一般教育科
超高速光物理研究室
実験風景
電流などのよく知られた現象でも、短い時間スケールで見てみると違った一面を示すことがあります。本研究室では、構造を精密に制御した半導体を対象として、電子や原子の高速な運動を短い時間ごとに区切って調べています。具体的には、10兆分の1秒だけ光る「光パルス」を発生させ、それを多種多様なミラーとレンズで誘導して半導体に照射する実験を行っています。半導体の構造や光パルスの当て方を工夫することで、新規な現象の発見と解明、さらには応用への展開を目指しています。
実験風景
主な研究テーマ
- 半導体表面の光励起過渡現象に基づくテラヘルツ波放射機構の解明
- 変調分光法による半導体ナノ構造膜の精密分光
指導教員
長谷川 尊之
講師
(ハセガワ タカユキ)
専門分野
研究室がめざすSDGs
教員メッセージ
光パルスをもちいて高速な現象を調べるために、ミラー、レンズ、プリズムなどを組み合わせて独自の光学測定器を作ります。一見複雑に見えますが、要素ごとに見ていくと仕組みを理解することは難しくありません。たとえば、光パルスを試料に当てるタイミングが重要なのですが、これはお馴染みの「距離・時間・速さの関係」で決めることができます。光の速さは一定ですので、光パルスの経路の長さを調整すれば試料に到着する時間を設定できるわけです。また、使用しているミラーなどは特殊な加工が施されていますが、類似したものが身の回りで使われていたりします（たとえば眼鏡の反射防止コーティング）。このように実験道具に様々な知識を結びつけながら研究を進めていくことは、光を使った研究の醍醐味のひとつです。
在学生メッセージ
超高速光物理とはなんぞや？初めて聞いた時には研究内容をイメージできませんでした。ところが研究を進めてみると、電磁気学の授業で学んだ電気伝導や電磁波、力学での振動現象などが関わっていることを知り、それらの極短時間領域での振る舞いを探究する分野であることが分かりました。これまで独立していた基礎的な知識が研究を通して結びついていく感覚は心地よいものがあります。工学系の大学院生として理学と工学の中間にあるような研究内容に難しく感じることもありますが、知識の結びつきを楽しみながら、一緒に研究に取り組んでもらえたら嬉しいです。
この研究がかなえる未来
近年、光と電波の性質を兼ね備えたテラヘルツ領域電磁波（テラヘルツ波）が、さまざまな分野で役立つことから注目を集めています。テラヘルツ波は、半導体内で電子や原子を高速に運動させることで発生します。そこで、電子・原子の運動を探求して制御する方法を確立し、多様なテラヘルツ波を発生させることを目指しています。
