究室紹介の特設ページを公開しました。動画もたくさんおいてあるのでご覧ください †

上の「研究室紹介の特設ページ」をクリックして下さい。

https://sites.google.com/view/kyoto-hikari-2023/home

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令和3年度からTHz光関連の大型プロジェクトが始まりました †

令和２年で平成29年に開始した科学研究費(S) 「テラヘルツ高強度場物理を基盤とした非線形フォトエレクトロニクスの新展開」を早期終了して、後継の科学研究費(S)プロジェクトを始めました。(令和8年３月終了) 日本学術振興会　科学研究費(S) 「固体の高強度場光科学の学理構築と物質科学への展開」

高強度電場と固体との相互作用に着目した研究プロジェクトです。固体からの高次高調波発生やフロッケ状態生成などの新規な物理現象の解明に挑みます。首都大学東京、東京工業大学との共同研究です。

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平成29年度からTHz光関連の大型プロジェクトが始まりました †

光物性研究室の研究成果が評価され、半導体THzデバイスに関する大型研究プロジェクト（５年間）が進んでいます。(令和4年３月終了) JST ACCEL プログラム「半導体を基軸としたテラヘルツ光科学と応用展開」

テラヘルツ領域で動作する半導体デバイスを発展させ、「安全・安心社会の実現」に寄与するようなイノベーションの創出を目指します。京都大学がリーダーとなり、東京工業大学、北里大学、理化学研究所、いくつかの企業が参画しています。

URL: http://www.jst.go.jp/pr/info/info1264/besshi1.html

You Tubeに田中先生のACCELプロジェクト紹介の動画があがっています。どうぞご覧ください。

前者は、高強度場物理の舞台としてテラヘルツ〜赤外領域を選び、新規な現象の探索にチャレンジするテーマです。後者は、光物性物理学の立場から新しいテラヘルツ半導体の制御手法を生み出し、誰もが使えるテラヘルツシステムの構築につなげようとする野心的なテーマです。どちらも、世界的な意味でフロントラインの研究です。一緒に研究しませんか？

質問や問い合わせはいつでも田中耕一郎（kochan(アット)scphys.kyoto-u.ac.jp ）までどうぞ。

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研究室最新動向 --What's new?-- †

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2024 †

D2の高橋君と中教授が中心となって進めたダイヤモンドの束縛励起子に関する研究の成果がPhys. Rev. Lett. に出版されました。プレスリリースは以下のリンクから。
https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2024-02-27
https://www.kyoto-u.ac.jp/en/research-news/2024-02-28

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2023 †

日本物理学会第78回年次大会にて、内田助教がシンポジウム『励起状態と輻射場の非平衡ダイナミクス:「発光」の新知見』にて講演を行いました。また、D1の森本が口頭発表、M2の戸塚がポスター発表を行いました。

田中先生が函館で開催されたAPLS2023 で招待講演を行いました。(2023/9/4)

田中先生がカナダ・モントリオールで開催されたIRMMW-THz2023 で招待講演を行いました。(2023/9/20)

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2022 †

M2の森本君が日本物理学会2022年秋季大会で日本物理学会学生優秀発表賞領域５を受賞しました！ おめでとうございます！(2022/9/21)

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2021 †

M2の戸田くんが第32回光物性研究会で奨励賞を受賞しました！ おめでとうございます！(2021/12/20)
http://phys.iina.kumamoto-u.ac.jp/HIKARI/index.html

物質・材料研究機構、東京都立大学との共同研究の成果がOptics Express誌に掲載されました！
スーパーコンティニューム光源を用いた和周波分光により、単原子層物質の1つである単層WSe2におけるp系列励起子のエネルギー・線幅の決定に成功しました。(2021/07/20)
Satoshi Kusaba, Yoshiki Katagiri, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Kazuhiro Yanagi, Nobuko Naka and Koichiro Tanaka, "Broadband sum frequency generation spectroscopy of dark exciton states in hBN-encapsulated monolayer WSe2." Optics Express Vol. 29, Issue 16, pp. 24629-24645 (2021).
https://doi.org/10.1364/OE.431148

