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乙部 智仁; 篠原 康*; 佐藤 駿丞*; 矢花 一浩*
Physical Review B, 93(4), p.045124_1 - 045124_9, 2016/01
被引用回数：49 パーセンタイル：86.81(Materials Science, Multidisciplinary)時間依存での光物性変化である動的フランツーケルディッシュ効果(DFKE)を、フェムト秒程度の時間分解能で理論的に解析した。理論手法として第一原理実時間計算によるPump-Probe数値実験と解析的理論式の導出を行った。その結果、二つのアプローチは定性的に一致し、DFKEの特徴的振る舞いは誘電関数の変化とPump光電場の位相のズレであることを見出した。この位相のズレは、電場強度に対して敏感に変化することがわかった。
佐藤 駿丞*; 矢花 一浩*; 篠原 康*; 乙部 智仁; Lee, K.-M.*; Bertsch, G. F.*
Physical Review B, 92(20), p.205413_1 - 205413_6, 2015/11
被引用回数：46 パーセンタイル：84.72(Materials Science, Multidisciplinary)超短パルスレーザー照射による
水晶のダメージ機構とナノ粒子生成の系統的予測のために、レーザーから物質へのエネルギー移行を計算した。計算は時間依存密度汎関数理論に基づいた多階層シミュレーションを行った。計算結果から、固体内部での電子へのエネルギー移行は局所的な電磁場強度により正確に予測でき、エネルギー吸収量はKeldysh方程式により再現できることが分かった。また、損傷閾値と物質の融解閾値は近い値を示し、結合エネルギーから予測したアブレーション閾値は実験値より高くなった。このアブレーション閾値の課題評価は非熱的効果の重要性を示すものである。一方で計算値で予測したアブレーションの深さは実験とよく一致した。
佐藤 駿丞*; 篠原 康*; 乙部 智仁; 矢花 一浩*
Physical Review B, 90(17), p.174303_1 - 174303_8, 2014/11
被引用回数：40 パーセンタイル：81.69(Materials Science, Multidisciplinary)レーザー励起されたシリコン中電子が熱平衡に達したときの誘電応答を時間依存密度汎関数法の基礎方程式である時間依存Kohn-Sham方程式を実時間計算法で解くことにより計算した。その結果から、電子の有効質量と電子とイオンの衝突時間の温度依存性を明らかとした。
-quartz irradiated with an ultrashort intense laser pulseLee, K.-M.*; Kim, C. M.*; 佐藤 駿丞*; 乙部 智仁; 篠原 康*; 矢花 一浩; Jeong, T. M.*
Journal of Applied Physics, 115(5), p.053519_1 - 053519_8, 2014/02
被引用回数：27 パーセンタイル：72.54(Physics, Applied)超短パルスレーザーを照射した光学措置の応答とアブレーション閾値を第一原理多階層シミュレーションを用いて調べた。固体及び薄膜状水晶の反射率変化及びアブレーション閾値をしらべ、それらが実験値をよく再現することを確認した。この成果から我々の手法が光学素子のレーザー加工閾値の見積に使用できることがわかった。
佐藤 駿丞*; 矢花 一浩; 篠原 康*; 乙部 智仁; Bertsch, G. F.*
Physical Review B, 89(6), p.064304_1 - 064304_8, 2014/02
被引用回数：62 パーセンタイル：89.86(Materials Science, Multidisciplinary)時間依存Kohn-Sham方程式を用いて高強度レーザー照射後の結晶シリコンの誘電関数を計算した。誘電関数の実部については、電子励起プラズマ生成による非平衡状態の特徴である低エネルギー領域での負の発散がみられた。また我々は誘電関数の虚部においても負の値を取ることを発見した。
岡本 稔*; 丸山 敏毅; 矢花 一浩*; 巽 敏隆*
