東北大学研究者紹介

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オノ　アツシ

小野　淳

Atsushi Ono

所属

大学院理学研究科　物理学専攻　固体統計物理学講座（物性理論分野）

職名

助教

学位

博士（理学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/atsushi.ono

e-Rad 研究者番号

40845848

ORCID

https://orcid.org/0000-0002-8813-4470

経歴 2

2019年4月～継続中

東北大学　大学院理学研究科　助教
2018年4月～ 2019年3月

日本学術振興会　特別研究員DC2

学歴 2

東北大学　大学院理学研究科　物理学専攻

2014年4月～ 2019年3月
東北大学　理学部　物理学科

2010年4月～ 2014年3月

委員歴 1

日本物理学会　領域5 領域運営委員

2023年10月～ 2024年9月

所属学協会 2

アメリカ物理学会
日本物理学会

研究分野 2

自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理 /
自然科学一般 / 磁性、超伝導、強相関系 /

受賞 2

泉萩会奨励賞

2024年10月　東北大学理学部物理系同窓会（泉萩会）
総長賞

2019年3月　東北大学

論文 21

Tangent equations of motion for nonlinear response functions 査読有り

Atsushi Ono

Physical Review Research　8　033131-1-31　2026年8月3日

DOI： 10.1103/hbjl-f5cw 　
Electron dynamics induced by quantum cat-state light 査読有り

Shohei Imai, Atsushi Ono, Naoto Tsuji

Physical Review A　114　L011102-1-7　2026年7月17日

DOI： 10.1103/7vll-vh3l 　
Temporal modulation of second harmonic generation in ferroelectrics by a pulsed electric field 査読有り

Atsushi Ono

Physical Review B　112　115146-1-11　2025年9月25日

DOI： 10.1103/xsrf-t1hj 　
Nonlocal correlations in quantum energy teleportation: Perspectives from their Majorana representations and information thermodynamics 査読有り

Hiroaki Matsueda, Yusuke Masaki, Kanji Itoh, Atsushi Ono, Joji Nasu

Physical Review Research　7　033137-1-10　2025年8月8日

DOI： 10.1103/1yr5-sn98 　
Extracting Nonlinear Dynamical Response Functions from Time Evolution 査読有り

Atsushi Ono

Physical Review Letters　135　026401-1-11　2025年7月9日

DOI： 10.1103/qsxr-c2pq 　
Real-time control of non-Abelian anyons in Kitaev spin liquid under energy dissipation 査読有り

Chihiro Harada, Atsushi Ono, Joji Nasu

Physical Review B　110　214426-1-21　2024年12月18日

DOI： 10.1103/PhysRevB.110.214426 　
Photocontrol of ferroelectricity in multiferroic BiFeO3 via structural modification coupled with photocarrier 査読有り

Kou Takubo, Atsushi Ono, Shunsuke Ueno, Samiran Banu, Hongwu Yu, Kaito En-ya, Ryota Nishimori, Makoto Kuwahara, Toru Asaka, Kei Maeda, Daiki Ono, Keita Ozawa, Takuma Itoh, Kei Shigematsu, Masaki Azuma, Tadahiko Ishikawa, Yoichi Okimoto, Masaki Hada, Shin-ya Koshihara

Communications Materials　5　261-1-9　2024年12月4日

DOI： 10.1038/s43246-024-00698-8 　
High harmonic generation from electrons moving in topological spin textures 査読有り

Atsushi Ono, Shun Okumura, Shohei Imai, Yutaka Akagi

Physical Review B　110　(12)　125111-1-17　2024年9月6日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.110.125111 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Theory for Fourier-limited attosecond pulse generation in solids 査読有り

Shohei Imai, Atsushi Ono

Physical Review B　109　L041303-1-8　2024年1月25日

DOI： 10.1103/PhysRevB.109.L041303 　
Field-driven spatiotemporal manipulation of Majorana zero modes in a Kitaev spin liquid 査読有り