M2の戸田くんが14th International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2020/2021で Gold Medal of Young Scholar Award (Poster) を受賞しました！ おめでとうございます！(2021/06/09)

沖縄科学技術大学院大学Daniグループとの共同研究の成果がPhysical Review B誌に掲載されました！(2021/04/20)
K. Uchida, V. Pareek, K. Nagai, K. M. Dani, and K. Tanaka, "Visualization of two-dimensional transition dipole moment texture in momentum space using high-harmonic generation spectroscopy." Phys. Rev. B 103, L161406 (2021).
https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.103.L161406

有川敬助教が「令和3年度科学技術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞」を受賞されました！おめでとうございます！(2021/4/06)
https://www.mext.go.jp/content/20210414-mxt_sinkou01-000013957_2.pdf

平岡くんのテラヘルツ共鳴トンネルダイオード発振器の注入同期の論文がAPL photonics誌に掲載されました。Featured Articleに選ばれました！(2021/2/27)
Tomoki Hiraoka, Takashi Arikawa, Hiroaki Yasuda, Yuta Inose, Norihiko Sekine, Iwao Hosako, Hiroshi Ito, and Koichiro Tanaka, "Injection locking and noise reduction of resonant tunneling diode terahertz oscillator", APL Photonics 6, 021301 (2021).

https://doi.org/10.1063/5.0033459

農学研究科の白神助教（主著者）、小川准教授、立命館大学の是枝教授との共同研究の論文がJ. Phys. Chem. Bの表紙を飾りました！(2021/2/25)

Keiichiro Shiraga, Yasuhiro Fujii, Akitoshi Koreeda, Koichiro Tanaka, Takashi Arikawa, and Yuichi Ogawa, "Dynamical Collectivity and Nuclear Quantum Effects on the Intermolecular Stretching Mode of Liquid Water", J. Phys. Chem. B, 125, 6, 1632–1639 (2021).

https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.0c10154

理化学研究所、同志社大学との共同研究の成果がScientific Reportsで出版されました。京大のテラヘルツ近接場顕微鏡が威力を発揮しました！(2021/2/9)

この研究では、藻類の一種でらせん構造を持つスピルリナを金属メッキすることで、長さ約0.1mm、直径約0.03mm、線径約0.007mmの微小ならせん構造を作製しました。この微小金属らせん構造とテラヘルツ光との相互作用をテラヘルツ近接場顕微鏡を用いて調べたところ、特定の方向へ異なる周波数のテラヘルツ光が再放射される様子を、回折限界を超えたテラヘルツ光波長の10分の1程度の空間分解能とフェムト秒（100兆分の1秒）の時間分解能で、リアルタイムに可視化することに成功しました。

T. Notake, T. Iyoda, T. Arikawa, K. Tanaka, C. Otani, H. Minamide, "Dynamical visualization of anisotropic electromagnetic re-emissions from a single metal micro-helix at THz frequencies", Scientific Reports, 10.1038/s41598-020-80510-y (2021).

https://www.nature.com/articles/s41598-020-80510-y

以下のホームページでも紹介されました。

https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-02-09-0　

https://www.riken.jp/press/2021/20210208_2/index.html

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2020 †

M2の片桐くんが第31回光物性研究会で第31回光物性研究会奨励賞を受賞しました！ おめでとうございます！(2020/12/17)

M1の高橋くんが日本物理学会2020年秋季大会で第３回日本物理学会学生優秀発表賞（領域5）を受賞しました！ おめでとうございます！(2020/9/25)

