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TSUCHIYA Satoshi

Faculty of Engineering　Applied Physics　Quantum Matter PhysicsAssociate Professor

Researcher basic information

■ Degree
  • 博士（工学）, 北海道大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • 圧力
  • ポンププローブ分光
  • 有機分子結晶
  • strongly correlated materials
  • superconductivity
  • laser spectroscopy
Research Field
  • Natural Science, Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems
  • Nanotechnology/Materials, Applied physical properties
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • Apr. 2025 - Present
    Faculty of Engineering, Hokkaido University, Division of Applied Physics, Associate Professor
  • Aug. 2013 - Mar. 2025
    Faculty of Engineering, Hokkaido University, Division of Applied Physics, Assistant Professor
  • Sep. 2017 - Jun. 2018
    Jozef Stefan Institute, Slovenia, Department for Complex Matter, Visiting researcher
  • Apr. 2013 - Jul. 2013
    The University of Tokyo, The Institute for Solid State Physics, 特任研究員
  • Apr. 2010 - Mar. 2013
    National Institute for Materials Science, ポスドク研究員
Educational Background
  • Mar. 2010, 北海道大学大学院 工学研究科 博士課程後期課程
Committee Memberships
  • Apr. 2025 - Present
    日本物理学会北海道支部, 支部長
  • Apr. 2022 - Mar. 2024
    日本物理学会北海道支部, 庶務
  • Apr. 2020 - Mar. 2021
    日本物理学会, 領域７ 運営委員, Society