Physical Review C, 88(2), p.025801_1 - 025801_10, 2013/08
被引用回数：49 パーセンタイル：92.73(Physics, Nuclear)中性子星クラスト領域において、"パスタ"構造と呼ばれる非一様構造の出現が予想されている。近年、マグネターの巨大フレア現象の研究において、それらの構造が観測量や中性子星クラストの物理量に影響を与える可能性が示唆されている。そのような物理量を求めるために、われわれは相対論的平均場模型とThomas-Fermi模型を用い幾何学的対称性を課さない空間3次元の計算を中性子星クラスト物質に対応する低密度原子核物質に対して行った。その結果、陽子含有率を固定した場合においては典型的なパスタ構造の出現を、
平衡原子核物質においては球状と棒状の2種類のパスタ構造の出現を確認した。また、原子核"パスタ"の結晶構造に関しても調べた。その結果、従来、球状原子核は体心立方格子を組むとされていたが、面心立方格子も基底状態として現れることを示した。
岡本 稔; 丸山 敏毅; 矢花 一浩*; 巽 敏隆*
Proceedings of Science (Internet), 146, p.218_1 - 218_6, 2013/04
中性子星クラストや超新星爆発の前段階の低密度原子核物質において、「原子核パスタ」と呼ばれる非一様構造が現れると示唆されている。多くの先行研究において、一様背景電子と「原子核パスタ」の結晶構造が仮定され、Wigner-Seitz(WS) cell近似も使われてきた。球状の「原子核パスタ」(droplet)において、体心立方(bcc)格子が、面心立方(fcc)格子や単純立方格子よりエネルギー的に安定であるとされてきた。これは同等のサイズのdropletをそれぞれの結晶格子に配置した場合のクーロンエネルギーを比較することによって決定された。より正確には、電子の非一様性とdropletの結晶格子に応じたサイズを考慮しなければならない。われわれは相対論的平均場理論とThomas-Fermi模型に基づいてベータ平衡下の低密度原子核物質に対して空間3次元の計算を行った。発表では、エネルギー的に最も安定な構造、WS cell近似を用いた場合との比較、dropletのfccとbccにおける差異などについて述べる。また、中性子星クラスト物質の弾性率に対するdropletの有限サイズ効果や結晶構造の影響についても言及する。
篠原 康*; 乙部 智仁; 岩田 潤一*; 矢花 一浩*
日本物理学会誌, 67(10), p.685 - 689, 2012/10
コヒーレントフォノンは、フォノンの振動周期よりも短いパルスレーザー光を固体に照射することで生じる、マクロな空間スケールで位相のそろった原子の振動運動であり、その生成機構に関して幾つかのモデルが提案されてきた。著者らは、パルス光の照射による固体中に生じるフェムト秒スケールの電子と原子核の量子ダイナミクスを時間依存密度汎関数理論に基づき非経験的に記述する計算法を開発している。その計算法をSi結晶に適応することにより、コヒーレントフォノンの生成メカニズムを定量的に明らかにすることができた。
篠原 康*; 佐藤 駿丞*; 矢花 一浩*; 岩田 潤一*; 乙部 智仁; Bertsch, G. F.*
Journal of Chemical Physics, 137(22), p.22A527_1 - 22A527_8, 2012/08
被引用回数：25 パーセンタイル：67.67(Chemistry, Physical)時間依存密度汎関数法(TDDFT)は強光子場による励起過程の取り扱いにおいて強力な理論となっている。本研究ではTDDFTを超短パルスレーザーによる半金属(アンチモン)のコヒーレントフォノンの生成過程に適応した。アンチモンはその大きなフォノン-電子相互作用と違うフォノン生成過程が混在している系として注目されている。われわれの計算では多くのアンチモンのコヒーレントフォノンの定性的特徴の再現に成功した。
矢花 一浩*; 杉山 健*; 篠原 康*; 乙部 智仁; Bertsch, G. F.*
Physical Review B, 85(4), p.045134_1 - 045134_11, 2012/01