動的対称性が高強度光場下における固体の光学現象を支配していることを明らかにしました

永井君（D2)の論文がNature系の雑誌であるCommunications Physicsに掲載されました。おめでとう！！　我々の研究室では、強いレーザー光は光と物質が一体となった状態を作り出すことや新たな機能を創出を目指して、高強度レーザー光と固体との相互作用を研究しています。ここで重要なキーワードが「動的対称性」と呼ばれる新たな概念です。この「動的対称性」は理論的に提案されていましたが、固体における実験的検証はほとんどありませんでした。我々は赤外域の高強度レーザー光を物質に照射し、その状態において現れる動的対称性を光散乱過程の系統的な研究により検証しました。(2020/8/20)

Communications Physics 3, 137 (2020).
https://www.nature.com/articles/s42005-020-00399-x

動的対称性の研究が京大のホームページにも掲載されました。
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2020/200811_1.html 2020年8月のEditor's Highlightsに選ばれました。
https://www.nature.com/collections/jdhajaeaii

東京都立大学柳研究室との共同研究がNano Letters誌に出版されました！
カーボンナノチューブの高次高調波について、その電子構造やキャリアドープ量を制御することで高次高調波のスペクトル・強度を制御することに成功しました。東京都立大学のグループは試料やデバイス作製を担当し、京都大学で高次高調波発生の実験を行いました。D2の永井君、内田特定助教および田中が高次高調波測定・理論計算・考察等で貢献しました。高調波強度を桁に渡って変えることに成功した面白い結果です。是非、論文をご覧ください。(2020/7/30)
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.0c02717

光の軌道角運動量を擬似プラズモンに転写することに成功: 光が偏光回転に由来するスピン角運動量を持つことは古くから知られており、光と物質の相互作用においてやり取りされることは良く知られています。近年の研究によって光は波面の回転に由来する軌道角運動量を持つことが明らかになりましたが、物質とのやり取りに関しては未解明な点が多いのが現状です。　光物性研究室は、テラヘルツ領域の光と波長以下の溝を持つ金属円盤（メタマテリアル）を用い、光の軌道角運動量が擬似プラズモンに転写される様子を可視化しました。これは本研究室が開発した「テラヘルツ近接場顕微鏡」によって初めて可能になった実験です。このような光の軌道角運動量は光の新しい自由度として光通信や量子情報分野での応用が検討されており、本成果により新しい光科学技術の発展が期待されます。平岡君、森本君の修論の成果をもとに、有川君が最後の仕上げを行い、Science Advances誌に発表しました。画期的な成果として、自信を持って世に送り出す成果です。(2020/6/13)
Science Advances 6, eaay1977 (2020).
https://doi.org/10.1126/sciadv.aay1977
- 光渦の研究が京大のホームページにも掲載されました。
  http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2020/200613_1.html

ダイヤモンドの励起子と自由キャリアの詳細釣り合いを解明: 市井智章君が中心となって進めたダイヤモンドの光励起状態の研究成果がApp. Phys. Letts.誌に掲載されました。ダイヤモンドの励起子は室温でも安定に存在するために、常温におけるデバイスの動作を考える際にも「励起子」の存在は無視できません。このような計測には、キャリアドープするための光ポンプとキャリアの束縛状態を明らかにできるテラヘルツプローブを同時に行う必要があります。しかし、ダイヤモンドは極紫外域にバンドギャップがあると同時に励起子束縛エネルギーも大きいことから、実験的な困難が存在しました。市井君は広帯域テラヘルツ時間領域分光法を用いることで、平衡定数の精密測定に成功しました。この論文は内容が評価されて、"Featured Article" に選ばれています。おめでとう。(2020/6/9)
Applied Physics Letters 116, 231102 (2020).
DOI：https://doi.org/10.1063/5.0006993
- ダイヤモンドの光励起キャリアの研究が京大のホームページにも掲載されました。
  http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2020/200609_1.html

4回生（新年度M1）の高橋くんが国際学会Hasselt Diamond Workshop 2020 - SBDD XXVでポスター賞を受賞しました。おめでとうございます。(2020/3/13)

