会場 G
特別講演
G-1

より高い転移温度を持つ新超伝導体を求めて
秋光 純
岡山大学エネルギー環境新素材拠点 広島大学キラル物性研究拠点

今日この講演を聞きにきて下さる方は筆者の専門が「超伝導」であるということは御存知であろう。
超伝導体は古典力学の世界からみると以下のような大変奇妙な性質を持っている。
１） 電気抵抗＝0 （E=0）２） マイスナー効果 （B=0）３） ジョセフソン効果
このように超伝導には面白い性質が沢山あり、その応用も枚挙にいとまがない（第 1 図）。まさに
２１世紀は超伝導の世紀とよんでよかろう。
しかし、超伝導がより役に立つためには、なるべく高い温度で超伝導になる物質を探したい。これが筆者の研究テーマであり。又夢でもある。
しかし、超伝導の Tc を与える式は求められていながら、これほど思い通りの Tc が得られない分野もめずらしい。又、最近では 200GPa 弱の高圧下で Tc～200K 近くの超伝導体が発見されている（第2 図）。はたして室温超伝導は存在するのであろうか。
以下、筆者の成功と失敗の経験を次のような歴史的順序を追って考えてみたい。
１）手探りの時代
２） 高温超伝導体の出現
３） 新しい超伝導体を目指して－梯子格子－
４） 新しい超伝導体をめざして－MgB2 と新しい炭素系超伝導体－
５） より高い Tc を持つ超伝導体をめざして

第2図
H3S の超伝導

第1図
超伝導技術の応用（最近、H3S に圧力を印加することにより T c～190K の超伝導体が発見された）会場 A
素粒子論, 理論核物理, 宇宙線・宇宙物
理領域

A-2

Decay of False Vacuum via Fuzzy Monopole in String Theory
九州大学 基幹教育院 A , 九州大学大学院 理学府 B

大河内豊 A , 笠井彩B

弦理論において、近年ストリングランドスケープという概念がホットトピックとなっている。弦理論の余剰次元をコンパクト化する方法には 10 の 500 乗ものオーダーで候補が存在することが知られている。ストリングランドスケープによるとこれらのコンパクト化は全て、仮に非摂動的に弦理論を定式化できたとしたとき、その理論のポテンシャルの異なる準安定真空に相当し、互いにポ

テンシャル障壁を介してつながっていると考えられる。すなわち実空間には各々の真空に対応した様々な宇宙が存在しうるため、マルチバースを仮定することになる。その中でも我々の宇宙を記述するモデルは少なくとも宇宙年齢程度の寿命を持たなければならない。しかし弦理論において準安定状態の崩壊率を見積もる際には巨視的理論などで一般的な、不純物の存在による相転移の触媒効
果を考慮してこなかった。本学会では、モノポールが不純物として存在する場合の準安定なコンパ
クト化の崩壊を考え、弦理論においても不純物が相転移を触媒する可能性を述べる。

3

A-3

f(R) 重力でのポスト・ニュートニアン・パラメータ
沖縄高専 A , 長岡技科大 B

森田正亮A , 高橋弘毅 B

遠方の Ia 型超新星の観測により明らかとなった「宇宙の加速的膨張」に対する理論の構築は、宇宙論における最も大きな課題の一つである。この加速的膨張を説明する理論の候補として、重力をアインシュタインの一般相対論から変更する「修正重力理論」があり、f (R) 重力はその代表格である。

修正重力理論は宇宙の加速的膨張を説明しうる理論である一方、太陽系スケールでの観測、いわゆる「局所重力テスト」から強い制限を受ける。その際に「ポスト・ニュートニアン・パラメータ」と呼ばれる、弱い重力場における一般相対論からのずれを表すパラメータ γ (一般相対論では γ = 1となる) が用いられるが、f (R) 重力に対するこのパラメータの値については論争がある。スカラー

的自由度からくる場の実効質量が小さい場合には γ ≈ 1/2 となり、観測的制限 |γ − 1| ≤ 10−4 を満たせないことが比較的容易に示される。それに対して、太陽系スケールにおいて場の実効質量が大きくなる場合には、一般相対論からのずれを小さく抑える遮蔽メカニズムが働き、観測的制限を満たせる可能性が出てくる。ただし、この場合の γ に対する明示的な表式は得られていない。

本講演では、通常のポスト・ニュートン近似を宇宙論的な状況に拡張した「宇宙論的ポスト・ニュートン近似」を用いることにより、上述の遮蔽メカニズムが働くような f (R) 重力でのポス

ト・ニュートニアン・パラメータが明示的かつ系統的に得られることを報告する。また、このことから f (R) 重力に対して従来よりもさらに厳しい制限をつけられることを指摘する。

A-5

最新の観測データと宇宙初期元素合成
九州大学 A , 熊本大学 B

一政遼太郎A , 中村理央 B , 橋本正章 A , 荒井賢三 B

宇宙初期にビッグバン元素合成によって決まる元素組成は、その後の宇宙の元素組成に重大な影響を与えるために重要な物理量である。近年の精密な観測によって、宇宙初期に存在する元素量の比は従来よりも詳細に検討できるようになってきている。これに伴い、宇宙初期元素合成に対してさらに強い制限が加えられるようになった。特に著しい改善がみられたのは重水素の存在比であり、その不定性はおよそ 1.56% 程度と、従来の観測値とくらべ劇的に小さくなっている (Cooke et al.

2014)。また、特に重要な元素である 4 He の存在比の不定性も数 % まで小さくなっている (Aver et

al. 2015)。今回、宇宙初期元素合成において生成されるこれら元素生成量の理論値と観測値との比較を行った。特に、宇宙初期元素合成の計算で奨励されている Descouvemont ら (2004) の核反応
率と NACRE-II(2013) の反応率を用いた計算の比較、中性子の寿命の不定性の影響について議論
を行う。

4

A-7

Pion 凝縮によるニュートリノ放射過程を考慮した静穏期の中性子星
光度と観測との比較
九大理 A , 久留米工業大学 B , 北海道大学 C 松尾康秀A , 橋本正章 A , 林田晃太郎 A ,野田常雄 B , 藤本正行 C

中性子星 (Neutron star; NS) とは超新星爆発の後に残される天体で、その中心密度は核密度を超える。このような環境は実験室では作ることができない。従って、高密度環境での物質の性質を知るために、NS の観測と理論を比較する必要がある。

NS はしばしば恒星と連星系をなす low-mass X-ray binary(LMXB) として発見される。LMXB

は、降着円盤を通して恒星から NS へ物質が降着することで X 線を放射する天体であり、数年程度の周期で X 線増光現象が観測される。一方、その間の X 線放射が少ない時期は静穏期と呼ばれる。静穏期の中性子星は crust heaing がニュートリノ放射と X 線放射を合わせたものが釣り合った定常状態である考えられている。

近年、LMXB の一つである SAX 1808-36 の静穏期の光度の上限が観測から得られた。Yakovlev

et al. (2003) や Heinke et al.(2007;2009) らは、この天体の光度の上限を説明するためには kaon 凝
縮、pion 凝縮によるニュートリノ放射では不十分であり、direct URCA 過程のような強いニュートリノ放射過程が必要であることを指摘した。しかし、彼らは中性子星の構造をかなり単純化して議論していたため、より詳細なモデルと観測を比較する必要がある。

そこで我々は、一般相対論効果を取り入れた球対称進化コードを用いて中性子星の定常状態を求め、観測と比較した。その結果、Muto et al. (1993) の pion 凝縮によるニュートリノ放射過程

でも SAX 1808-36 の光度を説明できることが分かった。この先行研究との違いは、彼らが用いたTint − Teff 関係（中性子星の内部温度と表面温度の関係）が原因であると考えられる。

A-8

相対論的平均場理論に基づく核物質の状態方程式
九大院理 A , 佐賀大院工 B

管野淳平A , 河野宏明 B , 八尋正信 A

核物質の状態方程式は、超新星爆発とそれに伴う中性子星の形成・冷却プロセスを理解するう

えで必須の要素である。これらのプロセスの精密な理解に向け、温度・バリオン数密度・electron

fraction の広い領域をカバーする状態方程式の構築が行われている。なかでも代表的なものの一つが Shen らにより構築された、相対論的平均場理論に基づく状態方程式である。Shen らの状態方程
式は、飽和密度における核物質の非圧縮率や対称エネルギーを実験に比べて over estimate しており、シミュレーションにおいて超新星爆発が起きにくいこと、中性子星の半径が比較的大きくなってしまうことが指摘されている。これは Shen らの状態方程式が stiff であることに起因している。
本研究では、Shen らとは異なるパラメータセットを用いた、相対論的平均場理論に基づく状態

方程式の構築を目指す。その第一歩として、まずゼロ温度領域において飽和密度における核物質の性質、中性子星の質量・半径を調べた。次に有限温度領域へ拡張し、構築された状態方程式が、LattimerSwesty によって構築された比較的 soft な状態方程式の結果にほぼ一致することを確認した。これは、相対論的平均場理論でも超新星爆発を引き起こす状態方程式が構築可能であることを示唆している。

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A-9

Gd 同位体の E0 遷移と形状相転移
福岡教育大 A

上野智哉A , 松崎昌之 A

核子数が魔法数から離れるにつれて、原子核の形状は球形から軸対称変形に変化していく。安定した軸対称変形を示す原子核では、低エネルギーの集団的形状振動励起として 0+ のベータ振動と 2+のガンマ振動が存在し、それらをバンドヘッドとする回転バンドが存在すると考えられ、更には、変形が十分発達していない遷移領域核でも、第一励起 0+ バンドは準ベータバンド、同 2+ バンド

