AMOLF、有望な光学材料に発見された新しい特性

June, 10, 2025, Amsterdam--ハロゲン化物ペロブスカイトは、そのユニークな光学的および電気的特性により、光の収集と制御のための有望な材料として世界中で研究されている。今回、AMOLFの研究者たちは初めて、ハロゲン化物ペロブスカイト結晶の連続レーザ照射下での光学非線形性を観察した。これらの特性の発見により、AMOLFの研究者は、原子構造、電子工学、および通信技術の研究の可能性を広げている。

研究は直線的ではなく、これらのオプティクスも同様である
非線形材料は、コンピュータのいたるところにある。情報処理に使用され、電子スイッチの基礎を形成する。この記事のすべての文字は、非線形材料を通る信号である。これは、印加された電圧の強さによって、電気信号に対する応答方法が異なるためである。同様に、非線形光学系を用いて光で光の流れを制御することができる。しかし、ほとんどの光学材料は非線形性が非常に弱いため、光で光を制御することは困難。

ペロブスカイトのブレークスルー
独自の光学的および電気的特性を持つ材料の一種であるハロゲン化物ペロブスカイトに興味を持っている研究者は多い。ハライドペロブスカイトは、太陽電池、LED、センサなどの技術開発に活用されている。AMOLFでは、これらのテーマは人気のある研究対象であり、Said rodriguez教授の研究グループは、それらを使用して、光で光を制御し、新しく効率的な方法で情報を処理する方法を探求している。これまで、ハロゲン化物ペロブスカイトは、レーザ光が高速パルスで照射されるときには必要な非線形特性を持つことが示されているが、連続照明の場合はそうではない。

Saidのグループによる最新の発見は、それを変える。Nature Photonics誌に掲載されたこの論文によると、ハロゲン化物ペロブスカイト結晶に連続波非線形性が見られるのは今回が初めてである。この現象は以前に理論化されていなかった。

単なるフェーズではない
問題のハロゲン化物ペロブスカイト結晶は、非線形光学が可能であるだけでなく、特定の温度で特別なことを行う。「非線形応答は、非常に顕著な方法で温度に依存することがわかった。ある温度では、相転移を示唆するような形で、非常に非線形になる」とSaidは説明している。
相転移とは、氷が溶けて水になるのと同様に、特定の条件下で材料の構造が変化することである。

ハロゲン化物ペロブスカイト結晶のこの可能な相転移は、非線形性と同様に、理論によっても予測されていなかった。これらの現象は密接に関連しており、非線形応答は、結晶が相転移の端にあると考えられる場合に特に強くなった。つまり、氷でも水でもなく、その間の瞬間である。

次のステップ
ハロゲン化物ペロブスカイトの挙動に関するこれらの新たな知見により、研究者は情報処理技術の開発においてこれらの特性を新たな方法で利用することができる。非線形光学材料は身の回りのいたるところにあり、ハロゲン化物ペロブスカイトが加わったことで、次世代の光学技術がさらに期待されている。