Chihiro Harada, Atsushi Ono, Joji Nasu

Physical Review B　108　L241118-1-7　2023年12月20日

DOI： 10.1103/PhysRevB.108.L241118 　
Photocontrol of spin scalar chirality in centrosymmetric itinerant magnets 査読有り

Atsushi Ono, Yutaka Akagi

Physical Review B　108　L100407-1-7　2023年9月27日

DOI： 10.1103/PhysRevB.108.L100407 　
Energy-band echoes: Time-reversed light emission from optically driven quasiparticle wave packets 査読有り

Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Physical Review Research　4　(4)　043155　2022年11月30日
出版者・発行元：
DOI： 10.1103/physrevresearch.4.043155 　

eISSN：2643-1564
Ultrafast reorientation of the Néel vector in antiferromagnetic Dirac semimetals 査読有り

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

npj Computational Materials　7　(1)　171　2021年10月
出版者・発行元： Springer Science and Business Media {LLC}
DOI： 10.1038/s41524-021-00641-2 　

ISSN：2057-3960
Electric-Field-Induced Antiferromagnetic Insulating State in a Metallic Ferromagnet 査読有り

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Journal of the Physical Society of Japan　89　(9)　095001-095001　2020年9月
出版者・発行元： Physical Society of Japan
DOI： 10.7566/jpsj.89.095001 　

ISSN：0031-9015
High Harmonic Generation in a Correlated Electron System 査読有り

Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Physical Review Letters　124　(15)　157404　2020年4月
出版者・発行元： American Physical Society ({APS})
DOI： 10.1103/physrevlett.124.157404 　

ISSN：0031-9007
Nonequilibrium susceptibility in photoinduced Floquet states 査読有り

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Physical Review B　100　(7)　075127　2019年8月
出版者・発行元： American Physical Society ({APS})
DOI： 10.1103/physrevb.100.075127 　

ISSN：2469-9950
Photoinduced Topological Spin Texture in a Metallic Ferromagnet 査読有り

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Journal of the Physical Society of Japan　88　(2)　023703　2019年2月
出版者・発行元： Physical Society of Japan
DOI： 10.7566/jpsj.88.023703 　

ISSN：0031-9015
Photocontrol of magnetic structure in an itinerant magnet 査読有り

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Physical Review B　98　(21)　214408　2018年12月
出版者・発行元： American Physical Society ({APS})
DOI： 10.1103/physrevb.98.214408 　

ISSN：2469-9950
Double-Exchange Interaction in Optically Induced Nonequilibrium State: A Conversion from Ferromagnetic to Antiferromagnetic Structure 査読有り

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Physical Review Letters　119　(20)　207202　2017年11月
出版者・発行元： American Physical Society ({APS})
DOI： 10.1103/physrevlett.119.207202 　

ISSN：0031-9007
Optical suppression of electron motion in low-dimensional correlated electron system 査読有り

Atsushi Ono, Hiroshi Hashimoto, Sumio Ishihara

Physical Review B　95　(8)　085123　2017年2月
出版者・発行元： American Physical Society ({APS})
DOI： 10.1103/physrevb.95.085123 　

ISSN：2469-9950
Pulse excitation to continuous-wave excitation in a low-dimensional interacting quantum system 査読有り

Atsushi Ono, Hiroshi Hashimoto, Sumio Ishihara

Physical Review B　94　(11)　115152　2016年9月
出版者・発行元： American Physical Society ({APS})
DOI： 10.1103/physrevb.94.115152 　

ISSN：2469-9950

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MISC 5

固体におけるアト秒科学—電子波束ダイナミクスの制御によるアト秒パルス発生— 査読有り

今井渉平, 小野淳

固体物理　60　(9)　457-467　2025年9月15日
Magnetic-field control of visons in Kitaev quantum spin liquids under energy dissipation 招待有り

Chihiro Harada, Atsushi Ono, Joji Nasu

Activity Report 2024 / Supercomputer Center, Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo　24-31　2025年7月
光で磁性を制御する