は準ガンマバンドと呼ばれてきた。基底状態バンドへの強い E2 遷移で特徴付けられるガンマ振動

は実際に幅広い原子核で確認されており、少数の核ではその二重励起も観測されている一方で、励起 0+ バンドのメンバーは必ずしも基底状態バンドへ強い E2 遷移をせず、また、種々の観測量の核子数依存性も非常に強いことから、第一励起 0+ バンドをベータ振動と解釈することに対して疑問を投げかけるデータが近年増加してきている。

そこで、本講演では、最も情報が豊富な同位体チェーンの一つである Gd を対象として、形状に敏感な、基底状態バンドへの E0 及び E2 遷移を分析することにより、第一励起 0+ 状態の性質を
検討する。

A-10

カイラル有効理論の核力に基づく微視的反応解析
九大院理 A , 阪大 RCNPB
一介 B , 河野通郎 B

豊川将一A , 八尋正信 A , 松本琢磨 A , 蓑茂工将 B , 緒方

近年、カイラル有効理論から核力の 2 核子力や 3 核子力が系統的に決定され、QCD に基づく高精度な核力が利用可能になった。このカイラル有効理論の核力は少数核子計の散乱や核構造の第一原
理計算などに適用され、さらに 3 核子力効果の議論も行われている。このように QCD に基づく核力から原子核を微視的に理解することは核物理の重要な課題のひとつである。

核力に基づく核反応の微視的記述において、g 行列有効相互作用 (g 行列) を用いた畳込み模型が有力な手法となる。g 行列は、Brueckner 理論により核力に基づいて構築される、媒質効果を含む
有効相互作用である。この g 行列をカイラル有効理論の核力に基づいて構築することで、間接的にではあるが QCD に基づいた核反応の記述および核反応における 3 核子力効果の定量的理解が可能となる。

本講演では、新たに構築した g 行列を用いた微視的反応解析を行うことで、カイラル有効理論の核力に基づいてフリーパラメタを一切導入することなく弾性散乱を記述できることを示す。さらに、弾性散乱における 3 核子力効果についても議論を行いたい。

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A-11

クォーク・ハドロンハイブリッド模型による格子 QCD 計算の解析 I
九大院理 A , 佐賀大院工 B

宮原昌久A , 八尋正信 A , 河野宏明 B , 高橋純一 A , 石井

優大 , 管野淳平 , 戸川秀一 A , 鳥越悠平 A , 開田丈寛 A
AA

QCD 相図を解明することは宇宙進化や中性子星の内部構造、原子核衝突実験など多岐にわたって
重要な意味を持つ。QCD 相図解明に向けたアプローチの手段に格子 QCD 計算と有効模型がある。
高温・低密度領域 (μ/T ≦１) においては QCD の第一原理計算である格子 QCD 計算による解析が可能である。それ以外の領域においては符号問題があるために格子 QCD 計算での解析は難しい。一方、有効模型は T-μ面全域で計算可能であるが、その結果には模型のパラメーターによる不定性がつきものである。我々は高温・低密度領域において格子 QCD 計算の結果を再現する有効模型を構築することで模型の不定性を除き、T-μ面全域への正当性の高い解析を目指す。その道程として、ゼロ密度領域での QCD 相転移におけるハドロンの寄与が温度に対してどう変化するかを調べる。本研究では 2+1flavor Polyakov-loop extended Nambu–Jona-Lasinio model と Hadronresonance gas model という二つの有効模型をもとにしたクォーク・ハドロンハイブリッド有効模型を用いて格子 QCD 計算の結果を解析する。ハドロンの寄与がどのように変化しているかを見ていくことで、格子 QCD 計算の結果から QCD 相転移の情報を引き出していく。

A-12

クォーク・ハドロンハイブリイッド模型による格子 QCD 計算の解析
II
九大院理 A , 佐賀大院工 B

鳥越悠平A , 八尋正信 A , 河野宏明 B , 高橋純一 A , 石井

優大 , 管野淳平 , 宮原昌久 A , 戸川秀一 A , 開田丈寛 AAA

横軸を密度 (µq )、縦軸を温度 (T) としてクォーク・グルーオンの状態を書き込んだ図を QCD 相図という。µq /T ≤ 1 では QCD の第一原理計算である格子 QCD により正当性の高い解析が行えるが、µq /T ＞ 1 では符号問題のために格子 QCD では計算結果の信頼性は低い。他のアプロー
チとしては有効模型を用いて計算をすることができる。この手法では全領域で計算できるが、模型に含まれるパラメータの不定性により信頼性の高い計算ができない。以上を踏まえて本研究では、格子 QCD で計算可能な µq /T ≤ 1 で信頼できる模型を構築し、解析することを目的としている。

今回は 2+1-f lavor P olyakov -loop extended N ambu―Jona-Lasinio model と Hadron resonancegas model を合わせたハイブリッドモデルを出発点とする。2+1-f lavor P olyakov-loop extended
N ambu―Jona − Lasinio model ではカイラル相転移と閉じ込め相転移がほぼ同時に起こってしまい 2+1-f lavor 格子 QCD の結果を再現しない。こういった問題点があるため、ハイブリッドモ

デルを用いてゼロ密度でカイラル凝縮を計算し、格子 QCD の計算結果と比較して、そこから得られた情報を発表する予定である。

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A-13

虚数化学ポテンシャル領域における 2+1 Flavour QCD 相図の解析
九大院理 A , 佐賀大院工 B

戸川秀一A , 八尋正信 A , 河野宏明 B , 高橋純一 A , 石井

優大 , 管野淳平 , 宮原昌久 A , 鳥越悠平 A , 開田丈寛 A
AA

量子色力学（QCD）はクォーク間の強い相互作用をグルーオン交換により記述する。有限温度 T ,有限クォーク化学ポテンシャル µq におけるクォークとグルーオンの状態図は QCD 相図と呼ばれる。QCD 相図の解明は、クォークが閉じ込めから開放される宇宙初期の高温状態や、クォーク物
質の存在が考えられる低温高密度状態の中性子星などの理解に繋がる。しかし QCD の持つ非摂動性のために QCD 相図の解析は容易ではなく、相図の大部分は解明されていない。

QCD の第一原理計算である格子 QCD 計算は、低密度（µq /T ≤ 1）で計算可能だが、高密度（µq /T ≥ 1）では符号問題のために計算が困難となる。これに対し、有効模型は T , µq の全領域で計算可能である。しかし有効模型のパラメーターには不定性がある。そこで、まず格子 QCD 計算の可能な領域で有効模型の計算結果と格子 QCD 計算の結果を比較することで、模型のパラメータの不定性を抑える。このように構築された有効模型を用いて、µq /T ≥ 1 の領域における QCD 相図を解明する。

最近では、より現実の系に近い、s クォークも含んだ 2+1 フレーバー系においても、信頼できる格子 QCD 計算の結果が得られ始めている。そこで本研究では、2+1 flavour Entanglement Polyakov-

loop extended Nambu―Jona-Lasino（EPNJL）模型を用いて、2+1 フレーバー格子 QCD 計算の結果を解析する。具体的には、カイラル凝縮の µI , T 依存性に対する格子 QCD 計算の結果と EPNJL
模型の結果が整合するか調べる。

A-14

QCD 相転移とポッツ模型
九大院理 A , 佐賀大院工 B

開田丈寛A , 八尋正信 A , 河野宏明 A , 高橋純一 A , 石井

優大 A , 管野淳平 A , 宮原昌久 A , 戸川秀一 A , 鳥越悠平 A

量子色力学 (QCD) では、低エネルギー領域において非摂動的であり、クォークはハドロン内に束縛され単独で外に現れない閉じ込め現象が起こる。逆に、高エネルギー領域では相互作用は弱くなるので、クォークは閉じ込めから解放される。この閉じ込めからの解放は一種の相転移現象と見なせ、秩序変数としてポリャコフ・ループを導入できる。これは重いクォークの極限では QCD は純ゲージ理論に帰着し、大局的な Z(3) 対称性が存在することの帰結である。今回は、純ゲージ理論と同様な対称性を持ちより単純な 3 次元 3 状態ポッツ模型を用いて、計算を行った。特に、この模型に虚数化学ポテンシャルを導入した場合の秩序変数の振る舞いについて見ていく。

8

A-15

中間子遮蔽質量の有効模型に基づく解析
九大院理 A , 佐賀大院工 B

石井優大A , 高橋純一 A , 河野宏明 B , 八尋正信 A

量子色力学 (QCD) の物性を理解する上で, 中間子の質量は本質的である. 有限温度 T では, 二種類の質量, すなわち, 遮蔽質量 Mscr と極質量 Mpole を定義することができる. Mscr (Mpole ) は, 空間方向 (虚時間方向) に対する中間子の伝播関数の漸近形から決定される.

QCD の第一原理計算である格子 QCD では, Mpole の計算が難しく, 代わりに Mscr が盛んに計算されている. 一方, 重イオン衝突実験で観測できるのは Mpole であるため, Mpole の計算が望まれる. そこで, Mscr に関する格子 QCD 計算の結果を再現するように有効模型を構築して, 構築された有効模型を用いて Mpole を予言する.

