内田健人 理学研究科特定助教、草場哲 同研究員（研究当時）、永井恒平 同日本学術振興会特別研究員（研究当時）、田中耕一郎 同教授らの研究グループは、池田達彦 東京大学助教との共同研究によって、2次元半導体の一種である単層WSe2に强い赤外パルス光を照射することで世界最高レベルの大きなエネルギー构造変化を电子状态におこすことに成功し、そのような状况下では奥厂别2中で起こる10兆分の1秒という极短い时间に起こる电子状态の変化を反映した特徴的な光が试料から生じることを明らかにしました。
近年、技术の発展に伴って物质内部の电子が感じるクーロン力に相当する电场强度をもった光を物质に当てることが可能になっています。このような极端に强い光电场下では电子が光を当てていない状态とは大きく异なった状态へと変化させることができ、その状态は光のドレスを着た光着衣状态として理解されてきました。光着衣状态は光の振幅が时间的に一定と仮定した电子状态ですが、実际の実験ではごく短い时间（约10兆分の1秒）だけ振幅をもつ超短パルスが多く用いられています。短いパルス光照射の间には光着衣状态が変化していくはずですが、极短い时间スケールでのダイナミクスは明らかになっていませんでした。
本研究グループは、単层奥厂别2において高強度な超短赤外パルスを照射し試料自体から発生する光に着目しました。結果として、特定の実験条件では単層WSe2の励起子と呼ばれる電子状態に対応する周波数から光が生じることが分かりました。数値計算を組み合わせることで、赤外光パルスが当たっている時間の中で光着衣状態のエネルギーがこれまで報告されている中でも世界最高レベルで変化（～0.15 eV）していること、時間上での大きなエネルギー変化が異なる光着衣状態への飛び移りを引き起こし励起子状態から光が放射される起源になっていることを明らかにしました。本研究成果は、光駆動下の電子のダイナミクスによって生じる新奇な光学現象を発見したものであり、これまで困難であった非常に短い時間の光着衣状態ダイナミクスの観測に成功した世界初の報告です。また、本研究成果はパルス波形を整形することで光駆動された電子状態の動的な振る舞いを制御可能であることを示しています。
本研究成果は、2022年12月21日に、学術誌「Science Advances」にオンライン掲載されました。
【顿翱滨】
【碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝】
【书誌情报】
KENTO UCHIDA, SATOSHI KUSABA, KOHEI NAGAI, TATSUHIKO N. IKEDA, KOICHIRO TANAKA (2022). Diabatic and adiabatic transitions between Floquet states imprinted in coherent exciton emission in monolayer WSe?. Science Advances, 8(51):eabq7281.
日刊工業新聞（1月5日 29面）に掲載されました。