小野淳

泉萩会会報　41　4　2025年6月
光によるスピン秩序の高速制御招待有り査読有り

小野淳, 石原純夫

日本物理学会誌　75　77　2020年2月
レーザ光でスピン秩序を操作する招待有り査読有り

石原純夫, 小野淳

レーザ加工学会誌　26　38　2019年2月

講演・口頭発表等 78

Real-time framework for extracting nonlinear response functions: Formulation and applications

Atsushi Ono

Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT9)　2026年10月26日
Tangent equations of motion for extracting nonlinear response functions from real-time dynamics 招待有り

Atsushi Ono

Trends in the Theory of Quantum Materials　2026年10月19日
Real-Time Framework for Computing Nonlinear Response Functions 招待有り

Atsushi Ono

Strongly Correlated Electron Systems　2026年10月1日
ガウス量子光で駆動された固体電子のフロケ・グリーン関数

小野淳

日本物理学会第81回年次大会　2026年9月15日
接線運動方程式による非線形応答関数の計算：定式化と原理実証

小野淳

日本物理学会2026年春季大会　2026年3月26日
接線運動方程式による非線形応答関数の計算：多体効果と高次応答

小野淳

日本物理学会2026年春季大会　2026年3月24日
実時間発展による非線形動的応答関数の計算招待有り

小野淳

第10回「凝縮系理論の最前線」研究会　2026年2月19日
パルス電場による第二高調波発生の時間的変調

小野淳

日本物理学会第80回年次大会　2025年9月18日
非定常状態における非線形動的応答関数の定式化

小野淳

日本物理学会2025年春季大会　2025年3月
量子エネルギーテレポーテーションにおける非局所相関：それらのマヨラナ表現と情報熱力学からの視点

松枝宏明, 正木祐輔, 伊東寛滋, 小野淳, 那須譲治

日本物理学会2025年春季大会　2025年3月
High harmonic spectroscopy of a topological spin texture 国際会議招待有り

Atsushi Ono, Shun Okumura, Shohei Imai, Yutaka Akagi

Correlated Quantum Materials + beyond: Symposium　2024年11月25日
実時間発展による非線形応答関数の計算

小野淳

非平衡固体物性の最前線2024　2024年11月
実時間発展に基づく非線形動的応答関数の計算

小野淳

日本物理学会第79回年次大会　2024年9月
光量子場で駆動される電子ダイナミクスの理論

今井渉平, 小野淳, 辻直人

日本物理学会第79回年次大会　2024年9月
High harmonic generation from electrons moving on topological spin textures 国際会議

Atsushi Ono, Shun Okumura, Shohei Imai, Yutaka Akagi

Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena (PIPT8)　2024年6月24日
スピンスカラーカイラル状態における高次高調波発生

小野淳, 奥村駿, 今井渉平, 赤城裕

日本物理学会2024年春季大会　2024年3月
キタエフスピン液体におけるエネルギー緩和がもたらすバイゾン制御の安定化

原田千宏, 小野淳, 那須譲治

日本物理学会2024年春季大会　2024年3月
光電場駆動による高速ダイナミクスと磁性制御招待有り

小野淳

研究会「非平衡固体物性の最前線」　2023年11月14日
光キャリア注入されたマルチフェロイクスにおける実時間ダイナミクス

小野淳

日本物理学会第78回年次大会　2023年9月
キタエフ量子スピン液体におけるマヨラナゼロモードの時空間制御

原田千宏, 小野淳, 那須譲治

日本物理学会第78回年次大会　2023年9月
スピン偏極パルス電子回折によるBiFeO3/SrTiO3(111)薄膜の磁気構造観測と光誘起ダイナミクス測定

田久保耕, 上野俊輔, Samiran Banu, 于洪武, 石川忠彦, 沖本洋一, 腰原伸也, 小野淳, 西森亮太, 羽田真毅, 桑原真人, 浅香透, 小野大樹, 小澤慶太, 伊藤拓真, 重松圭, 東正樹