本発表では, low-lying のスカラー中間子と擬スカラー中間子の遮蔽質量 Msc,scr , Mps,scr に着目する. Msc,scr , Mps,scr の T 依存性に関する格子 QCD の計算結果を再現するように EPNJL 模型の相互作用とその強さを決定する. 構築された EPNJL 模型を用いて極質量の T 依存性を予言し, それが重イオン衝突実験で検証可能であるか議論する.

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会場 B
素粒子実験, 実験核物理領域

B-1

COMET 実験の円筒型検出器系におけるトリガー検出器の開発
九大理 A , 九大 RCAPPB
博史 , 吉岡瑞樹
A

中居勇樹A , 大石航 A , 川越清以 A,B , 東城順治 A , 山口A,Bミューオン-電子 (µ - e) 転換過程は荷電レプトンフレーバー非保存過程であり、この過程を発見す
れば標準理論を超えた新しい物理の存在を意味する。J-PARC ハドロン実験施設で行う COMET
実験の第 1 段階では、10−15 の感度で µ - e 転換過程の探索を目指す。

トリガー検出器は生成される信号電子の粒子識別と事象時間の測定、トリガーの生成を行う。検出器はシンチレータとチェレンコフ輻射体、ファインメッシュ型光電子増倍管で構成する。本講演ではトリガー検出器の開発状況として、ビーム照射試験とシミュレーションの結果を報告する。

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B-2

COMET 実験に用いる電磁カロリメータの開発
九大理 A , 九大 RCAPPB
征 , 吉岡瑞樹
A

山口博史A , 大石航 A , 川越清以 A , 東城順治 A , 長島寛B2012 年のヒッグス粒子発見によって、現代物理学が作り上げてきた標準模型を構成する素粒子は全て発見された。しかし、暗黒物質やニュートリノ振動など、この標準模型では説明できない物
理現象も発見されており、新しい物理模型が TeV 領域に存在すると期待されている。現在提唱されている新物理模型の多くで、ミューオンがそのまま電子に転換する”ミューオン-電子転換事象”が起こると予言しており、COMET 実験では J-PARC(茨城県東海村) の大強度陽子ビームを用いて、このミューオン電子転換事象を探索する。COMET 実験では Phase-I, Phase-II の２段階を踏んで、実験感度 10−17 を達成する予定である。この感度を達成するためには運動量・エネルギー分解能が良い検出器を開発する必要がある。本実験は Phase-II に比較的原子数が大きく発光量も大きい LYSO 結晶を用いてカロリメータを製作し信号である電子のエネルギーを測定する。また大気による電子の散乱を抑えるために、カロリメータを真空中で稼働する。現在これまでに東北大

電子光理学研究センターで行ったビームテストの結果をもとにデザインの作成を進めている。また

光検出器から出力された信号は COMET 実験独自に開発した ROESTI と呼ばれる回路で読出す。

本講演は現在のカロリメータのデザインや信号の読み出し方法等の開発状況について解説する。

B-3

COMET 実験用電磁カロリメータの放射線耐性の研究
九大理 A , 九大 RCAPPB
史 A , 吉岡瑞樹 B

長島寛征A , 大石航 A , 川越清以 A , 東城順治 A , 山口博

ミューオン-電子転換過程は荷電レプトンフレーバー保存を破るため標準理論によって強く制限される。COMET 実験はミューオン-電子転換過程を 10−17 の感度で探索することで標準理論を超える物理の発見を目指す。COMET 実験ではストローチューブ飛跡検出器と電磁カロリメータ(ECAL) を用いて粒子識別及び、エネルギー・運動量測定を行う。実験中、ECAL は多量の放射線に曝される。そのため光検出器として使用するアバランシェフォトダイオード (APD) や、APD の較正用 LED などの性能の劣化が懸念される。

本講演では、神戸大学タンデム静電加速器を用いて行った APD・LED の中性子耐性試験と九州大学加速器・ビーム応用科学センターで行った LED のガンマ線耐性試験の結果を中心に ECAL の研究開発状況について報告する。

11

B-4

(p,np) 反応測定による原子核多体効果の研究
九州大学 A , 宮崎大学 B

大倉綾華A , 若狭智嗣 A , 安田淳平 A , 坂口聡志 A , 進藤佑

輔 , 田端心海 , 中島崚 A , 野呂哲夫 A , 前田幸重 B , 山本達也 B
AA

核子間にはたらく核力が原子核中で真空中に比べ変化する「核媒質効果」は、原子核中での偏極分解能の変化等で観測されている。近年、原子核中では多体効果として 3 核子間力も寄与する為、その影響が核力の変化として表われている可能性が指摘されている。今回、カイラル
有効理論に基づいた理論計算が可能な 200 MeV

において、実験データの無い原子核中での陽子・中性子散乱のデータ取得を (p, np) 反応測定により行った。CD2 を標的とした時の分離エネル

ギースペクトルは図の通りで、中性子標的に相当する D の 1s 軌道と、原子核標的である C の

1p 軌道が綺麗に分離されている。講演では実験手法について説明し、12 C(p, np) 反応の断面積の反跳運動量依存性について紹介する。

B-5

スピン依存力の核内媒質効果研究のための中性子偏極度計の較正
九州大学 A , 宮崎大学 B

中島崚A , 若狭智嗣 A , 大倉綾華 A , 野呂哲夫 A , 坂口聡

志 A , 前田幸重 B , 安田淳平 A , 進藤佑輔 A , 田端心海 A , 山本達也 B
我々は核子の性質が原子核媒質内でどのよ

散乱粒子の散乱角度と飛行時間（TOF）に着いる。手段としては、原子核内における核子・成功した。 講演では、解析の詳細や中性子偏

うに変化するのかに興味を持ち研究を進めて目し、運動学的に n+p 散乱を選択することに核子散乱を自由空間のものと比較することに極度計の性能の指標となる値について報告する。

より、核力に対する媒質効果を探っている。陽子・陽子散乱の研究は進んでいるが、陽子・中性子散乱の偏極移行の測定は手付かずの状態である。そこで今回、中性子のスピンを測る中性子偏極度 NPOL3 の開発・較正を行った。

実験は大阪大学 RCNP の西実験室で行った。

NPOL3 では、シンチレータ内の水素と入射中性子との n+p 散乱の非対称度から中性子偏極度を求める。その為には、シンチレータ内の炭素との散乱や、ガンマ線等のバックグラウンドとなるイベントを除去する必要がある。今回

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B-6

陽子共鳴散乱実験のための低エネルギー 9 C ビームの開発
九大理 A , Kyungpook National UnivB , 理研仁科センター C , 東大 CNSD , 東邦

大 E , JAEAF , Ewha Womens UniversityG , Oak Ridge National LaboratoryH ,IPN OrsayI 栄大輔A , Evenly V MilmanB,C , 寺西高 A , 坂口聡志 A , 郭儷怡 A , 則
松恭彰 A , 秋山陽平 A , 福多貴大 A , Sergey ChebotaryovB,C , Wooyoung KimB , 上

坂友洋 C , 市川雄一 C , 笹野匡紀 C , 立石健一郎 C , 今井伸明 D , 山口英斉 D , 早川勢也 D , Daid Miles Kahl D , 坂口裕司 D , 安部敬治郎 D , 北村徳隆 D , 金子智昭 E , 山田
紘太朗 E , Sanghoon HwangF , Dahee KimG,C , Alfredo Galindo-UribarriH , Elisa

Romero-RomeroH , Didier BeaumelI
代表的な二中性子ハロー核 11 Li （9 Li+n+n 束縛系）のハロー構造を理解するためには，その二体部分系である非束縛核 10 Li (9 Li+n) の情報が有用であるが，長年の実験にもかかわらず 10 Li 準位の情報は明確には得られていない。そこで，異なるアプローチとして 10 Li のミラー核である非束
縛核 10 N(9C+p 共鳴状態) の準位を，9 C+p 共鳴散乱により探索することを計画している。この10

N 自体も実験的には未知の核である。
本研究では共鳴散乱実験に必要となる，核子あたり約 5 MeV の低エネルギー 9 C ビームの開発を行った。実験は理化学研究所の RIPS ビームラインにおいて行い，一次ビームとして 70 MeV/uの 12C を厚さ 4.0 mm の 9 Be 標的に照射した。入射核破砕反応により生成され標的から放出された 9 C は RIPS により二次ビームとして分離された。第 1 および第 2 焦点面に設置したエネルギー
減衰板によりエネルギーを落とした後，最終焦点面において，目標とする核子あたり約 5 MeV の二次ビームを得ることができた。本発表では，生成条件と生成されたビームの結果について報告する。将来この 9 C ビームを使い 9 C+p 共鳴散乱の本実験を行うことが期待される。

B-7

九大タンデム加速器における新 AMS ビームラインの開発
九大理 A 河野晟之A , 野呂哲夫 A , 寺西高 A , 坂口聡志 A , 小島拓郎 A , 新名孝斎 A ,郭儷怡 A , 則松恭彰 A , 畑口俊也 A , 榮大輔 A , 福多貴大 A , 秋山陽平 A , 西田崚 A ,上ノ町水紀 A