Research activity information

■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Lectures, oral presentations, etc.
  • Ultrafast pump-probe spectroscopic study of low-temperature phases in organic Dirac electron systems
    Satoshi Tsuchiya
    SUPERSTRIPES 2023, 26 Jun. 2023, English, Invited oral presentation
    26 Jun. 2023 - 01 Jul. 2023, [Invited]
  • A multi pulse optical study on anomalous nonequilibrium polarization dynamics above Tc in organic superconductors
    Satoshi TSUCHIYA
    Superstripes 2019, Jun. 2019, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Development of optical pump probe spectroscopy under uniaxial pressure: Application to strongly correlated superconductors
    Satoshi TSUCHIYA
    SMEC 2019, Mar. 2019, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Characterization of electronic states in k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]I by polarized pump probe spectroscopy
    Satoshi TSUCHIYA
    NPQS 2017, Dec. 2017, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Photo-induced carrier dynamics in the organic superconductor k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]I
    Satoshi TSUCHIYA
    PIPT 2017, Jun. 2017, English, Poster presentation
    [International presentation]
  • Femtosecond relaxation dynamics in strongly correlated organic superconductors k-(BEDT-TTF)2X (X = Cu[N(CN)2]Br, Cu(NCS)2)
    Satoshi TSUCHIYA
    The EMN Meeting on Ultrafast 2016, Oct. 2016, English, Invited oral presentation
    [Invited]
  • Quasiparticle dynamics in the organic superconductors investigated with polarized femtosecond spectroscopy
    Satoshi TSUCHIYA
    Superstripes 2016, Jun. 2016, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Photo-induced phase separation in metallic phase of the organic compound k-(ET)2Cu(NCS)2
    Satoshi TSUCHIYA
    ISCOM 2015, Sep. 2015, English, Poster presentation
    [International presentation]
■ Syllabus
  • 応用物理学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 応用物理学実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 工学部
■ Affiliated academic society
  • THE JAPAN SOCIETY OF HIGH PRESSURE SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN
■ Research Themes
  • 特異点光波による光誘起ナノスケール超伝導の創製
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    戸田 泰則; 小田 研; 土屋 聡
    本研究では特異点光波（光渦パルス）を物質の電子状態に対して空間的に高速制御する手段として活用し、超伝導体試料に対して光誘起のナノスケール超伝導を創出する。現在までに１）光誘起相転移を観測する分光手法（コヒーレントクエンチ分光）への特異点光波の適用、２）特異点周りの強度暗点に形成される局在超伝導の応答検出、および３）局在超伝導を用いた超伝導試料に対する空間イメージングを実現した。特異点光波のフルーエンス変化にもとづく超伝導応答の空間分布先鋭化が確認され、超伝導の非熱的相破壊（クエンチ）を反映する飽和特性を利用した超解像化を実証することができた。特に局在化超伝導サイズの適切な見積もりと物性解析に対する有効性を示すため、空間分解イメージングを用いて超伝導応答の時空間変化を系統的に調査した。具体的には強度暗点に形成される超伝導サイズの相破壊パルス強度に対する依存性、クエンチ後の経過時間に対する依存性を観測し、結果から、１）強度暗点に形成される局在超伝導のサイズが約100nmに到達すること、２）局在超伝導の存在時間はクエンチされた領域の超伝導回復時間（＜10ps）で決定されることを明らかにした。バルクの性質をもつ超伝導状態をナノスケールで観測・制御する手法は画期的であり、実際に超伝導応答の時空間分布を示すことで本手法が超伝導物性探索の強力なツールとなりうることを示すことができた。合わせて新機能開拓に対する本手法の有効性を示すため、高温超伝導体に特徴的に現れる擬ギャップと呼ばれる電子状態に対しても同様の光誘起局在化の実証実験に取り組んだ。プロセスフリーで電子状態の時空間制御を可能とする本手法の特徴を生かし、超伝導体特有の電子状態に対して非熱的空間変調にもとづく機能応用の道筋を開拓できた。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23K23246
  • ３パルス型フェムト秒時間分解分光による電荷ガラス転移における動的不均一性の探索
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    土屋 聡; 戸田 泰則; 谷口 弘三
    本研究の最終目標である「ガラス転移の解明」に向けて、近年基礎、応用の両面から注目を集めている有機分子結晶の電荷ガラス状態を研究対象とし、フェムト秒光パルスを用いた電子の緩和ダイナミクス測定を実施し、ガラス転移に対する新たな知見を得ることを目的とする。
    ２年目は初年度に得たガラス状態を特徴付ける緩和ダイナミクスの普遍性を調査した。まず初年度に測定したtheta-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4、theta-(BEDT-TTF)2CsZn(SCN)4、ZnをCoに置換したtheta-(BEDT-TTF)2RbCo(SCN)4、theta-(BEDT-TTF)2CsCo(SCN)4に注目した。これらCo塩の基礎物性はRb塩と非常によく似ていることがわかっており、Rb塩と同様の電荷秩序、電荷ガラスを特徴付ける光誘起キャリアダイナミクスが観測されることが期待される。Co塩において２パルス型ポンププローブ分光測定を実施したところ、Rb塩とどうようの傾向のダイナミクスが観測され、普遍性があることが確認できた。
    また電荷秩序を特徴付けるダイナミクスが他の物質でも観測されるか探るため、alpha-(BEDT-TTF)2I3、alpha-(BETS)2I3においても測定を行った。これまでの研究からalpha-(BEDT-TTF)2I3では低温で電荷秩序に相転移し、alpha-(BETS)2I3は電荷秩序ではない絶縁体に転移することがわかっているため、これら２物質での結果を比較することで、電荷秩序を特徴付けるダイナミクスの普遍性についての知見が得られると考えた。測定の結果、電荷秩序を示すalpha-(BEDT-TTF)2I3ではtheta塩の電荷秩序と同様のダイナミクスが観測され、alpha-(BETS)2I3では、電荷秩序とは異なるダイナミクスが観測された。このことから電荷秩序ダイナミクスの普遍性を確認することができた。この成果の一部は論文として出版した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23K22433
  • ３パルス型フェムト秒時間分解分光による電荷ガラス転移における動的不均一性の探索
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    土屋 聡; 戸田 泰則; 谷口 弘三
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22H01162
  • 特異点光波による光誘起ナノスケール超伝導の創製
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    戸田 泰則; 小田 研; 土屋 聡
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22H01978
  • 有機伝導体を用いた光により高効率に室温動作する超高速電気伝導変換材料の開発
    池谷科学技術振興財団単年度研究助成
    Apr. 2022 - Mar. 2023
    池谷科学技術振興財団, Principal investigator
  • Spatio-temporal control of superconducting phase by optical vortex pulses
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2022
    TODA YASUNORI
    Excitation of all superconducting (SC) Cooper pairs with ultrashort laser pulses induces a coherent quench to the normal state in the photoexcited region. In this study, we have performed coherent quenching of high-Tc SCs using optical vortex pulses with unique spatial characteristics in the beam cross-section. Our newly developed time-resolved spectroscopy demonstrated the generation as well as the observation and control of a novel SC state modulated in space and time. This achievement demonstrates a new type of photo-induced phase transition utilizing the spatial controllability of light waves, showing promise for applications in nano-scale imaging and the development of SC devices.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 19H02621
  • Observation of charge glass formation dynamics by femtosecond optical excitation and investigation of momentum space structure