被引用回数：188 パーセンタイル：97.92(Materials Science, Multidisciplinary)時間依存密度汎関数法とMaxwell方程式を結合させ結晶シリコンと強い電磁場の相互作用の記述を行った。その結果、レーザーの強度によって幾つかの違った応答領域が見られた。比較的弱いレーザーは誘電関数に従った応答を見せるが、レーザー強度が2
10
W/cm
を超えると非線形な応答が見られる。この領域では1原子あたりのエネルギー吸収量が1eVを超え、反射率の変化が見られる。さらに強いレーザーではプラズマが生成されそれによる反射が見られた。
矢花 一浩*; 篠原 康*; 乙部 智仁; 岩田 潤一*; Bertsch, G. F.*
Procedia Computer Science, 4, p.852 - 859, 2011/00
被引用回数：2 パーセンタイル：60.79(Computer Science, Theory & Methods)結晶中の多電子ダイナミクスの第一原理計算に基づく計算手法を開発した。本手法は時間依存密度汎関数法の基礎方程式である時間依存kohn-Sham方程式を実時間実空間法を用いて解くものである。計算はブッロホ位相について並列化し、高い並列効率を実現した。その一例としてシリコン中電子の強レーザー場中でのダイナミクスの結果を提示する。
篠原 康*; 矢花 一浩*; 川下 洋輔*; 岩田 潤一*; 乙部 智仁; Bertsch, G. F.*
Physical Review B, 82(15), p.155110_1 - 155110_10, 2010/10
被引用回数：64 パーセンタイル：88.56(Materials Science, Multidisciplinary)時間依存密度汎関数法(TDDFT)を強レーザー場によるシリコンでのコヒーレントフォノン発生の記述に適応した。われわれの計算は以下のような主な実験的事実を再現した。(1)偏光方向依存性,(2)レーザーの振動数が直接ギャップ以上になった場合のフォノンの増強,(3)振動数をバンドギャップ以下から以上になるときの位相の変化。TDDFTはラマン散乱と電子励起という二つのフォノン励起機構の違いを再現することを明らかにした。計算により得られたフォノン振動の位相は実験結果と定性的に一致した。さらにレーザーの振動数がバンドギャップより遥かに高くなると既存のモデル計算では現れない現象がある可能性を示唆した。
篠原 康*; 川下 洋輔*; 岩田 潤一*; 矢花 一浩*; 乙部 智仁; Bertsch, G. F.*
Journal of Physics; Condensed Matter, 22(38), p.384212_1 - 384212_4, 2010/09
被引用回数：13 パーセンタイル：50.74(Physics, Condensed Matter)時間依存密度汎関数法に基づいたダイアモンド内部のコヒーレントフォノンの第一原理計算を行った。時間依存Kohn-Sham方程式を実時間実空間法を用いて解き短パルスレーザーと結晶中の電子ダイナミクスを計算した。その結果イオンに働く力の選択則について計算結果と実験結果が定性的に一致することがわかった。
乙部 智仁; 矢花 一浩*; 岩田 潤一*
Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 6(12), p.2545 - 2549, 2009/12
被引用回数：7 パーセンタイル：33.14(Chemistry, Multidisciplinary)多電子系の第一原理計算法である時間依存密度汎関数法を用いてダイアモンド結晶とレーザーの相互作用による高次高調波発生過程をシミュレートした。その結果ダイアモンドがダメージを受けないようなレーザー強度領域(
W/cm)でも11次までの高調波が発生することが確認できた。またこれまでの解析的手法による予測よりも強い非線形性の発露には数桁強いレーザーが必要であることがわかった。これは電子運動の結果現れる表面電荷とそれによる内部誘起電場による遮蔽効果が主な原因であることがわかった。
乙部 智仁; 矢花 一浩*; 岩田 潤一*
Journal of Physics; Condensed Matter, 21(6), p.064224_1 - 064224_5, 2009/02
