東工大,光照射による相転位現象のドミノ効果を可視化

東京工業大学理工学研究科・准教授の沖本洋一氏らの研究グループは,試料のペロブスカイト型コバルト酸化物(Pr0.5Ca0.5CoO3)に光を照射することで新しい磁性金属状態を創製するとともに,それがドミノ的に試料奥行き方向に伝播していく様子を可視化することに成功した。

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光で創成された磁性金属状態がドミノ的に試料奥行き方向に伝播していく様子

実験では,高速レーザパルス(波長800nm)を試料に照射し,その後の光反射率の時間依存性を中赤外~可視光領域まで測定し,データの電磁気学的解析を行なった。その結果,光照射によってコバルト原子の磁性が発生しかつ金属化することがわかった。

さらに,励起されたコバルト原子は実空間でドミノ的に増殖していくこと,および1つの光子が約80サイトのコバルト原子を磁化できること,などが明らかになった。このような高い光変換率は,ドミノ的な励起状態の増殖によるものであり,上述の鉄系や,一般の光化学反応で見られるような1光子が1つのサイトを励起する通常の光照射効果とは本質的に異なる現象という。

応用に向けての問題点はこのドミノ効果発生の動作温度が-190度と低いことを挙げており,今後類似のコバルト系で動作温度の高い応答を示す試料を探索していくとしている。また,このドミノ発生の起源はまだ明らかになっていないが,レーザ光照射により生じた衝撃波が相転移を助けている可能性が示唆されており,高速のX線パルスをつかった原子位置を直接見る研究がを行なうことにより,その起源を解明していく予定という。

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