九州大学では伊都キャンパスへの移転に伴(ED7.5) で目的粒子を識別して最終焦点へ到達

われた。我々のグループは九大タンデム加速器

行いパラメーターの最適化をしている段階であさせる。現在は上流から順に透過効率の確認をい、新たな加速器を用いた施設の建設整備が行を用いた AMS システムを開発している。当面る。講演では全系を紹介したのち、最近行ったガは放射性炭素年代測定の実用化を目指している

スストリッパーのテスト結果について報告する。

が、将来にはヨウ素等の重い元素での AMS を行いたいと考えている。九大タンデムにおける
新 AMS ビームラインを下図に示す。イオン源には 40 個の試料を装填可能な MC-SNICS を使用し、45 度分析電磁石 (M45) を通り九大タンデム加速器へ入射する。タンデム通過後、2 つの分析電磁石 (M90,M30) や静電ディフレクター

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B-8

J-PARC/BL05 における中性子寿命測定実験:新検出器開発
九大理 A , 九大 RCAPPB , 京大理 C , 京大化研 D , 東大理 E , 東大素セ F , 名大理 G ,名大 KMIH , CERNI , 阪大 RCNPJ , 高エ研 K , 東大原子力 L

森下彩A , 角直幸 A ,富田龍彦 A , 音野瑛俊 B , 吉岡瑞樹 B , 北原龍之介 C , 岩下芳久 D , 山田崇人 E , 家城
斉 E , 長倉直樹 E , 山下了 F , 広田克也 G , 清水裕彦 G , 横橋麻美 G , 北口雅暁 H , 生

出秀行 I , 嶋達志 J , 三島賢二 K , 竹谷薫 K , 猪野隆 K , 關義親 L

中性子寿命は宇宙初期の軽元素合成比やクォークのミキシングを表す CKM 行列の行列要素 Vudに影響するパラメータである。現在、中性子寿命 (∼880sec) は２種類の先行実験においてそれぞれ値が求められているが、これらの間には 3.8 σのずれが存在している。この差を説明するため、これらの実験とは独立な手法を用いた 1%よりも十分良い精度での測定が必要とされている。そこ
で我々は J-PARC で冷中性子を用いた中性子寿命の測定を行っている。中性子ビームは磁気スーパーミラーで偏極させた後、スピンフリップチョッパーでバンチ化しガス検出器である TPC(TimeProjection Chamber) へと入射させる。本実験は TPC 内部に封入した微量の 3He の中性子吸収反応により中性子のフラックスを測定し、中性子のβ崩壊により生じた電子とフラックスの比から中性子寿命を求める。この手法では TPC 内部でフラックスと崩壊電子の両方を同時に測定することが可能なため、既存の 2 手法で問題となっていた検出器毎の系統誤差や検出効率による不定性を抑えることができる。最初の物理実験は 2014 年に開始され、現在 O(1%) の精度を目標とした解析を進めている。また、より高精度での測定を目指し J-PARC のビーム強度の増加と中性子ビー

ム径の増加に伴う検出器のアップグレードが計画されており、TPC については大口径化、低ガス

圧化、有感壁面化の３つを軸としたアップグレードを検討している。大口径化ではビーム径の増加に対するシグナル事象の切り分け、低ガス圧化では主なバックグラウンドであるガス散乱起因バッ

B-9

J-PARC/MLF/BL04 クラスタ型 Ge 検出器での (n, γ) 測定のためのGeant4 によるシミュレーション
九大理 A , 九大 RCAPPB , 名大理 C , 名大 KMID , 原研 E

高田秀佐A , 吉岡瑞樹 B ,岡田晏珠 , 奥平琢也 , 後藤文也 , 清水裕彦 , 長本孝介 C , 広田克也 C , 北口雅
C

C

C

C

暁 D , 木村敦 E

J-PARC 物質・生命科学実験施設 (MLF) において、世界最高強度の中性子ビームを利用した原子
核での CP 対称性の破れを測定する計画が進行中である。この測定のためには、(n, γ) 反応により放出されるγ線の角度分布を J-PARC/MLF/BL04 において事前に測定する必要がある。BL04

は中性子と標的原子との反応を中性子エネルギー毎に高精度に測定するビームラインであり、0.1- 1 ％程度のエネルギー分解能を有する Ge 検出器を用いて、(n, γ) 反応によって発生する多数の準位のγ線を分離して検出することが可能である。BL04 の Ge 検出器は 14 個の Ge から成るクラスタ型検出器であり、どの検出器にγ線が入射したかによって、放出されたγ線の角度分布が測定出来る。しかし、検出器構造物質によってγ線が散乱され、検出器角度を誤認識して測定してしまうことが考えられる。BL04 クラスタ型 Ge 検出器を構造する物質の１つであるアルミニウムのみを考慮した場合でも、入射γ線の約 6 ％は目的の角度に位置する Ge 検出器には入射せずに散乱され、別の角度に位置する Ge 検出器へ入射し得る。本研究は、Geant4 を用いて実際の BL04 クラ
スタ型 Ge 検出器を再現して、Ge 検出器の測定角度誤認識率のシミュレーションによる評価を目的としている。

14

B-10

J-PARC muon g-2/EDM 実験:シリコンストリップ検出器用読み出し
ASIC の TEG 性能評価
九大理 A , Open-ItB , JAXAC , KEK 素核研 D , 東大理 E , 九大 RCAPPF 長澤翼A,B ,池田博一 B,C , 池野正弘 B,D , 上野一樹 B,D , 内田智久 B,D , 川越清以 A,B , 高力孝 B,D ,齊藤直人 D , 佐々木修 B,D , 庄子正剛 B,D , 調翔平 A,B , 末原大幹 A,B , 田中真伸 B,D ,東城順治 A,B , 西村昇一郎 B,E , 真玉将豊 A,B , 三部勉 B,D , 村上武 B,D , 吉岡瑞樹 B,Fミューオンの異常磁気能率（g-2）は、2006 年にブルックへブン国立研究所（BNL）の E821 実験によって 0.54 ppm の高い精度で測定されており、標準理論から予測される理論値と約 3.3 σのズレがあることが分かっている。この理論値とのズレは標準理論を超える新しい物理を示唆している。また、未発見の電気双極子モーメント（EDM）を発見することができれば、レプトンにおいても CP 対称性の破れが存在することを意味する。J-PARC muon g-2/EDM 実験は極冷ミューオ
ンビームによる全く異なった手法を取り、g-2 を 0.1 ppm、EDM を 10−21 e · cm の高い精度で測定することを目指す。

本実験では、シリコンストリップ検出器を用いて磁場中を周回運動するミューオンからの崩壊陽電子の飛跡と時間を測定する。シリコンストリップ検出器用読み出し ASIC の 3 番目の試作機として SliT128A が開発された。SliT128A は Silterra CMOS 0.18 µm プロセスで製造されたアナロ

グ・デジタル混載回路である。前試作機からチャンネル数の増加とタイムウォークの改善を目的に開発された。また、SliT128A のアナログ部の評価のために TEG（Test Element Group）チップも同時に製作された。本講演では、SliT128A の TEG チップの評価基板への実装と性能評価について報告する。

B-11

STRIPIX チップを用いた３次元ガス検出器の読み出し回路開発
佐賀大理工 A中北慎太郎A , 山本拓摩 A , 房安貴弘 A , 杉山晃 A

STRIPIX チップを用いた 3 次元ガス検出器の読み出し回路開発を行った。ガス検出器とはガス中を荷電粒子が通過した際に、ガス分子との電磁相互作用によって出来る電離電子を検出器内に印可した電場によって読み出し用電極まで運び、電気信号として読み出す検出装置である。読み出し用
電極に STRIPIX チップを用いることで 3 次元での飛跡検出をおこなうことができる。今回はその読み出した電気信号の ADC の処理・制御を行う回路の開発を行った。発表内容としては

1.ILC における飛跡検出 (TPC) ガス検出器での飛跡検出の原理

2.STRIPIX ピクセル測定とストリップ読み出しの利点を合わせた、STRIPIX チップの構造について3.MATLAB/Simulink を用いた読み出し回路開発読み出し回路開発フローにおいてとても重要な役割を担うのが FPGA と SiTCP である、MATLAB/Simulink を使用しての FPGA の開発について FPGA とは SiTCP とは MATLAB/Simulink とは HDL Coder とは5. 読み出し試験読み出し回路を完成させることで実際の読み出しが可能、読み出し試験の結果・

解析

6. まとめ読み出し回路開発から実際の読み出しまでのまとめ課題点

15

B-12

透過率の高い GEMgate の磁場中でのふるまい
佐賀大理工 A

眞喜志康晃A , 杉山晃 A , 池松克昌 A

ILC の検出器である TPC における、ゲート

場中での使用を想定しているので、実験室内た際に電子とイオンが生成される。放射線の飛にどのようにふるまうのか測定する必要がある。

での高磁場の際に電子透過率、ゲートが実際装置の開発。TPC 内で放射線とガスがぶつかっ跡を得るために電子を読み取るのだが、そこで生成されたイオンが電場に影響し放射線の!

"飛跡の位置分解能に影響する。これを防ぐた
めに電子透過率の高いゲート装置を用いてイオンのみをブロックする。ゲート装置の構造としては、微細な多くの孔が空いたフィルムで、!