被引用回数：48 パーセンタイル：83.33(Physics, Condensed Matter)ガラス及びその結晶である水晶のレーザー加工,制御に大きな注目が集まっている。本研究では-qartzの電子ダイナミクスを時間依存密度汎関数法に基づき実時間実空間法によってシミュレートした。計算は線形応答領域の弱い光から大強度レーザーまでを行いその二つの領域でわれわれの計算手法が十分な解析を可能にするものであることがわかった。弱い光に関しては誘電関数及び誘電率の記述を行い実験に近い結果が出ることを確認した。また大強度レーザーによる電子応答は光絶縁破壊までを記述できている。また絶縁破壊が起こる過程での物理現象を以前計算したダイアモンドとの場合と比較しその特徴を調べた。
乙部 智仁; 山極 満; 岩田 潤一*; 矢花 一浩*; 中務 孝*; Bertsch, G. F.*
Physical Review B, 77(16), p.165104_1 - 165104_5, 2008/04
被引用回数：155 パーセンタイル：96.79(Materials Science, Multidisciplinary)われわれは誘電体の光絶縁破壊の第一原理シミュレーションを初めて行った。計算は時間依存密度汎関数法(TD-DFT)の基礎方程式である時間依存Kohn-Sham方程式を実時間実空間法を用いて解くことで行った。計算結果から710
W/cm辺りのレーザー強度から電子の応答が大きく変わることがわかった。またレーザー照射後に励起電子によるプラズマ振動が残ることがわかった。
乙部 智仁; 山極 満; 岩田 潤一*; 矢花 一浩*; 中務 孝*; Bertsch, G. F.*
RIKEN Accelerator Progress Report, Vol.41, P. 185, 2008/00
レーザーによる誘電体の絶縁破壊過程を初めて第一原理的手法によりシミュレートした。計算は代表的誘電体としてダイアモンドとし、レーザー照射によるエネルギー吸収と伝導電子の変化及び表面電化による内部電場の変化を計算した。その結果絶縁破壊が起こると外場と内部電場の位相が大きくずれ、それ以降のエネルギー吸収及び電子励起が起きないことがわかった。
乙部 智仁; 矢花 一浩*
Physical Review A, 75(6), p.062507_1 - 062507_8, 2007/06
被引用回数：22 パーセンタイル：69.33(Optics)静的な強電場の下のトンネルイオン化率を密度汎関数法に基づいて計算を幾つかの炭化水素分子(アセチレン,エチレン、及びベンゼン)に対して行った。イオン化率の角度依存性はベンゼン分子では最外殻分子軌道の対象性と電子分布だけでなくさらに深く束縛された分子軌道の影響を受けていることがわかった。アセチレンやエチレンのイオン化率の角度依存性については解析的手法であるAmmosov-Delone-Krainov理論と一致する。本研究では1電子近似を超えた電子相関の効果について調べた。その結果、電子相関によるイオン化率の抑制効果によりイオン化率は3分の1程度に抑制されること,最外殻電子軌道では逆遮蔽方向に電子が動くことが明らかになった。その結果強電場下にある分子のイオン化特性は10原子分子程度以上では分子軌道の対象性だけでなく、遮蔽効果・逆遮蔽効果といった多体効果とより深く束縛した分子軌道の考慮が必要であることがわかった。
乙部 智仁; 山極 満; 矢花 一浩*; 岩田 潤一*; 中務 孝*; Bertsch, G. F.*
no journal, ,
物質のレーザーによる加工及び制御において重要な過程である、電子の励起過程を時間依存密度汎関数法を用いて第一原理的に計算をした。その結果、透明な誘電体がレーザーによって絶縁崩壊を起こし、金属的振る舞いをする過程の詳細がわかってきた。特に絶縁崩壊後において励起電子が自由電子として振舞いプラズマ振動を起こしていることがわかった。その詳細とエネルギー吸収,光学応答の時間変化について発表を行う。
松山 裕右*; 丸山 敏毅; 矢花 一浩*
no journal, ,
クォークを構成粒子とした分子動力学シミュレーションによって原子核を作った。その原子核を衝突させて閉じ込め状態の解ける様子を調べた。まずクォーク-クォーク衝突項の入らない、クォーク間相互作用だけを入れた計算では、高エネルギー衝突の場合原子核同士はすり抜けほとんど相互作用しなかった。そこにクォーク-クォーク衝突項を取り入れた計算を行ったところ系全体の破砕が見られ、衝突項の重要性がわかった。
