物性物理学：表面構造相転移のコヒーレント制御

物質の能動的な光学制御は、多くの科学分野で望ましく、全光磁気スイッチング、光に誘起される固体の準安定相やエキゾチック相、化学反応のコヒーレント制御は、その顕著な例である。一般的にこうした方法では、系は平衡から遠く離れた状態や反応生成物に向けて動的に誘導される。固体では、金属–絶縁体転移が光学的操作の重要な対象であり、これによって電子特性と格子特性の超高速変化が得られる。しかし、コヒーレンスがそうした転移の効率としきい値に及ぼす影響は、まだほとんど分かっていない。今回我々は、準一次元固体表面系において金属–絶縁体構造相転移のコヒーレント制御を実証する。フェムト秒二重パルス励起方式を使ってこの系を絶縁状態から準安定金属状態へとスイッチングし、対応する構造変化を超高速の低速電子回折によってモニタリングした。さらに、2つの相を接続する重要な構造モードの振動コヒーレンスを利用してこの転移を支配し、二重パルススイッチング効率の遅延依存的な振動を観測した。固体と表面のモード選択的なコヒーレント制御は、準安定状態と非平衡状態によって可能になる化学的機能性や物理的機能性のスイッチングに向けて新たな道を開く可能性がある。

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