"フィルムの上下に電位差をつけることでイオンをシャットアウトすることができる。大前提として電子の飛跡の位置分解能を求めているので、電子の透過率が高くなくてはいけない。そこで、電子透過率の高いゲート装置の開発が課題となっている。また、TPC においては磁B-13陽イオンゲート装置のシミュレーション
佐賀大理工 A杉山晃 A , 長崎祥之A

ILC の測定器として、ILD（International Large Detector) が計画されている。中央飛跡検出器としては MPGD（Micro Pattern Gas Detector) を使用した TPC(Time Projection Chamber) を選択している。電子をガス増幅する際、陽イオンが生成される。電子のドリフト速度に比べ、陽イオ
ンのドリフト速度は非常に小さいので、陽イオンによって、一様電場が歪められてしまう。そのため、電子の位置情報の読み出しが正しくできなくなってしまう。そのために現在、この影響を抑えるためのゲート装置を開発している。ゲート装置は高い電子透過率を持つ必要があり、高磁場をかける際に光学的開口率が高くなければならない。そこで大開口率のゲート装置による、磁場中での電子透過率をシミュレーションにより検証し、理解を進めている。また、さらなる詳細な検証のため、より現物に近いモデルでのシミュレーションをしようとしている。

16

B-14

ILD‐TPC における読み出しエレクトロニクスのための冷却システ
ムの研究
佐賀大学理工 A

戸田大輔A , 房安貴弘 A

ILD-TPC における読み出し電子回路のための冷却システムの研究 TPC の軽量化における読み出し
回路のコンパクト化と温度制御について研究を行っている。ILD における飛跡検出器は TPC（TimeProject Chamber）を採用している。ILD-TPC では、複雑な事象を含むジェットエネルギーを精度よく測定するために PFA(Particle Flow Algorithm) が採用されているため、TPC 周辺（カロリ

メータ・バーテックス検出器）との外挿が非常に重要となり、TPC の軽量化・コンパクト化が要求される。そこで、TPC エンドプレート領域での物質量を 25 ％Ｘ 0 以下とし、さらに読み出しエレクトロニクスの物理的な占有スペースを最小限に抑える必要がある。

上記の要求から読み出しエレクトロニクスの搭載方法として、現在のパッケージされたチップをPC 基板上に置きエンドプレート後方に配置している古典的な方法から、ベアチップを MCM 基板に置きこれをモジュール背面に搭載し占有スペースを抑える方法をとる構想がある。しかしこの搭載方法では、読み出しエレクトロニクスから検出層への熱流入を抑える必要がありパッド基板の温度制御が非常に重要な課題となる。そこで今回、読み出しエレクトロニクスのモックアップ基板を作り、水冷にて冷却試験を行った。

B-16

ILC における ILD ECAL のためのシリコン半導体検出器の特性研究
九州大学 A , 九州大学 RCAPPB , CALICE-Asia groupC , ILD ECAL groupD

住田寛樹A , Darnajou MathieuA , 須藤裕司 A , 末原大幹 A , 吉岡瑞樹 B , 川越清
以 A , CALICE Asia groupC , ILD ECAL groupD

国際リニアコライダー (ILC) 計画は電子陽電子衝突型線形加速器実験であり、ヒッグス粒子の精密測定や新物理の探索などに大きな期待が寄せられている。このような興味のあるプロセスの終状
態にはハドロンジェットを含むものが多く、測定器にはこれらのジェットの識別の為に高いエネル
ギー分解能が求められる。これを実現するために ILC では Particle Flow Algorithm(PFA) と呼ばれる解析手法の導入と、この手法に対応する高精細なカロリメータが必要とされる。ILC の測定器の１つである ILD 測定器では、電磁カロリメータの候補の１つとしてピクセル型シリコン半導体

検出器が挙げられている。この検出器は、ピクセル状に細分割することで前述の高精細を実現している。 本講演では、この検出器の特性研究とガンマ線照射試験を行った結果について報告する。

17

B-17

ILC 電磁カロリメータのための読み出しシステムの開発
九大理 A , 九大 RCAPPB , ILD ECAL groupC

平井寛人A , 川越清以 A , 吉岡瑞

樹 , 末原大幹 , 須藤裕司 , 住田寛樹 , 野口恭平 A , ILD ECAL groupC
B

A

A

A

電子陽電子衝突型線形加速器、ILC では、目標とする物理現象の終状態に多くのジェットを含むことが予想されている。そのため、個々の粒子を識別するため高精度のジェットエネルギー分解能が求められている。ILC の検出器の１つである ILD の電磁カロリメータでは、その要求を満たすた

めに高い位置分解能が要求されており、現在候補の１つとしてピクセル型シリコン半導体 (Si) を用いた検出器が挙げられている。本講演では、11 月に CERN の SPS にて行われた Si ECAL のテ
ストビームの結果を報告する。

B-18

90Sr 近傍の核分裂生成核種ビームによる荷電交換反応測定
宮崎大学 A , RNCB , 東京大学 C , 北海道大学 D , 九州大学 E

川上駿介A , 前田幸

重 A , 王赫 B , 大津秀暁 B , 櫻井博義 B , 磯部忠明 B , 久保敏幸 B , 久保野茂 B , 志

賀慶明 B , 武内聡 B , 福田直樹 B , 吉田光一 B , 渡邊康 B , GiuseppeLorussoB , Par-

AndersSoderstromB , PieterDoornenbalB , 安藤孝志 C , 小林信之 C , 小山俊平 C , 谷
内稜 C , 新倉潤 C , 松井圭司 C , 宮崎卓也 C , 籾山悟至 C , 合川正幸 D , 牧永綾乃 D ,渡辺幸信 E
原子炉の使用済み核燃料として生じる高レベル放射性廃棄物の処理方法として、今後の発展が期待される技術の一つに、核変換技術がある。核変換技術は、放射性核種に対して直接中性子や陽子を照射し、人為的に核種を安定化・短寿命化させるものである。この核変換技術の確立のための基礎データ取得を目的として、理化学研究所 RIBF にて逆運動学を利用し、90 Sr 近傍の不安定核ビームと水素及び重水素標的との反応断面積測定実験が行われた。実験では 345MeV/u の 238 U
ビームを Be 標的に照射し、その分裂片から超伝導 RI ビーム生成分離装置（BigRIPS）を用いて190MeV/u の 90 Sr 及びその近傍核種のカクテルビームを分離、生成した。この 2 次ビームを CH2 、
CD2 、C の 3 種類の標的へ照射し、各標的における生成核種を零度スペクトロメータ（ZDS）で分析、測定した。本研究では実験で得られた様々な反応チャンネルの内、荷電交換反応断面積の導出を行った。BigRIPS、ZDS それぞれに設置されたプラスチックシンチレーター、PPAC、イオン
チャンバーの情報から Z 及び A/Q を導出し、粒子識別を行った。その結果から、H 及び D 標的との (n,p) 型及び (p,n) 型の荷電交換反応断面積を導出し、PHITS との比較を行った。

18

B-19

(p,2p) 反応による 48Ca の一粒子強度分布測定
九大院理 A , 阪大 RCNPB , 東大院理 C , 京大院理 D , 理研 E 進藤佑輔A , 野呂哲夫 A ,若狭智嗣 A , 坂口聡志 A , 安田淳平 A , 田端心海 A , 大倉綾華 A , 民井淳 B , Guillaume

GeyB , 岩本ちひろ B , 渡辺珠以 C , 藤岡宏之 D , 阪上朱音 D , Yang ZaihongE , Panin

ValeriiE
近年、不安定核の研究が盛んに行われ、その輸送行列の最適化により、分離エネルギーのソル力が l・s 分離エネルギーに変化を与えるた

た (図参照)。講演では解析の結果得られた断面

殻構造の変化が注目されている。これは、テン

分解能を 170keV まで向上することに成功しめであると考えられている。

積と偏極分解能についても報告する予定である。

我々のグループは、Ca 同位体について偏極ビームを用いた (p,2p) 反応実験によって一粒子400の相対的なエネルギー準位をもってテンソル力300200MeV の 48Ca(p,2p) 反応測定を励起エネル

200

粒子強度分布の測定のための実験を行った。

100

強度分布の測定を行い、Ca 同位体の核内陽子の効果を検証することを目指している。今回、ギーの高い領域まで行い、48Ca 核内陽子の一48Ca(p, 2p)47 K
2s1/2
T0 = 197 MeV(g.s)◦
θGR = θLAS = 39.38

170keV

1d3/2(0.36)

Ca 核は一粒子状態が分散して様々な状態が混在するため、高分解能での測定が求めら

3

1

0

Ex (MeV)れる。磁気スペクトロメータのイオン光学的

B-20

2

分光学的手段としての (p,2p) 反応の信頼性
九州大学 A

田端心海A , 野呂哲夫 A , 若狭智嗣 A , 坂口聡 A , 安田淳平 A , 進藤佑

輔 A , 大倉綾華 A , 中島崚 A

近年、理化学研究所をはじめとして不安定核領域の研究が盛んに行われている。不安定核の殻構造の変化を探る上で、一粒子状態の探索が重要である。その手段として、逆運動学的条件下での陽子による核子ノックアウト (p,2p) 反応が有効とされる。本研究では、(p,2p) 反応がもつ分光学的手段としての信頼性について、安定核のデータを用いて詳細に評価する。