特定助教の内田くんが主導して行った固体の高強度光科学に関する研究が Physcal Review B 誌に掲載されました。高次高調波が発生しているような強いパルス光が固体に照射されている状況で、フォノンを生み出すような非線形相互作用がどのようになっているかを系統的に調べた研究です。照射光の周波数が電子状態に対して完全に非共鳴な状況で、フォノンを駆動する力に限界値が存在することを見出しました。２バンドモデルですが、実験データを再現する理論も提示しています。内田くんの自信作です。(2020/3/5)
Physical Review B 101, 094301(2020).
https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.101.094301

博士課程の市井くんが主導して行ったiCeMS北川研究室との共同研究がCommunications　Chemistry 誌に掲載されました。オープンアクセスですので皆さんご覧ください。ナノ細孔には通常の水とは異なる状態の水が存在することを明らかにしました。(2020/2/7)
"Observation of an exotic state of water in the hydrophilic nanospace of porous coordination polymers"
Communications Chemistry 3, 16 (2020).
https://www.nature.com/articles/s42004-020-0262-9

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2019 †

研究室の卒業生である吉川尚孝君が2019年度の井上研究奨励賞を受賞しました。 この賞は博士論文に対して与えられるものです。おめでとう。
http://www.sci.kyoto-u.ac.jp/ja/news/detail_1548.html

固体の高次高調波の解説記事を「固体物理」誌に書きました。(2019/12/10）
「固体における極端非線形光学―高次高調波発生の光物性―」固体物理 Vol.54 No.11 (通巻645号) 2019. 特集号　高強度テラヘルツ・赤外パルスが拓く非平衡物性
別刷がまだありますのでご希望の方は田中耕一郎までご連絡ください。

固体の高次高調波の論文の第二弾がNature Communications誌に掲載されました。 (2019/11/30)
"Interband resonant high-harmonic generation by valley polarized electron-hole pairs"
Nature Communications 10, 3709 (2019).
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11697-6

この春に学位を取ったAndrew Gibbonds君の博士論文の内容の一部がNature誌に掲載されました。おめでとう。iCeMSのシバニア教授のグループが主体の共同研究です。「亀裂」と「光」でカラー印刷するという技術です。(2019/06/20)
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1299-8
京都大学のNewsページにわかりやすい解説があります。
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2019/190620_1.html

恒例の合同研究会を琵琶湖で開催しました。(2019/06/14-15)

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本研究室の市井智章さんが国際学会Optical Terahertz Science and TechnologyにおいてBest Poster Awardを受賞しました。おめでとうございます！(2019/03/15)

田中耕一郎教授に、応用物理学会から第20回光・量子エレクトロニクス業績賞（宅間宏賞）が授与されることが決まりました。おめでとうございます！！(2019/02/01)
応用物理学会当該ホームページ：　https://www.jsap.or.jp/takuma-award/recipients/recipients20

固体の高次高調波の論文を投稿しました。吉川君と行なった高次高調波の論文を投稿しました。アーカイブをあげましたので、よかったら読んでください。 (2019/02/11)
http://arxiv.org/abs/1902.03421

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2018 †

理研の白神さんと行なった水の広帯域分光とその解釈に関する論文が出版されました。水と重水の広帯域誘電率のデータの決定版だと思います。我々はTHz分光の協力と解釈の議論を共におこないました。おすすめです！
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cp/c8cp04778b#!divAbstract

レンヌ大学のCollet教授たちとの共同研究が論文になりました。光で磁性変化が起きることで有名なスピンクロスオーバー錯体[Fe(phen)2(NCS)2] に関する研究です。2018年にCollet教授たちが京大でTHz分光した結果を赤外分光、DFTの研究と組み合わせた論文です。
https://link.springer.com/article/10.1140%2Fepjb%2Fe2018-90553-2

東工大の馬ノ段さん、腰原先生、沖本先生との共同研究の論文が出版されました。editoo's choiceに選ばれました。有機強誘電性物質をTHz光や赤外光で制御しようとする研究です。京都大学は高強度THz光での励起の部分で寄与しました。(2018/12/17)
https://journals.jps.jp/doi/full/10.7566/JPSJ.88.013705
以下の東北大学の岩井先生の解説が大変参考になります。
https://journals.jps.jp/doi/full/10.7566/JPSJNC.16.04

