岸田　英夫 （きしだ ひでお）氏

東京大学大学院 新領域創成科学研究科 物質系専攻 助手 科学技術振興事業団 さきがけ研究21 （秩序と物性） 研究員

1996 東京大学大学院 理学系研究科物理学専攻 博士課程修了 理学博士 1996〜1998 旭硝子株式会社勤務 1998〜 東京大学大学院　助手 2001〜 科学技術振興事業団 さきがけ研究「秩序と物性」研究員兼任 Email:

東京大学大学院 新領域創成科学研究科
物質系専攻 助手
科学技術振興事業団 さきがけ研究21
（秩序と物性） 研究員
岸田 英夫 氏

強相関電子系の非線形光学特性の解明と新光機能材料の探索

　光工学の究極目標の一つとして“光による光の制御”が挙げられる（図１）。“光による光の制御”とは、ある光の強度、位相などを別の光で制御することである。このような技術は、従来のトランジスタ技術に変わる全光型のデバイスにおける基本的素子、あるいは究極の高速光通信を実現するために不可欠な基本動作素子への応用が期待されている。こうした素子の実現には、光に対して非線形な応答を示す三次非線形光学材料が必要となる。

図1. 光の光による制御（概念図）

一つの光(probe光)しか照射しないときには、この光は物質を透過できない。別の光(pump光)を照射すると、もとの光（probe光）の透過率が変化する。

　我々は一次元銅酸化物あるいは一次元ハロゲン架橋ニッケル錯体などの“一次元強相関電子系”（図２(a)）と呼ばれる物質群が非常に大きな三次非線形性を示すことを見出した（図2(b)、参考文献１）。三次非線形光学応答は、4光子過程と呼ばれ、基底状態をのぞき少なくとも３つの電子状態が関与して得られる。（線形光学応答は基底状態と一つの励起状態だけで記述される。）そのため、この三次非線形光学応答を理解するためには、関与する電子状態間の関係（エネルギー位置、遷移双極子モーメント）などを一つ一つ明らかにし、電子状態との関係を明らかにすることが重要である。

　すでにこれまでの研究によって、大きな光学非線形性は強相関一次元電子系において見られる“スピンと電荷の分離”と呼ばれる現象に起因することを明らかにしてきた。この“スピンと電荷が分離”した状態では励起状態間の結合（遷移双極子モーメント）が大きくなり、非線形感受率が増大する。さらに、これらの物質群における光学非線形性を詳細に理解するために、光による電子励起状態の性質や次元性・格子パラメータと光学非線形性の関係を明らかにしてきた（参考文献２，３）。今後さらに研究を進めることで、電子状態について理解を深め、より大きな非線形性を示す物質開拓を行うための物質設計指針の確立を行いたい。