空間秩序研究チームは、「ピコ秒レベルの時間領域において、電子の空間分布及び空間秩序をナノメートル空間スケールで実空間イメージングすることによる、 先端材料の機能発現機構の解明」を目指しています。本研究目的を達成するために、SPring-8 放射光における、40 ピコ秒時間分解能におよぶ超短パルス特性と高輝度性を最大限に利用可能な量子空間秩序計測システムの開発も行います。 具体的には、以下の内容を中心に進めます。

1. 規則性の高いナノスケールの細孔をもつ多孔性配位高分子を用いて、細孔中へのガス分子吸着の動的過程をナノサイズ領域のピコ秒電子分布スナップショットを得る。空間構造、電子構造情報をもとに新しい貯蔵、分離、触媒材料の設計・創製をおこなう。
2. ナノ細孔中に吸着された酸素分子の外部磁場印加による分子配向の自在制御、及びスピン秩序の様子の直接的可視化
3. 遷移金属錯体・有機導体等において、電荷秩序形成・融解ダイナミクスにおける相分離状態のナノレベルでの三次元マッピング、および光・電場・熱の多重外場による励起過程の直接的可視化

また、他の2つのチームとの有機的な共同研究により、電子のスピン秩序、励起秩序と空間秩序の三局面から機能空間と導入された分子の相互作用について解明し、 放射光を用いた量子秩序研究の物質科学、特にボトムアップ材料設計への道を開拓することを目指します。