日本物理学会第78回年次大会　2023年9月
駆動電場パルスの波形整形によるトンネル励起電子正孔対の波束制御

今井渉平, 小野淳

日本物理学会2023年春季大会　2023年3月
キタエフ量子スピン液体におけるバイゾン励起の実時間ダイナミクス

原田千宏, 小野淳, 那須譲治

日本物理学会2023年春季大会　2023年3月
フェムト秒電子線回折によるBiFeO3/SrTiO3(111)薄膜の光誘起構造ダイナミクス測定

田久保耕, 上野俊輔, 金子水咲, 于洪武, 石川忠彦, 沖本洋一, 腰原伸也, 小野淳, 西森亮太, 矢嶋渉, 羽田真毅, 桑原真人, 浅香透, 小澤慶太, 伊藤拓真, 重松圭, 東正樹

日本物理学会2023年春季大会　2023年3月
Optically controlled spin scalar chirality in centrosymmetric magnetic metals 国際会議

Atsushi Ono, Yutaka Akagi

APS March Meeting　2023年3月
Momentum-resolved spectroscopy based on time-reversed light pulses emitted from optically driven quasiparticles 国際会議

Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara

APS March Meeting　2023年3月
光電場駆動による磁性制御と高速ダイナミクス招待有り

研究会「相関電子の軌道自由度から生まれる多様性と普遍性」
空間反転対称な遍歴磁性体におけるスピンスカラーカイラリティと円偏光自由度の非線形結合

小野淳, 赤城裕

日本物理学会2022年秋季大会　2022年9月
光駆動電子のスピンダイナミクスと高次高調波の偏光自由度との関係

今井渉平, 小野淳

日本物理学会2022年秋季大会　2022年9月
Photocontrol of spin scalar chirality in centrosymmetric itinerant magnets 国際会議

Atsushi Ono, Yutaka Akagi

29th International Conference on Low Temperature Physics　2022年8月19日
All-optical momentum-resolved spectroscopy in correlated insulators 国際会議

Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara

29th International Conference on Low Temperature Physics　2022年8月19日
空間反転対称な遍歴磁性体におけるスピンスカラーカイラリティの円偏光制御

小野淳, 赤城裕

日本物理学会第77回年次大会　2022年3月
トンネル励起された電子波束による高次高調波の時間波形

今井渉平, 小野淳

日本物理学会第77回年次大会　2022年3月
High harmonic generation in spontaneously symmetry broken systems 国際会議

Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara

PIPT7: Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena　2021年11月16日
Photocontrol of magnetic and electronic structures in antiferromagnetic Dirac semimetals 国際会議招待有り

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

PIPT7: Photoinduced Phase Transitions and Cooperative Phenomena　2021年11月9日
Ultrafast reorientation of the Néel vector in antiferromagnetic Dirac semimetals 国際会議

Atsushi Ono

Joint Conference: EP2DS-24/MSS-20　2021年11月4日
テラヘルツパルスによる強誘電体における第二高調波発生の実時間変調

小野淳

日本物理学会2021年秋季大会　2021年9月
光駆動電子の時間反転現象を通した高次高調波発生の解析

今井渉平, 小野淳

日本物理学会2021年秋季大会　2021年9月
Optical momentum-resolved spectroscopy based on time-reversal dynamics in correlated insulators 国際会議

Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara

New Generation in Strongly Correlated Electrons Systems 2021　2021年8月
Ultrafast reorientation of the Néel vector in antiferromagnetic Dirac semimetals 国際会議

