我々は光格子の各サイトに原子が一つずつ欠陥無く配列したunit filling

をリュードベリ励起することで、量子多体系の超高速な量子シミュレーションを目指している。今回は全光学的に生成された^87^Rb原子のボース・アインシュタイン凝縮体を三次元光格子へと導入することで、シミュレーターの初期化に必要な超流動―相転移と、のマイクロ波断熱高速遷移に成功したので報告する。

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ダイマー

との相境界付近の金属状態を光励起した場合の、ダイナミックスを数値的に計算し、その結果を考察した。特に、強励起により、動的局在が起き、ダイマーへの転移が起きるかについて、詳しく調べた。

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Ca_2_RuO_4_は反強磁性

で、高圧下では超伝導が観測されており、スピン三重項超伝導体Sr_2_RuO_4_との関連に興味が持たれている。我々はナノスケールのCa_2_RuO_4_単結晶におけるから超伝導出現までの電子状態の理解を目的とし、輸送測定を行った。本講演では、その結果について報告する。

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であるCu及びMnの酸化物に正孔または電子をドープすると高温超伝導や超巨大磁気抵抗効果が得られる.最近,放射光の特性を利用した共鳴非弾性X線散乱法(RIXS)がのエネルギー・ギャップ(モット・ギャップ)及びその運動量依存性の研究に用いられ,モット・ギャップの特徴が解明されつつある.RIXSとモット・ギャップの性質について解説する.

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我々のグループでは、三次元光格子の各サイトに単一^87^Rb原子が配置されたunit filling

をリュードベリ状態へと光励起することにより、固体結晶を模擬する強相関量子多体系を生成し、そのダイナミクスを超高速で計算する量子シミュレーターの開発を行っている。本講演ではその実現に向け、^87^Rb原子のunit fillingを生成したので報告する。

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一次元分子性結晶(TMTTF)_2_PF_6_は、

相と電荷秩序型強誘電体相を持つことが知られている。我々は、この(TMTTF)_2_PF_6_に対しテラヘルツポンプ－光反射プローブ分光を行った。その結果、テラヘルツ電場パルスによって、相では電場の二乗に比例する反射率変化の信号が、強誘電体相では反転対称性の破れに起因する電場に比例する信号が観測された。これらの信号の起源について、報告する

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Ca_2_RuO_4_は反強磁性

で、高圧下では超伝導が観測されており、スピン三重項超伝導体Sr_2_RuO_4_との関連に興味が持たれている。我々はナノスケールのCa_2_RuO_4_単結晶におけるから超伝導出現までの電子状態の理解を目的とし、電子輸送測定を行った。測定に際し、イオン液体を用いたゲート電圧印加によりキャリアドーピングを行い、電子状態を調べたので報告する。

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の強結合理論で，スピンと絡んだ電荷揺らぎ・電気分極に対して，軌道自由度がどのように影響を与えるかについて講演する．

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!LaTeX$\kappa$-(BEDT-TTF)_2_Xの金属相を光励起した場合の、ダイナミックスを数値的に計算し、その結果を考察した。特に、強励起により、動的局在が起き、ダイマー

への転移が起きるかについて、詳しく調べた。

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金属-絶縁体転移はバンド幅やキャリア濃度を変化させたときに, 量子力学的ゆらぎのために, 絶対零度で生じる相転移である. この中に, バンド絶縁体への転移, 乱れによるアンダーソン転移とならんで, 電子相関の効果が主役を演ずるへの転移がある. 強相関電子系は, 多くの量子力学的多体問題の中でも, 摂動論的手法を使いにくいなどの理由で, とりわけ理論上の難問を多く抱えている. への転移はその最たるものである. この転移には, スピンや軌道の自由度が絶縁相と金属相で示す秩序とゆらぎの型に依存して, キャリア数が消滅する型, 有効質量が発散する型などの多様性がある. 近傍の金属は標準的な金属とかけ離れた性質を示すことが多い. 特に重要な性質として, バンド絶縁体への転移とは対照的に, コヒーレンスの抑制, 有効質量の増大など「悪い金属」としての特徴があり, 超伝導や磁気秩序, 電荷秩序, 軌道秩序などへの強い不安定性も伴う. 転移のきわで自由な電子の運動が異常に抑制されるさまと, その原因を記述する平均場理論とスケーリング理論を紹介しながら, 空間次元性の変化がもたらすこの転移の多様さと, 背後にある共通で単純な構造を解説する.

