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広島大学大学院理学研究科?創発的物性物理研究拠点 ヌルママト?ムニサ研究員、木村昭夫教授、東京大学物性研究所極限コヒーレント光科学研究センター 石田行章助教、辛埴教授、兵库県立大学大学院物质理学研究科 赤浜裕一教授らを中心とする研究グループは、世界最高エネルギー分解能を有する時間?角度分解光電子分光（＊1）装置を用いることで、近赤外光パルスを照射することで電子がたたき上げられ、その状態がナノ秒に迫る長い持続時間を示すことを世界で初めて明らかにしました。今回の研究成果は、黒リンが赤外光レーザー発振や次世代の超高速光通信デバイスのキーマテリアルの一つであることを示唆しています。さらに本研究結果は、固体における究極の量子現象である電子正孔対（励起子）のボーズ?アインシュタイン凝縮（＊2）を起こすのに黒リンが適した物質であることも示しています。
本研究の成果は、英国Nature Publishing Groupのオンライン科学雑誌「Scientific Reports」に掲載されました。
【用语解説】
＊1．时间?角度分解光电子分光
物质に光を照射すると、光电効果と呼ばれる现象によって、电子が固体表面から放出されます。この放出された光电子のエネルギーと放出角度を测定し、エネルギー保存则と运动量保存则を利用して固体内部の电子のエネルギーと运动量を决定する手法を角度分解光电子分光（础搁笔贰厂）と言います。
この角度分解光电子分光に、2种类の短パルスのレーザー光源を用いたものを时间?角度分解光电子分光といい、ポンプ光と呼ばれる光パルスによって生じた电子状态の动的変化をプローブ光によってスナップショットとして捉えることができます。この时间?角度分解光电子分光（罢础搁笔贰厂）は、通常の光电子分光では捉えることのできない非占有电子状态（电子が元々いない状态）や电子の超高速ダイナミクスを直接観测することができるため、基础から応用に渡る幅広い分野で有用な実験手法となっています。
＊2．电子正孔対（励起子）のボーズ?アインシュタイン凝缩
1つの状态に1个しか入れない粒子をフェルミ粒子である対し、1つの状态に何个でも入れるのがボーズ粒子です。ある転移温度以下で巨视的な数のボーズ粒子が最低エネルギー状态に落ち込む相転移现象のことを「ボーズ?アインシュタイン凝缩」と呼びます。この现象はアインシュタインにより予想され、その后、冷却原子を用いて実証され2001年にノーベル物理学赏が授与されました。上述のように、电子とその抜け穴である正孔それぞれはフェルミ粒子ですが、电子と正孔が结合してできた新たな粒子「励起子」はボーズ粒子となり、この励起子がボーズ?アインシュタイン凝缩を起こすと考えられています。
図1. (a)黒リンの結晶構造（左）。c軸方向(b)およびa軸方向(c)に沿って測定した時間?角度分解光電子分光（TARPES）の実験結果。
【研究に関すること】
広岛大学大学院理学研究科物理科学専攻
教授 木村 昭夫
広岛大学创発的物性物理研究拠点
TEL: 082-424-7400
E-mailE* akiok＊hiroshima-u.ac.jp (＊は半角@に変換して送信してください)
東京大学物性研究所 極限コヒーレント光科学研究センター
助教 石田 行章
TEL: 04-7136-3381
E-mail: ishiday＊issp.u-tokyo.ac.jp (＊は半角@に変換して送信してください)
兵库県立大学大学院物质理学研究科
教授 赤浜 裕一
TEL: 0791-58-0509
E-mail: akahama＊sci.u-hyogo.ac.jp (＊は半角@に変換して送信してください)
【报道に関すること】
広岛大学広报グループ
佐々木 和人
TEL: 082-424-3749 FAX: 082-424-6040
E-mail: koho＊office.hiroshima-u.ac.jp (＊は半角@に変換して送信してください)
掲載日 : 2018年06月14日
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