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

APS March Meeting　2021年3月
三角格子遍歴磁性体における光誘起スピンスカラーカイラル状態

小野淳, 赤城裕

日本物理学会第76回年次大会　2021年3月
相関絶縁体における光励起キャリアのエネルギー分散測定法の提案

今井渉平, 小野淳, 石原純夫

日本物理学会第76回年次大会　2021年3月
反強磁性ディラック半金属における磁性・伝導性の光制御の理論II

小野淳, 石原純夫

日本物理学会2020年秋季大会　2020年9月
中性イオン性転移系の高次高調波発生と強結合相関効果

今井渉平, 小野淳, 石原純夫

日本物理学会2020年秋季大会　2020年9月
光誘起非平衡状態の理論研究招待有り

⽯原純夫, 今井渉平, 正木祐輔, 小野淳

第67回応用物理学会春季学術講演会　2020年3月13日
反強磁性ディラック半金属における磁性・伝導性の光制御の理論

小野淳, 石原純夫

日本物理学会第75回年次大会　2020年3月
中性イオン性転移系における高次高調波発生

今井渉平, 小野淳, 石原純夫

日本物理学会第75回年次大会　2020年3月
遍歴磁性体における光誘起現象招待有り

小野淳

第9回凝縮系理論の最前線　2020年2月6日
High Harmonic Generation in a Charge Ordered Correlated Electron System 国際会議

Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Strongly Correlated Electron Systems　2019年9月24日
Double-Exchange and RKKY Interactions in Photoinduced Nonequilibrium States in Correlated Magnets 国際会議

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Strongly Correlated Electron Systems　2019年9月25日
遍歴磁性体の光励起・緩和ダイナミクスにおけるスピン軌道相互作用の効果

小野淳, 山下竜律, 石原純夫

日本物理学会2019年秋季大会　2019年9月
相関電子系における高次高調波の発生機構Ⅱ

今井渉平, 小野淳, 石原純夫

日本物理学会2019年秋季大会　2019年9月
Photocontrol of magnetic structure in a metallic ferromagnet 国際会議

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

APS March Meeting　2019年3月
遍歴磁性体における光誘起スピンテクスチャの理論

小野淳, 石原純夫

日本物理学会第74回年次大会　2019年3月
相関電子系における高次高調波の発生機構

今井渉平, 小野淳, 石原純夫

日本物理学会第74回年次大会　2019年3月
遍歴磁性体の光誘起ダイナミクスにおけるスピン軌道相互作用の効果

山下竜律, 小野淳, 石原純夫

日本物理学会第74回年次大会　2019年3月
Photoinduced Antiferromagnetic Transition in a Correlated Itinerant Ferromagnet 国際会議

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

The 2nd Symposium for World Leading Research Centers —Materials Science and Spintronics—　2019年2月
Numerical study of high harmonic generation in a strongly correlated electron system 国際会議

Shohei Imai, Atsushi Ono, Sumio Ishihara

The 9th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation (9th AWCXR)　2018年10月16日
多電子系におけるフロケ状態と感受率

小野淳, 石原純夫

日本物理学会2018年秋季大会　2018年9月
ダイマー・モット系における高次高調波発生の数値的研究

今井渉平, 小野淳, 石原純夫

日本物理学会2018年秋季大会　2018年9月
Photoinduced Ferromagnetic-to-Antiferromagnetic Transition in a Correlated Itinerant Magnet 国際会議

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Ultrafast Control of Materials　2018年6月
相関遍歴磁性体におけるフロケ状態と磁気励起

小野淳, 石原純夫

日本物理学会第73回年次大会　2018年3月
Photoinduced Ferromagnetic-to-Antiferromagnetic Transition in a Correlated Itinerant Magnet 国際会議

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Kick-off Symposium for World Leading Research Centers —Materials Science and Spintronics—　2018年2月
強相関遍歴磁性体における光誘起磁性転移のダイナミクス

小野淳, 石原純夫

金研ワークショップ「多自由度・多階層性が協奏する物質材料システムの科学」　2017年12月
Optical conversion of magnetic structure in strongly correlated itinerant magnets 国際会議

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

New Generation in Strongly Correlated Electrons Systems 2017　2017年9月
強相関遍歴磁性体における光誘起磁性転移とスピンカイラリティ