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2次元ハバード模型における

、高温超伝導、擬ギャップは、どれも低エネルギーに自己エネルギーの極をもつ。クラスター拡張した動的平均場理論を用いて、これらの極の間の関係を調べ、興味深い関係を見出したので報告する。

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電気を抵抗なく流す超伝導状態を常温・常圧で実現することができれば，我々の生活が一変するだろうと言われている．現在得られている超伝導体の中で，常圧で最も高い温度で超伝導状態になるものは，銅酸化物の高温超伝導体である．通常，絶対零度（－273.15°C）近くまで冷やさなければ超伝導状態にはならないが，銅酸化物の高温超伝導体では約－140°Cで超伝導状態になるものもある．このことから，常温超伝導体の実現に向けて，銅酸化物の高温超伝導のメカニズム解明が強く望まれている．しかし，そこには物性物理学の古くからの難題が立ちはだかっているのである．

高温超伝導のメカニズムを探る上で重要となるのは，高温超伝導の舞台となる超伝導相周辺の電子状態である．興味深いことに銅酸化物高温超伝導体では，電気を抵抗なく流す超伝導状態が，電気を流さない反強磁性的絶縁体（

）から電子密度を少し変えることによって得られるのである．このことから，銅酸化物の高温超伝導は近傍の特異な電子状態と関係しているのではないかと考えられるようになった．つまり，高温超伝導の問題は，に近づくにつれて電子状態がどのように変化するのかという問題とかかわっている．この問題こそ，銅酸化物高温超伝導体が発見されるずっと以前から物性物理学の中心的課題の一つとして論争の的になってきたモット転移の問題なのである．

モット転移の問題は，相互作用する電子の根本的な見方にかかわる量子多体効果の問題である．通常，

から十分に離れた金属状態では，伝導を担う電子は粒子のように動き回る．即ち，電荷－eとスピンħ/2を運ぶ電子が系の性質を特徴づけている．しかし，では，電気（電荷）を流さずに磁気（スピン）を動かすことができる．直感的には，電子の電荷はクーロン反発力で退け合うために安定な電荷配置から動かすことができないが，電子のスピンを回転させることにより，小さなエネルギーで磁気的な揺らぎを伝えることができる．即ち，の低エネルギー領域では，電荷とスピンの自由度が分離している．モット転移の問題は，電荷とスピンを運ぶ粒子のように振る舞っていた金属中の電子が，どのようにしての電荷とスピンの自由度が分離した状態へと変化するのかという問題である．銅酸化物の高温超伝導は，まさにこの電子状態の描像が移り変わるモット転移の近傍で観測されているのである．

本稿では，モット転移の問題に関して，最近著者が行った理論研究の結果に基づいて解説を行う．前半では，モット転移は電子の動きをスピン自由度に残したまま電荷自由度が凍結する現象として特徴づけられることを述べる．そして後半では，銅酸化物高温超伝導体で観測されている電子状態の様々な異常な振る舞いを，モット転移の観点から統一的に説明する．

本稿では高温超伝導のメカニズムの解明には至らないが，その舞台となるモット転移近傍の電子状態と，長年の課題であるモット転移の本質に対して，明快な描像を与えることを目的としている．この描像によって，モット転移や高温超伝導体の理解が一層深められれば幸いである．

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固体に可視光を照射したとき，その電子構造が一変する現象は光誘起相転移と呼ばれている．電子間に強いクーロン反発が働く強相関電子系と呼ばれる物質群では，光によって生成した電荷キャリヤが強い電子間相互作用を通して周囲の電子系を変化させることにより，超高速の電子相転移が生じることが知られている．我々は，強相関電子系において，テラヘルツパルスと呼ばれるほぼ単一サイクルの強電場パルスを使って電荷キャリヤを生成し，同様な電子相転移を起こすことを目指して研究を進めてきた．本稿では，その具体例として，有機分子性結晶における電場誘起超高速絶縁体‐金属転移について紹介する．

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可視光を照射したとき固体の電子相が一変する現象“光誘起相転移”は、フェムト秒レーザーパルスを用いたポンプ・プローブ分光により盛んに研究されてきた。その対象として注目されてきた物質群に強相関(電子)系がある。強相関系では、光照射によって生じた電子励起や光キャリアが強い電子間相互作用を通して周囲の電子系を変化させることにより、高速かつ高効率の光誘起相転移が起こる。最近では、中心周波数が約 1 テラヘルツである単一サイクルの電磁場=テラヘルツパルスや数サイクルの電磁場として得られる中赤外パルスを励起光に用いて、強相関系の電子状態を制御しようという研究も行われるようになってきた。本セミナーでは、最初に、強相関系である遷移金属化合物や有機分子性物質で生じるいくつかの典型的な光誘起相転移(光誘起絶縁体−金属転移や中性−イオン性転移等)について解説する。その後、テラヘルツパルスの電場成分を用いた光誘起相転移の研究を概説する。また、中赤外パルスを用いた分子振動励起による相転移やフォノンドレスト状態の観測等の最新のトピックスについても紹介したい。