12C から 208Pb までの広範囲な質量領域の標的に対する (p,2p) 反応データを議論する。一部の測定は、ダブルアームスペクトロメータ Grand Raiden 及び LAS を擁する大阪大学核物理研究センターにおいて行った。測定データから残留核の低励起状態への遷移の微分断面積を算出する。
これと既存のデータを合わせて最新の光学ポテンシャルを適用した DWIA 計算による微分断面積とを比較することで、分光学的因子 (S-factor) を導出する。得られた S-factor を、既存の (e,e p)
反応による結果と比較し、(p,2p) 反応の分光学的手段としての信頼性を議論する。

19

B-21

逆運動学 132 Sn(p, n) 反応によるガモフテラー遷移の研究
九大院理 A , 理研仁科セ B , MSU NSCLC 安田淳平A , 笹野匡紀 B , Remco ZegerdsC ,他 SAMURAI17 CollaborationD
ガモフテラー (GT) 遷移は原子核のスピン・る二重閉殻核の 132 Sn の GT 遷移測定を行っの量子数は変えない、最も基本的な励起モード

反応の同定に用いており、その広い運動量ア

アイソスピンをそれぞれ一単位変え、それ以外

た。SAMURAI スペクトロメーターは (p, n)の一つである。中重核領域において、この励起

クセプタンスのため、終状態が多粒子放出崩モードは GT 巨大共鳴として現れ、その情報は壊 す る 高 い 励 起 状 態 の 測 定 が 可 能 で 、図 に核子間相互作用のアイソベクトル項を理解する

示すように γ 、1n および 2n-decay に対して

上で極めて重要である。実験的には中間エネル(p, n) 反応を示す運動学相関を得ることに成ギーにおける荷電交換反応によって調べられてきたが、多くは安定核に限られていた。近年、逆運動学における (p, n) 荷電交換反応測定の手功した。本講演では実験セットアップと結果の詳細、今後の展望についての発表を行う。

法の開発により、不安定核の GT 遷移測定が可能となった。

132

Sn(p, n)132 Sb∗ 220 MeV/u132

Sb∗ →132 Sb + γ

Neutron energy En (MeV)5

本研究では、この手法をより広い質量数範囲に拡大させるため、理研 RIBF において、大立
体角低エネルギー中性子検出器群 WINDS と大アクセプタンススペクトロメーター SAMU-RAI とを組み合わせたセットアップの開発を

Sb∗ → 131 Sb + n

Sb∗ → 130 Sb + 2n

3

2

1

-100

-50

0

50

100

-100

-50

0

50

100

Scattering angle θcm (deg)

20

132

4

0

行い、質量数 A〜100 において最も重要であ

132

-100

-50

0

50

100

会場 C
領域 3

C-1

新奇な横型スピンバルブを用いた縦・横スピン緩和長の評価
九大理 A , 九大スピンセ B

小川俊幸A , 植松銀河 A , 野村竜也 A , 木村崇 A,B

高機能なスピンデバイスを実現するためにに減少した。この抵抗変化は、チャネル層の強る。スピン流の制御技術の一つとして、スピ吸収状態へと変化したことに起因すると定性

磁性細線が縦スピン吸収状態から、横スピン

スピン流の伝播機構の制御は重要なものであ的に解釈できる。講演では、他の強磁性体におン吸収効果が挙げられる。本研究では、このけるスピン吸収効果の結果についても報告する。

吸収効果が強磁性体のスピン緩和長の大きさに依存することに着目し、強磁性体中の縦・横
スピン緩和長を評価するために、スピン吸収効率が制御可能な横型スピンバルブ素子を開発した。図 1 に実験の概念図を示す。この素子は、明瞭なスピン信号を検出するために、スピン注入・検出端子にスピン注入効率の大きい

CoFeAl を用いている。また、その二端子間のスピン流チャネル層は、Cu と、吸収体としての役割を担う強磁性体の二層膜となっている。
図 2 に、吸収体として CoFeAl を用いた素子におけるスピン信号を示す。高磁場からゼロ磁場への減磁過程において、スピン信号が滑らか

21

C-2

磁性多層膜におけるコヒーレント磁気共鳴の実現
九大理 A , 福工大 B , 九大スピンセ C

小澤孝拓A , 日高洋平 A , 中野陽介 A , 岡出康

太朗 , 山野井一人 , 岡部京太 , 横谷有紀 A , 家形諭 B , 木村崇 A,C
A

AA

異なる磁気特性を持つ磁性体を積層した磁性

た２つの共鳴信号が観測されたが、アニール有気的な結合から人工的な磁性制御が可能となる。

鳴周波数もそれぞれの中間値を取った。この結多層膜においては、様々な相互作用を介した磁更に、スピン共鳴運動の励起等によりスピン流が生成されると、磁性体間でのスピントルクがの試料では、共鳴信号は１つになり、更に、共果は層間結合により、２つの磁性層がコヒーレントに共鳴していることを示唆している。

発生する。その結果、層間相互作用の影響がより顕著に表れ、多層膜特有のスピンダイナミク
スが期待できる。

本研究では、軟磁性体として代表的な CoFeBと NiFe を用い、反強磁性体 NiO をサンドイッ
チした積層構造を作製し、そのダイナミクスを
強磁性共鳴 (FMR) スペクトルから評価した。

図に、アニール無、及びアニール有の多層膜の FMR スペクトルを示す。アニール無の試料
では、NiFe、CoFeB それぞれの共鳴に対応し

C-3

フォノン振動制御によるギルバート緩和項の変調
九大理 A , 九大スピンセ B , 福工大工 C

家形諭 C , 木村崇 A,B

岡出康太朗A , 山野井一人 A , 横谷有紀 A ,磁性体に対する熱の影響として熱擾乱によるた信号は観測できなかった。一方で、導波路かンの相互作用に注目が集まっている。これらは、共鳴を観測した。このスペクトルの直流電流

交換結合の低下が代表的であるが、熱流とスピ

近年創成されたスピンカロリトロニクス分野の発展によるものであり、磁性体中において、熱ら交流磁界を発生させることで明瞭な強磁性

依存性を調べたところ、図に示すように明瞭な周波数の増大を観測した。この起源についとスピンが絡み合った様々な新現象が発見されて、熱や静磁気的効果などを考慮して議論する。

ている。一方で、熱は実験的に制御し難い物理量であるため、それらの現象の理論的解釈は複0

まれている。これらの観点から、今回我々は、­10

雑化しており、より信頼性のある実験研究が望

ミクスにどのように影響するかを実験的に調べ

S11 (dB)x10­3ナノ磁性体における発熱効果が、スピンダイナ

0 mA

­20

たので報告する。

­30

たもので、Cu 細線に大電流を流すことで NiFe

­40

試料は、Cu 導波路直下に NiFe 細線を配置し

50 mA

100 mA

0.01

細線を加熱した。まず、細線方向に磁場を印加­505した状態で直流電流のみを流して、導波路間の電圧をスペクトラムアナライザーで測定した

6f (GHz)
9

7

8

x10

!!"""#$%&'()*+,#$-./0$"

red:0mA
yellow:50mA
blue:100mA

ところ、マグノイズのような歳差運動に起因し

22

C-4

結合型磁性円盤列における非線形磁気渦共鳴の検出
九大理 A , 九大スピンセ B
村崇

日高洋平A , 山野井一人 A , 横谷有紀 A , 野村竜也 A , 木

A,B

微小強磁性体円盤は、磁気渦と呼ばれる特た。また今回、直流電流印加電極を強磁性円盤

究から工学的応用まで幅広く注目されている。

軸上に配置した試料と比較し、より高感度に異な磁区構造が安定化し、その特性は基礎研
今回、我々は、磁気渦の動的特性を高感度に検出する手法を開発し、更にその手法を用いの中心軸からずらして配置することで、中心検出できることが分かった。さらに検出感度上昇に伴い、高強度な交流磁場を照射することて、非線形な共鳴特性現象を観測することにで、非線形磁気渦共鳴の観察に成功した (図２)。

成功したので報告する。我々の試料は、複数の微小 NiFe 円盤上に接合した直流電流印加電極と、絶縁層を介して作製した交流磁場印加電極からなる (図１)。NiFe 円盤へ直流電流を印加し、交流磁場の照射によって励起した磁気渦の共振運動をロックイン検波法により観察しC-5

磁性酸化物への多方向電場印加効果と伝導特性の制御
九大理 A , 九大スピンセ B

中野陽介A , 岡部京太 A , 川北直史 A , 木村崇 A,B

近年、高速作動性の高さや高集積化への高い細化し、更にサイドゲートを設け、ゲート電圧

期待から、従来のメモリに代わる可能性を秘め制御によるスイッチング特性の制御を試みた。

た新型デバイスとして、ReRAM(抵抗値変化型

図 2 に、今回の素子の典型的な抵抗スイッチ

メモリ) が注目されている。ReRAM はトランング特性を示す。本素子に、横方向に電界を印

ジスタに匹敵するほどの大きな抵抗変化を示す

加して、閾値電圧や抵抗値のゲート電圧依存性

が、その微視的な抵抗変化の機構は十分には解を調べた。図 2 に示すように、ゲート電圧に応明されていない。我々は ReRAM で用いられる

じてスイッチング電圧が変化した。これはゲー

金属酸化物が、磁性をもつ原子を含む場合が多ト電圧によって金属酸化物界面における電子状

いことに着目し、磁場によって抵抗変化特性を態が変化したことを示唆する。

制御することを試みている。

一方で、一部の金属酸化物で構成される素子

では、金属イオンがフィラメント的なチャネル層を形成し、そのフィラメントと電極との接触状態に依存して抵抗が変化すると理解されている。そこで、今回我々は、フィラメント型のReRAM 素子をサブミクロンサイズ以下に極微

23

遍歴電子磁性体 Co2 TiGa1−x Snx の磁気特性

C-6

鹿大院理工 A , 東北大金研 B , 東北学院大院工 C , 東大物性研 D

藤本祐太郎A , 西

迫裕也 , 重田出 , 梅津理恵 , 野村明子 , 湯葢邦夫 , 鹿又武 C , 山内徹 D , 真
A

A

B

B

B

中浩貴 A , 寺田教男 A , 廣井政彦 A
近年，第一原理バンド計算からハーフメタル

組成に近づくにつれて増加し，x = 1.0 のとき特性をもつ Co 基ホイスラー合金が多数予想されており，スピントロニクス分野において盛TC = 366.6 K の最大値を示した。
[1] T. Sasaki et al., J. Alloys Compd. 317(2001) 406.