小野淳, 石原純夫

日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月
フラストレート電荷秩序系におけるクエンチダイナミクス

北川皓也, 小野淳,中惇, 石原純夫

日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月
低次元拡張ハバード模型における光誘起ダイナミクスの数値的研究

今井渉平, 小野淳, 石原純夫

日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月
Ultrafast optical manipulation of magnetism —double-exchange interaction in nonequilibrium state— 国際会議招待有り

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Electron Correlation in Superconductors and Nanostructures　2017年8月
Optical control of magnetism in double exchange system 国際会議

Atsushi Ono, Sumio Ishihara

Photoinduced Phase Transitions　2017年6月
二重交換系における光照射磁性制御の理論

小野淳, 石原純夫

日本物理学会第72回年次大会　2017年3月
低次元量子多体系におけるパルス光―連続光励起クロスオーバー現象

小野淳, 橋本博志, 石原純夫

日本物理学会2016年秋季大会　2016年9月
低次元ハバード模型における動的局在現象の数値的研究

小野淳, 橋本博志, 石原純夫

日本物理学会第71回年次大会　2016年3月
Optical suppression of electron motion in low-dimensional Hubbard model 国際会議

Atsushi Ono, Hiroshi Hashimoto, Sumio Ishihara

CEMS-QPEC Symposium on Emergent Quantum Materials　2016年1月
Photoinduced Dynamics in One-dimensional Correlated Electron Model 国際会議

Atsushi Ono, Hiroshi Hashimoto, Sumio Ishihara

French Research Organizations—Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials　2015年12月
低次元相関電子系における光誘起ダイナミクスと特異な励起光強度依存性