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2022
    Tsuchiya Satoshi
    Toward the final goal of this research, "elucidation of glass transition," we have focused on "charge glass" (the glass of electrons) in organic molecular crystals, which has attracted much attention in recent years, and investigated the properties of charge glass from the polarization and temperature characteristics of the photoinduced carrier relaxation dynamics by pump-probe spectroscopy using optical pulses. When temperature decreases, the polarization-dependent dynamics shows that the signal amplitude increases in the crystal of electrons (charge ordered state) but does not change in the charge glass. This behavior indicates that in the charge ordered state , the electrons are spatially uniformly aligned, whereas in the charge glass state, the electrons are partially aligned, but over very short distances and the direction of alignment is not uniform.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 19K03706
  • 有機分子結晶と超短光パルスレーザーを用いた超高速動作・省電力メモリの創成
    Research found
    Sep. 2018 - Aug. 2019
    Satoshi TSUCHIYA
    JCG-S Scholarship Foundation, Principal investigator, Competitive research funding
  • Global quantum correlation dynamics investigations using optical orbital angular momentum
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2019
    TODA YASUNORI
    Using ultrafast optical vortex pulses, we have demonstrated the observation of the orbital angular momentum (OAM) dynamics of carriers for high-Tc superconductors (Bi2212) and obtained the following results: (a) OAM-dependent transient reflectivity changes are observed below Tc, indicating that the optical vortex can transfer its OAM to the superconducting state (quasi-particles and/or cooper-pairs); (b) recovery dynamics of the superconducting state shows an efficient contribution of the pairing fluctuation in its early stage; (c) temperature dependence of the OAM dynamics shows virtually no pairing fluctuation, suggesting that the optical vortex induced OAM dynamics reflects a spatially coherent dynamics associated with a global quantum correlation.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 16H03876
  • Exploration of pseudogap in organic superconductors by pump probe spectroscopy
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    01 Apr. 2015 - 31 Mar. 2018
    Tsuchiya Satoshi
    In this study, we carried out the pump probe spectroscopy in organic molecular superconductors, which have different electron correlation, to investigate the pseudgap (PG) and its relationship with superconductivity (SC) in terms of electron correlation. As a result, we find that the PG responses are observed at 70-80 K, which are much higher than the SC transition temperature (Tc) of 10-13 K. Moreover, their temperature dependences are different from each compound, indicating that the electron correlation plays crucial role for emergence of the PG. On the other hand, below Tc, the SC responses are observed in addition to the PG responses. This implies that PG and SC are coexisted below Tc. From the measurements under rapid cooling conditions, we reveal that a structural ordering of molecules affects the PG response.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, 15K17685
  • フェムト秒偏光分光による有機超伝導体における準粒子ダイナミクス
    研究者海外派遣援助
    Jun. 2016 - Jun. 2017
    土屋聡
    公益財団法人 村田学術振興財団, Principal investigator, Competitive research funding
  • 有機分子性導体を用いたリード線フリーガス圧センサーの基礎研究
    北海道ガス大学研究支援制度申請書
    Apr. 2015 - Mar. 2016
    土屋聡
    北海道ガス株式会社, Principal investigator, Competitive research funding
  • 高温超伝導体における擬ギャップ現象解明を目指した圧力下ポンプ-プローブ分光法の開発
    豊田理研スカラー
    Apr. 2014 - Mar. 2015
    土屋聡
    豊田理研, Principal investigator, Competitive research funding
  • Anisotropic magnetic field effect on fluctuating superconductivity in a strongly electron correlated system
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    01 Apr. 2012 - 31 Mar. 2014
    TSUCHIYA Satoshi
    Recently, fluctuating superconductivity (FSC) have attracted attention because it will be one of the most intriguing interpretations of the pseudogap formation, which is likely an intrinsic property in strongly correlated two-dimensional (2D) superconductors. Although a number of experiments has been performed to reveal origin of FSC, it remains unclear so far. In this study, to investigate the origin, we have performed the resistance and magnetic torque measurements for four kinds of superconductors (organics and cuprates), which have different transition temperatures (Tc), electron correlation and dimensionality, respectively. As a result, the FSC was observed in all of the superconductors irrespective of the electron correlation strength and magnitude of Tc. Instead, the temperatures where the FSC appears, tend to enhance in the high 2D sample. Consequently, the origin of FSC can connect to dimensionality rather than the electron correlation and Tc.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), 24740246
■ Academic and Social Contribution Activities/Other
Social Contribution Activities
  • 半導体産業に関わる出前講座（鵡川高校）
    11 Dec. 2025
    Lecturer
    北海道庁
  • 半導体産業に関わる出前講座（苫小牧工業高校）
    02 Dec. 2025
    Lecturer
    北海道庁
  • UHB大学 一般教養講座
    19 Aug. 2025
    Lecturer
    UHB大学 一般教養講座
  • 半導体産業に関わる出前講座（北広島高校）
    21 Jan. 2025 - 21 Jan. 2025
    Lecturer
    北海道庁
  • 半導体産業に関わる出前講座（羽幌高校）
    12 Nov. 2024 - 12 Nov. 2024
    Lecturer
    北海道庁
Media Coverage
  • 半導体産業に関わる出前講座
    15 Dec. 2025
    苫小牧民報
    [Paper]
  • 半導体産業に関わる出前講座
    22 Jan. 2025
    Other than myself
    北海道新聞
    [Paper]