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观察光创造新秩序并改变物质状态的过程 - 由金属有机框架 (MOF) 开创的非平衡材料科学的新发展 -

新闻与主题

类别:新闻稿 |发表于 2026 年 7 月 29 日


东京理科大学/东北大学/V体育

● 观察到在金属有机骨架(MOF)中约30飞秒内形成光诱导态的过程。
●采用6飞秒时间分辨光谱和理论分析,我们提出了通过伴随键合有序波的瞬态电子态形成光致态的过程。
●​展示了光产生极性态的可能性,有望用于新型光响应材料和电子材料的设计。

总结

东京理科大学(Science Tokyo) 东京理科大学理学院研究生 Samiran Banu(研究时现任物理化学研究所特别研究员)和石川忠彦助理教授组成的研究小组,与东北大学材料研究所宫坂隆教授、理化研究生院岩井信一郎教授和教授等研究小组合作Satoshi Takahashi(V体育物理与工程学院)金属有机结构MOF,第1)项中,光诱导态约为30飞秒(第2项)成立。


当光照射到物质上时,可能会暂时出现仅通过加热或冷却难以达到的特殊状态。控制这种光诱导态的产生有望成为快速切换材料特性的一种手段,但为了详细观察形成过程,需要几飞秒规模的时间分辨率。


研究团队使用6飞秒的超短脉冲光时间分辨反射光谱(第 3 项)用于跟踪光照射后立即发生的电子状态变化。结果证实,反射光谱在约30飞秒内迅速变化,并形成新的吸收成分。此外,理论模型分析表明,光照射后,位点之间的电子键强度立即发生空间规律性变化耦合有序波瞬态的可能性(第4项)发生,然后形成具有晶格调制的光诱导态。这种光诱导状态是反演对称性中断裂的极性态。 (第 5 条)。


这一结果表明可以利用光对非平衡材料态进行超快控制,并有望促进新型光响应材料的设计。


此结果于 7 月 22 日发布,“物理评论信》杂志。

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图1本研究提出的光致态形成过程示意图


▶详情(新闻稿文本)点击此处

附加说明

这项研究得到了 JSPS 科学研究补助金 (JP18H05208、JP21K03427、JP23K03281、JP23K25797、JP26K00632)、JST SPRING (JPMJSP2106)、JST CREST 的支持(JPMJCR1901) 和 MEXT 这项工作得到了 Q-Leap (JPMXS0118067426) 的支持。

术语解释

(1)金属有机框架(MOF):由规则连接的金属离子和有机分子组成的晶体材料。
(2)飞秒:1/1000 万亿分之一秒。 1 飞秒是 10−15相当于秒。 30 飞秒非常短,即使是光也只能传播约 9 微米。
(3)时间分辨反射光谱:一种测量光学激发物质后样品反射光如何随时间变化的方法。
(4)耦合有序波:相邻原子或分子之间的电子键强度有规则变化的状态。一种源自电子量子力学性质的电子序。
(5)反演对称性:即使物质的结构从某一点移动到相反一侧,它看起来仍然与原来相同的性质。当反演对称性被打破时,材料就有可能变成极性。在极性物质中,会发生电荷偏压和电取向,这可能导致铁电等功能。

论文信息

已出版的杂志:物理评论信
论文标题:金属有机框架中键序波驱动的光诱导隐藏态的超快形成
作者:Samiran Banu、Tatsuya Amano、Takahisa Kato、Kou Takubo、Yoichi Okimoto、Shinya Koshihara、Yohei Kawakami、Hirotake Itoh、Wataru Kosaka、Hitoshi Miyasaka、Shinichiro Iwai、Akira Takahashi 和 Tadahiko Ishikawa
DOI:101103/x43y-61c1

联系信息

(研究相关)
V体育物理与工程系
高桥聪教授
邮箱:takahashiakira[在]nitechacjp 电话:052-735-5153

(关于公共关系)
V体育企划公关科
邮箱:pr[在]admnitechacjp电话:052-735-5647

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