小野淳, 橋本博志, 石原純夫

日本物理学会2015年秋季大会　2015年9月
低次元局在電子系における光誘起ダイナミクスの数値的解析

小野淳, 橋本博志, 石原純夫

日本物理学会第70回年次大会　2015年3月
低次元強相関系における時間依存する外場による励起ダイナミクスの数値的研究

小野淳, 橋本博志, 石原純夫

日本物理学会2014年秋季大会　2014年9月

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共同研究・競争的資金等の研究課題 9

実時間発展に基づく非線形応答理論の展開

小野淳

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：Tohoku University

2026年4月1日～ 2030年3月31日
新たな非平衡第一原理計算による量子物質の非線形分光と機能開拓

野村悠祐, 小野淳, 村上雄太, 佐藤駿丞

2026年4月1日～ 2029年3月31日
量子情報技術の基盤となる量子スピン系の時空間制御理論の構築

那須譲治, 松枝宏明, 小野淳

2024年4月～ 2028年3月
レーザーによるスピンの制御のための元素別超高速磁気イメージングの開発

和達大樹, 石井順久, 小野淳

2024年4月～ 2026年3月
高速量子物性制御に向けた光駆動による高速実時間ダイナミクスの解明

小野淳

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

研究機関：Tohoku University

2023年4月～ 2026年3月
光と物質の一体的量子動力学が生み出す新しい光誘起協同現象物質開拓への挑戦

腰原伸也, 石川忠彦, 沖本洋一, 東正樹, 林靖彦, 羽田真毅, 桑原真人, 宮坂等, 小野淳, 石原純夫

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Specially Promoted Research

研究機関：Tokyo Institute of Technology

2018年4月23日～ 2023年3月31日

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本研究では、物質と光子が一体化した場で極短時間に発現する、光励起特有の新秩序状態(Hidden State)の特性や生成過程を、フェムト秒分光・電子線構造観測手法を用いて解明し、超高速可逆光相変換物質の開拓や新奇(光誘起マルチフェロイクス)物質の開拓に挑戦することを目的としている。2020年度は、開発した超短パルス電子線回折装置を本格的に物質開発に活用するという当初目標達成のために、電子線時間幅の圧縮と電子ビームの質的改善に集中的な努力を傾注した。これは、パルス電子線回折測定装置にスピン偏極線源を導入するための準備作業を兼ねたものとなった。本年度はSi単結晶など、フェムト秒時間分解光学測定などから、その構造変化の初期過程の具体的速さが測定されている物質を用いて、構造変化の初期過程を、構築した装置を用いて具体的に観測し、光学測定結果との比較を行い、約60fs以下のパルス幅となっていることを確認した。加えて、観測に必要な電子ビームパターン、強度を改善するために、電子レンズパラメータなどの当初設計からの変更作業にも集中的に取り組み、2021年度に予定している各種電子－格子強結合系無機物質の観測に向けた技術を確立した。これと同時に、スピン偏極電子線源の構築にも努力を傾け、実際に共同研究先の名古屋大学におけるピコ秒領域での評価実験装置で、当初予定通りの偏極度などが得られることを確認した。ただし、フェムト秒パルス電子線装置への組み込みは、新型肺炎の感染状況から名古屋大学チームの長期出張の見合わせが続いており、今後改善次第作業着手の予定である。一方、物質開発は順調に進行しており、特に電荷秩序を利用した、新しい電子型強誘電体の評価実験に成功し、電子型強誘電体の概念確立に至ることができた。そして、超短パルス光による分極制御など、fs構造変化観測に向けた準備実験に着手した。
環境と結合した強相関多体系における光誘起時空間階層構造の理論

小野淳

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

研究機関：Tohoku University

2020年4月～ 2023年3月

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いくつかの典型的な電荷・スピン結合系や強相関電子系における光誘起現象を解析し，主に以下の成果が得られた。 (1)高強度のテラヘルツパルスを用いた電気分極の高速制御がこれまで盛んに研究されている。電気分極等による空間反転対称性の破れに対しては，光第二高調波発生(SHG)が優れた時間空間分解能を持つプローブとして利用されてきた。強誘電体におけるごく最近の実験を受けて，テラヘルツパルスによって変調される電気分極とSHG強度との関係を詳しく調べた。時間依存摂動論と数値計算に基づく解析の結果，量子ゆらぎが増大する限定的なパラメータ領域において，SHG強度変化量とテラヘルツパルス電場の位相は一致せず，パルスの時間微分波形等に依存する寄与が現れることが明らかになった。 (2)外場を制御することによって量子系の時間発展を反転させる現象がこれまでいくつか知られており，その代表例として核スピン等の少数準位系におけるスピンエコーが挙げられる。本研究ではバンド絶縁体やモット絶縁体等の理論模型について解析を行い，多体系の連続準位，すなわちエネルギーバンド構造を反映した新たなエコー現象を見出した。そこでは光キャリアを励起するパルス波形が物質の量子状態に転写され，別のパルスによって光キャリアを駆動することで，キャリア再結合に伴いパルス波形を時間反転したエコー光パルスが発生する。エコー光パルスの周波数は光キャリアのエネルギーを反映しており，駆動パルス強度を変化させることで光キャリアの分散関係が得られる。特に，一電子励起スペクトルがブロードになる強相関系においても明瞭な分散関係が再構築されることが示され，新たな運動量分解分光法の基礎原理になることが期待される。
遍歴磁性体における光誘起スピンダイナミクスの理論

小野淳

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

研究機関：Tohoku University

2019年8月～ 2022年3月

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本研究課題では，磁性体への光照射によって生じるピコ秒程度の高速な実時間ダイナミクスの理論研究を行った。特に遍歴的な電子と局在的な磁気モーメントが結合した系に焦点を置いて解析を行い，電子を光電場によって駆動することで磁気的性質が大きく変化することが見出された。具体的には，強磁性金属へのテラヘルツパルス電場照射によって，反強磁性絶縁体状態や120度ネール状態，スピンスカラーカイラル状態など様々な磁気秩序状態が現れることや，反強磁性磁化の方向を回転させることが可能であることが明らかになった。
強相関遍歴磁性体における光による高速磁性制御の理論