性体であることが報告されている [1]。一方で，Co2 TiSn は，ハーフメタル性を有する強磁性体[2] S. C. Lee et al., J. Appl. Phys. 97 (2005)
10C307.

んに研究されている。Co2 TiGa は，遍歴強磁であると予測されている [2]。さらに，遍歴強磁性体ではあるものの，Co2 TiGa よりは局在性がM ( B/f.u.)

強い系であると考えられる。本研究では，強磁性ホイスラー合金 Co2 TiGa1−x Snx (0 ≤ x ≤ 1)の磁気特性に関して，Takahashi のスピン揺らぎ理論による解析を行い，遍歴強磁性体の観点から Co2 TiGa1−x Snx の磁気特性の系統的な変化を議論する。

B = 1 T における Co2 TiGa1−x Snx の磁化の温度依存性を図 1 に示す。磁化の温度依存

2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0

B=1T

x = 1.0
x = 0.9x = 0.8
x = 0.7
x = 0.6
x = 0.5
x = 0.4
x = 0.3
x = 0.2
x = 0.1
x = 0.0

100 200 300 400 500 600 700

T (K)性は全ての組成において強磁性的な振る舞いを

1 Co2TiGa1-xSnx示した。また，キュリー温度 TC は Sn-rich のホイスラー合金 Fex Co2−x CrAl の磁気輸送特性

C-7

鹿大院理工 A , 東大物性研 B

徹 B , 寺田教男 A , 廣井政彦 A

重松理史A , 重田出 A , 真中浩貴 A , 伊藤昌和 A , 山内

ホイスラー合金 FeCoCrAl は第一原理バンド

る予定である。

計算からスピンギャップレス半導体であるとの報告がある

Co2TiGa1-xSnx[1][1] G. Z. Xu et al., Eur. Lett. 102 (2013) 17007.

。また Fe を Co に、Co を Fe に置[2] S. Ishida et al., Mater. Trans. 45 (2004) 1065.

換した Co2 CrAl、Fe2 CrAl も高いスピン分極率が見積もられており[2]−[4][3] Y. Miura et al., Phys. Rev. B 69 (2004) 144413.

、このような物質は[4] S. Ishida et al., Mater. Trans. 47 (2006) 464.

機能性材料として注目されている。我々はスピ[5] I. Galanakis et al., Phys. Rev. B 66 (2002) 174429.

ンギャップレス半導体 FeCoCrAl に注目し、Fe、Co を置換するとどのような物性の変化が現れるかを調べるため Fex Co2−x CrAl を作製し、その磁気輸送特性を調べた。

3.0

f.u.

2.5
2.0

Ms

B

図 1 に Fex Co2−x CrAl の 100 K での飽和磁化の組成依存性を示す。Galanakis らはハーフメ

1.5

タル特性を持つホイスラー合金の磁気モーメン

1.0

FeCoCrAl の磁気モーメントは Slater-Pauling

0.5

おいてハーフメタル特性を持つスピンギャップ

0.0

トは Slater-Pauling 則に従うことを示した [5] 。
則によく一致する。この結果は、有限の温度にレス半導体の特徴と一致した。発表当日は、磁FexCo2-xCrAl
at 100 K
0.0

0.5

1.0

1.5
x

化の温度依存性や電気抵抗率についても議論す1 FexCo2-xCrAl 100 K

24

2.0

C-8

Fe2 Mn1−x Vx Si の高磁場磁化と磁気相図
鹿児島大学理 A , 東京大学物性研 B 田底知也A , 重田出 A , 伊藤昌和 A , 小山佳一 A ,近藤晃弘 B , 金道浩一 B , 廣井政彦 A

Fe2 MnSi は L21 構造を持つホイスラー化合物で、第一原理計算の結果からハーフメタル











の可能性がある。TC = 250 K で強磁性転移

が起き、TA = 60 K で反強磁性的な相が現れ

る。Fe2 Mn1−x Vx Si で x の増加に伴い TA は減








少し x 〜 0.2 で消滅する。x ＜ 0.2 の範囲で磁場の印加により反強磁性を壊すことでハーフ
















メタルとなる可能性があるため、今回我々は、

かにし、高磁場相の性質を調べることを目的!  "#$%&"'()*

パルス磁場を用いて高磁場下での転移を明らとした。図 1 は Fe2 Mn0.95 V0.05 Si の各温度の変化が見られ、図 2 の dM/dB ではより明確に



磁化を示す。20〜40 K の曲線は途中で傾きの















考えられる。また x の増加によりこの転移はより小さな磁場へ移行することが確認された。

とそれより得られる磁気相図について議論する。



Fe2 Mn1−x Vx Si(x =0 - 2) についての高磁場磁化











現れており、これが磁気相転移を示すものと



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










!  "#$%&"'("+,C-9NI-Mn-Ga 系ホイスラー化合物の格子欠損効果
鹿児島大学理工学研究科 A

藤昌和 A , 平敦志 A

桑原脩人A , 松隈秀憲

Ni2 MnGa は Tm = 200 K 付近でマルテンサ

イト変態を起こす形状記憶合金として注目されている系である [1]。マルテンサイト変態はバ
ンドヤーンテラー効果に起因するとされており、Ni の 3d バンドが大きくかかわると考えられている。そこで我々は、マルテンサイト変態に与える Ni 欠損効果を調べる事を目的とし測定を行った。図に Ni2−x MnGa(x = 0, 0.1) での熱膨張の温度依存性 (7 ≤ T ≤ 300K) を示す。x=0 では Tm で大きな異常を示しているのに対し、x=0.1 では測定温度範囲内では異常が見られず、Ni を 1 割欠損することで、マルテンサイト変態が抑制されたことが予想される。

[1]P.JWebster, K.R.AZiebecket.al.B49(1984)295

25

A, 重田出 A , 廣井政彦 A , 伊C-10

ホイスラー化合物 Fe2 CoGa の熱測定
鹿児島大学理工学研究科 A

松隈秀憲A , 桑原 A , 平 A , 重田 A , 廣井 A , 伊藤 A

ホイスラー化合物は多彩な物性を示すことから、基磁的、応用的研究から注目されている物質群である。Fe2 CoGa は T c=1165K をもつ強磁性体ホイスラー化合物であり、結晶構造

F4̄3m の空間群を持つと考えられている。一方、Co2 FeGa も T c=1060K をもつ強磁性体ではあるものの、その空間群は Fm3̄m であり、両者の間で異なる。本研究では空間群の違いが物性にどのように関わっているのか調べるため、これらの系の熱測定を行った。図に Fe2 CoGa、

Co2 FeGa、Co1.5 Fe1.5 Ga における熱膨張の温度依存性を示す。Co1.5 Fe1.5 Ga では Fe2 CoGaと定性・定量的に一致している。講演では他の熱力学量を示し議論する。

参考 N.K. JAGGI and K.R.P.M. RAO etal

Hyperfine Interactions 4 (1978) 402-406

C-11

ホイスラー化合物 Ni2 MnAl の磁気・熱特性
鹿児島大学理工学研究科 A , 東京大学物性研 B

平敦志A , 桑原脩人 A , 松隈秀憲 A ,松林和幸 B , 上床義也 B , 重田出 A , 廣井政彦 A , 伊藤昌和 A

Ni-Mn-Ga 系および Ni-Mn-Al 系ホイスラー

化合物は組成変化によりマルテンサイト変態を示すことから注目されている物質である [1]。化
学量論比組成である Ni2 MnAl は Ni2 MnGa と異なりマルテンサイト転移を起こさないと考えられている。しかし、試料合成の困難さもあり、基礎物性を含めて十分な知見が得られていない。
本研究では、Ni2 MnAl の熱・磁気的性質を調べるため、比熱、熱膨張、そして磁化測定を行った。図に Ni2 MnAl の熱膨張の温度依存性を示す。測定温度領域で温度増加とともに、単調増加しており、マルテンサイト転移のような構造相転移はないことがわかる。[1] S. Morito andK. Otsuka, Mater. Sci. Eng., A 208, 47 1996.

