物性物理学：量子材料における電子の次元性の光学的操作

電子状態を二次元に閉じ込めることによって、量子材料にエキゾチックな現象を実現できる。例えば、相対論的フェルミオンが炭素の単原子層で実現されており、量子化ホール効果は二次元（2D）系に起因する場合があり、超伝導転移温度は単原子層材料において大幅に上昇し得る。通常、2D電子系は、層状材料の剥離、基板上での単層材料の成長、異なる材料間での界面の形成によって得られる。今回我々は、フェムト秒赤外レーザーパルスを用いて、三次元（3D）電荷密度波材料（1T-TiSe₂）において周期的な格子ひずみを部分的に反転させ、異常な特性を持つ過渡的な2D秩序化電子状態の巨視的ドメイン壁を形成した。これに伴う超高速の電子ダイナミクスと格子ダイナミクスは、時間分解・角度分解光電子分光法とメガ電子ボルトオーダーのエネルギーの超高速電子線回折によって捉えられた。さらに我々は、表面近傍の光誘起2Dドメイン壁において、より高い状態密度と、フェルミエネルギー近傍でエネルギーギャップが開く可能性を示す特徴を有する相を特定した。こうした原子運動の光学的調節は、2D電子状態の実現への代替経路であり、量子材料における新奇相が発見される可能性がある有用なプラットフォームになる。

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