小野淳

2018年4月25日～ 2020年3月31日

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光照射により誘起される磁性の高速ダイナミクスを理論的に明らかにすることを目的として研究を遂行した．強相関遍歴磁性体の理論模型の一つである二重交換模型を対象として解析を行い，以下の成果を得た． (1)二重交換模型の強磁性金属相に光照射を行うことで，スピン間に反強磁性的な相互作用が誘起されること，ならびにこれが光照射下特有の電子状態におけるストーナー励起過程によって理解できることを明らかにした．光照射下の強磁性金属状態に注目し，マグノンのフロケ・グリーン関数をフント結合に関する摂動展開に基づいて計算した．光強度の増大とともにマグノンの分散関係はソフト化し，ある閾値強度において反強磁性的な不安定性が誘起されることを見出した． (2)二重交換系における光誘起反強磁性転移の実時間ダイナミクスにおいて，従来の計算よりも大きなサイズのクラスターに関して詳細な解析を行い，反強磁性状態が実現する前の過渡状態において有限のスカラー・ベクトルカイラリティを持つスピン構造が現れることを示した．この構造は有限のトポロジカル指数で特徴付けられ，初期状態に導入したランダムネスに大きく依存すること，ならびにクラスターサイズの増大とともに（準）安定化する傾向が見出された． (3)フント結合に関する弱結合領域からのアプローチとして常磁性金属状態を考え，フロケ・グリーン関数法を用いて光照射下の定常状態におけるスピン感受率の解析を行った．非平衡定常状態における感受率の表式を導出し，これを元に光振幅に関する最低次の補正項の解析的表式を得た．また，二次元正方格子ならびに一次元格子に関して具体的に感受率の数値計算を行った．解析の結果，光振動数がバンド幅と同程度以下の場合には複数のフロケバンドにフェルミ面が現れ，感受率にはフェルミ面間のネスティングベクトルに対応する波数に新たなピーク構造が現れること等が明らかになった．

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担当経験のある科目(授業) 5

統計物理学Ⅰ演習　東北大学学部専門科目
電磁気学Ⅰ演習　東北大学学部専門科目
物理学セミナー　東北大学学部専門科目
力学演習Ⅱ　東北大学学部専門科目
電磁気学Ⅱ演習　東北大学学部専門科目

メディア報道 9

量子ダイナミクスの非線形性を解析できる新手法を開発 ─新たな材料設計や量子デバイス開発などへの貢献に期待─

東北大学　プレスリリース

2025年7月

メディア報道種別: その他
Real-Time Simulation Makes Understanding Nonlinear Quantum Dynamics Much Easier

Tohoku University　Research News

2025年7月

メディア報道種別: その他
マルチフェロイック結晶の分極を10兆分の1秒の光で制御－強誘電・磁気メモリーデバイスの超高速操作が室温で可能に－

東北大学　プレスリリース

2024年12月

メディア報道種別: その他
Predicting New Quantum Echoes: Ultrafast Lightwave Control of Electrons in Crystals

Tohoku University　Research News

2022年12月

メディア報道種別: その他
物質中で生じる新たな量子エコー現象を理論的に発見光による量子状態制御法・極短パルス発生法の確立に前進

東北大学　プレスリリース

2022年12月

メディア報道種別: その他
Generating Harmonic Signals in Correlated Electron Systems

American Physical Society　Physics Magazine

2020年4月

メディア報道種別: インターネットメディア
高強度超短光パルスによる光高調波発生の新しい仕組みを解明 ―トポロジカルな"ひねり"が拓くアト秒サイエンス―

東北大学　プレスリリース

2020年4月

メディア報道種別: その他
Controlling spin for memory storage

Tohoku University　Research News

2017年11月

メディア報道種別: その他
光で磁石の性質を消す～磁石の起源を担う力が光で正反対となる原理～

東北大学　プレスリリース

2017年11月

メディア報道種別: その他

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