二次元材料：グラフェンにおけるランダウ–ツェナー–マヨラナ遷移のサブサイクル動画撮影

強光電場によって、コヒーレントな電子軌道の調整、バンド構造の設計、物質の創発相の形成を全光学的に行うという、全く新しい可能性が開かれた。その根底にある量子機構を解明するには、光波によって駆動される電子の運動を、バンド構造の中で直接可視化する必要がある。光電子運動量顕微鏡法により、多数の光周期にわたって平均化された光励起電子が画像化されてきたが、バンド構造の光の1周期より短い時間スケールでの（サブサイクル）動画撮影は、電子の運動量が小さい領域に限られていた。しかし、量子材料において光波で駆動される素過程は、運動量空間全体で起こることが多い。今回我々は、第一ブリルアンゾーン全体を網羅し、アト秒の精度を持つ、バンド構造のサブサイクル動画撮影法を導入し、最も基本的でありながら捉えにくい強光電場過程の1つである非断熱的なランダウ–ツェナー–マヨラナ型トンネル効果を可視化した。グラフェンのディラック型バンド構造内での強光電場に駆動される加速と、周期的なランダウ–ツェナー–マヨラナ型バンド間トンネル効果との相互作用は、ブリルアンゾーン端におけるキャリア分布の、サブサイクルでのコヒーレントな変位と変形として現れた。また、極めて非熱的な電子分布によって、競合する散乱過程を切り分け、それらがコヒーレントな電子制御に及ぼす影響を評価することも可能になった。電場に駆動される電子運動を全体的に見渡す我々の手法は、量子材料の強光電場制御について、微視的理解の質を新たな水準へと高める。

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