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近年，固体に光を照射することによって，その電子構造や物性を劇的に変化させようという試みが盛んに行われている．この現象は“光誘起相転移”と呼ばれており，光物性物理の中心的課題の一つとなっている．この現象を機能として利用することを考えた場合，光による電子物性の変化を如何に高速かつ高効率に起こすかが鍵となる．この観点から注目されている物質群が電子間に強いクーロン相互作用が働く強相関電子系であり，遷移金属化合物やある種の有機物質がこれに属する．強相関電子系の特徴は，強い電子間相互作用を通して電子系に集団的な性質が現れることにある．この性質を上手く利用することで，光照射による電子励起や光キャリア生成をきっかけとして系の広い領域にわたって高速の集団的な電子状態変化を引き起こすことが可能となる．固体の相転移から連想されるのは，結晶構造の変化であろう．しかし，ここでの相転移は電子系（電子相）が変化する現象であり，そのために超高速で起こる点が重要である．強相関電子系のこのような光による電子相転移は，これまで遷移金属化合物におけるから金属への転移，有機分子性結晶におけるイオン結晶から中性結晶への転移をはじめとして，様々な現象が報告されてきた．これらの光誘起相転移では，ある電子相を光励起すると特定の電子相への転移が生じる．二つ以上の電子相への相転移を光で引き起こすことは可能だろうか？　励起光波長を変化させて初期励起状態を選択し，系を複数の電子相へ転換しようというのが本研究の主題である．これまでに報告されている光誘起相転移のほとんどは，光励起によって低対称な電子相の秩序を融解し，高対称な電子相を生成するものである．上記のように光で異なる電子相を生成するには，光で秩序を融解する過程に加えて，光で別の秩序を創り出す過程を実現することが鍵となる．最近，筆者らは，強相関電子系である一次元ハロゲン架橋金属錯体と呼ばれる物質において，励起光の波長を変化させることによって，相から“金属相”への転移と“電荷密度波相”への転移の両者を観測することに成功した．これは，二つの異なる電子相への超高速光誘起相転移を実現した初めての例である．二つの相転移のうち，光誘起–電荷密度波転移は，光でより対称性の低い電子状態を生成する転移，すなわち，秩序を創り出す方向の転移である．この転移の発現には，相と電荷密度波相のエネルギーがほぼ縮退していることに加えて，隣接サイト間の電子間相互作用に起因する集団的な電荷移動過程が重要な役割を果たしていることがわかった．光による秩序相の生成は，光物性や非平衡物理として興味深いだけでなく，光機能の観点からも重要である．例えば，最初にある波長のパルス光によって秩序状態を過渡的に創り出し，その後，異なる波長のパルス光を照射してこれを融解させることができれば，新しい超高速光スイッチやメモリー機能の実現に結びつくものと期待される．

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強相関電子系における高強度テラヘルツ波誘起相転移は、ナローギャップな

や、メタマテリアルを用いて電場を増強する場合において観測されてきた。La_2_CuO_4_などの二次元銅酸化物は、ギャップは2eV程度と比較的大きいが、元素置換によってキャリアをドープすることができる。ドープ濃度が低い場合キャリアは局在化するが、このようなキャリアにテラヘルツ電場を印加することで、衝突イオン化やトンネルイオン化による絶縁体-金属転移が生じることが期待される。このような期待の元、我々は、ホールをドープした二次元銅酸化物La_2-x_Sr_x_CuO_4_において、テラヘルツポンプ・光プローブ分光測定を行った。講演ではその結果について議論する。

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分子性導体にエックス線照射を行うと,結晶内部に分子欠陥が生成され伝導電子系に対する乱れを導入することができる.最近,バンド幅制御型金属-転移の舞台となるダイマーモット型分子性導体κ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Y(Y=Br,Cl)にエックス線を照射すると,それぞれ超伝導/金属またはから乱れによる絶縁体状態-アンダーソン局在による絶縁体化-が生じることを見出した.モット転移近傍の分子性導体において電子相関と乱れが協奏して現れるモット-アンダーソン転移について紹介する.

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モットトランジスタは，強相関電子材料における相転移を電圧で制御する素子であり，Beyond CMOSの有力な候補として期待されている．本稿では，有機

を用いたモットトランジスタのデバイス特性と動作原理の検証について紹介し，今後取り組むべき応用に向けた課題についても言及する．

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