仁科賞授賞式でのワンショット。(2018/12/07)

京大ホームページにも受賞式の様子がとりあげられています。 http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/about/events_news/department/kiso/news/2018/181206_1.html

首都大学東京の柳先生たちとの共同研究の論文が出版されました。京大は剥離試料作製の部分で寄与しました。 http://iopscience.iop.org/article/10.7567/1347-4065/aaead2/meta

田中耕一郎教授に、2018年度（第64回）の仁科記念賞が授与されることが決まりました。田中教授がこれまで進められてきた「固体におけるテラヘルツ極端非線形光学の開拓」が受賞対象です。おめでとうございます！！(2018/11/09)
仁科記念賞ホームページ：　http://www.nishina-mf.or.jp/prize.html

今年は東大の石川先生に集中講義をお願いしました。勉強になりました。（2018/11/28-30）

秋の遠足。六甲山に登り、有馬温泉でゆったりしました。晴れて爽やかな日でした。(2018/11/04)

OBと大文字に登りました。その後はもちろん宴会。(2018/10/13)
https://theta360.com/s/dnxVTinL7iDRJrtdu4mFE4Df2

研究室メンバーと留学生のKen君で嵐山の観光に行きました。(2018/06/24)
写真は嵐山の竹林にて。

研究室ピクニックで田中先生の山小屋に行きました。(2017/5/12-13)
山登り、バーベキュー、いちご狩りなど、楽しい二日間でした。

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2017 †

研究室メンバーで海住山寺にピクニックに行きました。ベルサイユ大学のバージョンさんも一緒に行きました。(2017/11/13)
昨年研究室に滞在したデンマーク工科大学のアベベ君の論文が出版されました。高強度THz光によるSiの衝突イオン化の研究です。ぜひご覧あれ！(2017/11/1)

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/aa936b/pdf

研究室メンバーで早池峰山に登りました。(2017/9/20)

研究室のメンバーで石川県の白山へ登山に行きました。(2017/7/15,16)

森本君、有川君の光渦縮小の論文が、Optics Express６月のトップ１０ダウンロード入りしました。世界的な関心を引いているということですね。

http://emessaging.vertexcommunication.com/hostedemail/email.htm?CID=30794933400&ch=1BCE9478552171D010095815D0D402A1&h=77a1efae933af2c9de54682d65b7825e&ei=61LM9EyVN&schema=echo7

この中には、Miles J. Padgett 教授の光渦２５周年のレビュー論文もあります。読んでみてください。

恒例の合同研究会が開催され、盛んな議論が交わされました。(2017/6/16,17)

森本君、有川君が進めて来たTHz領域の光渦とその縮小に関する論文がOptics Expressに掲載されました。（2017/06/10）

URL: https://doi.org/10.1364/OE.25.013728

吉川君が中心となって進めて来た単一原子層物質の高次高調波発生に関する論文が、 Scienceに掲載されました。理論パートは玉谷君が頑張ってくれました。これからの研究室の研究の方向性を示す重要な結果です。正直に嬉しいです。（2017/05/19）

URL: https://doi.org/10.1126/science.aam8861

京大のニュースにも取り上げられました。 http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/170519_4.html

内田君が作ってくれた力作のイメージ図です。内田君はすごい。

Lorentz祭がありました．(2017/5/19)

多くの方にご訪問頂きました！光物性研究室の雰囲気とかき氷のおいしさがわかって頂けたと思います．

研究室ピクニックで田中の山小屋に行きました(2017/4/28,29)
バーベキュー、天ぷらが美味しかったです。山桜が見事でした。

有川さんが中心となってまとめた量子ホール効果に関する論文が、 Nature Physicsに掲載されました。広島大学の角屋先生との共同研究です。（2017/04/03） https://doi.org/10.1038/nphys4078

京大のニュースにも取り上げられました。 http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/170404_2.html

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