筑波大学数理物質系 日野健一教授、長谷宗明教授、数理物質科学研究科大学院 渡辺陽平(D3)、計算科学研究センター 前島展也講師は、半導体シリコンに高強度超短パルスレーザーを照射した直後におけるプラズモンと縦光学フォノンの共鳴効果がもたらす特異な量子ダイナミックスと当該系におけるラビ振動の効果を理論的に予見することに成功しました。
本研究では、超短光パルスによって高密度励起されたキャリアと縦光学フォノンが結合して、過渡的な複合量子状態であるポーラロニック準粒子が形成されるというモデルを構築しました。これに基づき、プラズモンとフォノンの両モードがエネルギー的に共鳴して強い相互作用を起こすことによって、コヒーレントフォノンの時間シグナルに特異な振動パターンが発現することを見出しました。さらに、その振幅と位相が、パルス電場の強さに対応するラビ周波数に同期して周期的に振動することを明らかにしました。