26

C-13

Bi-Mn 合金を用いた合成過程の磁場中その場観察
鹿児島大学大学院理工学研究科 A , 東北大学金研 B
弘紀 , 宇田聡 , 渡辺和雄 , 小山佳一
B

B

B

宮崎泰樹A , 三井好古 A , 高橋A

磁場は反応や相平衡に影響を与えることが報告されている。最近では、Bi-Mn 合金の固相焼結過程に磁場を印加することで強磁性 MnBi 相の合成量が増加することが報告された [1]。しかし磁場による反応促進効果の詳細は明らかにされていない。磁場を利用した材料開発の発展には磁場による反応促進効果の詳細を明らかにすることが重要になる。本研究の目的は、磁場中で材料の合成過程の熱分析とその場観察を同時に行い、材料の合成過程に対する磁場効果を明らかにすることである。Fig. 1 に今回の測定で用いた装置の概略図を示す。我々はBi-Mn 合金を用いて強磁場中における合成過程のその場観察と熱分析を行った。講演では観測結果の詳細について報告する。[1]Y. Mitsui
et al., J. Alloy. Compd. 615, 131-134 (2014)

C-14

Bi-Mn 反応焼結に対する磁場効果
鹿児島大学理 A , 東北大学金属材料研究所 B

高木観雄A , 三井好古 A , 平敦志 A ,宮崎泰樹 A , 梅津理恵 B , 高橋弘紀 B , 小山佳一 A

MnBi は c 軸に大きな一軸の磁気異方性を有する六方晶 NiAs 型の強磁性体であり、非調和融解物質のためその単相を得ることが難しい物質である [1]。最近三井らは、Bi の融点 271 ℃以下の温度で、Mn と Bi の粉末原料（Mn:Bi=1:1）から固相焼結の際、外部磁場を加えると MnBi の合成が促進されることを、発見した [2]。本研究の目的は、磁場によって MnBi の合成がどのように促進されるのかを微視的に明らかにすることである。 試料は Mn（3N）と Bi（5N）の粉末原料をBi-rich (Mn:Bi = 1:4) となるように秤量し、混合、プレス器によりペレット状にした後、温度と磁場を変えて熱処理を行った。 ペレット状バルク試料に対する X 線回折の結果は、Bi-rich でも
三井らの結果と矛盾しないことを示唆している。

[1] C. Guillaud, J. Phys. Radium. 12, 143 (1951). [2] Y. Mitsui et al.: J. Alloy. Compd.
615,131 (2014).

27

C-15

Au4V の磁気特性
鹿児島大学 A

田中杏菜A

東北学院大学工学部 B , 吉永総志 A , 三井好古 A , 鹿又武 B , 小山佳一 A

Au4 V は、N i4 M o 型の体心正方格子構造を弱い強磁性体である。その自発磁化モーメントは、
PS = 0.83 μB /V 、有効磁気モーメント Pef f = 1.7 μB /V 、キュリー温度 TC = 59K と報告されている [1]。近年、遍歴磁性体の磁気的性質について、スピンの熱的な揺らぎだけでなく、量子揺らぎの重要性が議論されている (高橋理論)[2]。これらのスピン揺らぎの影響を実験的に調べるために、弱い遍歴磁性体として知られる Au4 V について磁化測定を行ったデータを解析した。その結果、PS = 0.28 μB /V 、Pef f = 1.4 μ B/V 、TC = 32.3K が得られた。スピン揺らぎのパラメー

タ T0 = 641K 、TA = 138K が得られた。得られた結果から、弱い遍歴磁性体であることが示唆された。

[1] 近角ほか. 磁性体ハンドブック[2] 高橋・吉村「遍歴磁性とスピンゆらぎ」(内田老鶴圃)C-16

高圧磁気測定用の SQUID-VCM システム
九工大工 A , 阪大リノベ B
正樹 A , 石塚守 B

柿本泰志A , 高木精志 A , 緒方和馬 A , 鶴田一樹 A , 美藤

高圧力下磁気測定は大きく電磁誘導方式と
SQUID 方式の二つに分けることができる。高も大きいところに配置する。講演では、Pb お
よび Ho の測定結果を報告する。

周波数域を得意とする電磁誘導方式は広い温度域に対応可能であるが、測定精度の面ではSensitivity
Cur veSQUID 方式には及ばない。現在、我々は超小型 DAC と汎用の SQUID 磁束計を用いて、30

Detection
Coil

GPa までの圧力下にて 10−8 emu の測定感度を有する磁化率測定システムを構築している。しGasketかし、更なる圧力領域の拡大と測定精度の向上

Sampleを目指し、dc-SQUID と検出コイル駆動磁気測定（Vibration Coil Magnetometer）システムを融合した SQUID-VCM システムの構築を目

Diamond Anvil

指している。

1 VCM

図 1 にダイヤモンドアンビル周辺のセットアップの概略を示す。コイルは磁化の変化が最

28

C-17

attocube 社製位置制御装置を用いた点接合分光実験装置の開発
九州大院工 A , 金沢大教育 B
井宏之 , 河江達也
B

西村直人A , 志賀雅亘 A , 高田弘樹 A , 稲垣祐次 A , 辻A

ハーフメタルは高いスピン分極率を持ってとが可能となっている。図 1 は作製した装置の応用が非常に期待されている。スピン分極

カーブを示している。図に示すようにコンタク

おり、それに伴う磁気抵抗効果はデバイスでによって得られた Cr-Nb 間のコンダクタンス率を正確に測定する方法として、アンドレー

トサイズを変化させ実験を行うことが可能と

エフ反射を用いた点接合分光実験が挙げられなった。当日は Fe-Nb 間の点接合分光実験にる。この測定法では、強磁性体−超伝導体間よる Fe のスピン分極率測定について発表する。

で様々なサイズのコンタクトを作製し、拡張

BTK モデルでフィッティングすることによってスピン分極率を求めることができる。我々はコンタクトのサイズを容易に変化させるため

Cr (tip-Nb) T=6K

1.15

1.1

この装置はピエゾ素子を用いることで探針と(dI/dV)/G(0)に、attocube 社製の位置制御装置に注目した。

G(0)=1720 G

1.05
G(0)=1600 G

01

試料の間を数 nm オーダーで制御可能としてG(0)=1250 G

0.95
-10

いる。また、探針と試料を容易に交換すること-50
V (mV)

5

0

10

b

ができるので、様々な金属間で点接合を作るこ

C-18

0

点接合分光法を用いた SrRuO3 のスピン分極率測定
九大院工 A , 信州大教育 B

志賀雅亘A , 西村直人 A , 大日方優輝 B , 神原浩 B , 天谷健一 B , 稲垣祐次 A , 河江達也 A

SrRuO3 は強磁性転移温度 Tc = 160K を持からスピン分極率を見積もる方法である。得らり 4d 電子系強磁性体として多くの研究が行わ

分極率 P、界面散乱因子 Z、超伝導エネルギー

ち、飽和磁化が 1.6 μ B であると報告されておれたデータは、拡張 BTK モデルを使いスピンれている。また、フェルミ準位におけるアップ

ギャップΔ (Eg)、温度 T の 4 つの変数を用い

スピンとダウンスピンの状態密度の差を表す量てフィッティングを行った。その結果を図１にであるスピン分極率 P は、薄膜の SrRuO3 で T示す。当日は、スピン分極率 P と界面散乱因= 4.21K の時に P=0.51 ± 0.02 であると報告

子 Z の関係を示しながら詳細な説明を行いたい。

されている。しかし、理論計算によるスピン分1.4

極率は P=0.091,0.2 となっており、実験とは大

1.2

G(V)/Gn

きな違いがありとても興味深い。今回は、バルク多結晶の SrRuO3 のスピン分極率 P の測定方法として点接合アンドレーフ反射法をもちい1
P = 0.53
Z = 0.23
Eg = 1.25meV
T = 2K

0.8

た。この方法は、サンプルと超伝導線を接触さ0.6

せることで点接合を形成し、その界面で起こる-3

アンドレーフ反射によるコンダクタンスの変化

-2

-1

0

1

2

V (mV)!" SrRuO3#$%&'(%)*+

29

3

C-19

(Mn,Fe,Ru)x(P,Si) の磁性に及ぼす作製プロセスの効果
九州大学理学府理学研究院物理学部門 A

平嶋将大A , 和田裕文 A

不均一性が解消される効果があると考えられる。

MnFeRuPSi 化合物は室温付近で巨大磁気熱量効果を示し、優れた磁気冷凍材料として注目されている。これらの化合物は従来、固相反応法

によって作製され、焼結後の試料は多結晶であり、構造はポーラスである。本研究では固相反応法で作製した (Mn0.625 Fe0.35 Ru0.025 )x P0.5 Si0.5(x=1.95,2.00,2.05) をアーク炉を用いて溶解し、緻密な構造を持った試料を作製した。固相反応法で作製した試料が鋭い一次磁気相転移を示していたのに対し、アーク溶解した試料はなだらかな転移を示すという結果が全ての組成において得られた。溶解後の試料を熱処理したところ x=1.95 の試料では目立った効果は無かったが、x=2.00,2.05 の試料では鋭い一次磁気相転移を再び示すという効果が得られた。
これらの結果から、アーク溶解により試料の組成が不均一になるが、熱処理によってそのC-20

超伝導/強磁性複合ナノ構造における磁区構造制御による超伝導近接効果の変調
九大理 A , 九大スピンセ B

石瀧真之A , 小野雄馬 A , 大西紘平 A,B , 木村崇 A,B

近年、超伝導／強磁性複合ナノ構造において、クーパー対が非一様なスピン配列と相互作用す超伝導体により磁壁の漏れ磁場の発生が制限されるため、Nb 細線下で磁壁を安定化できないためと考えられる。

ることにより、トリプレット状態が形成できることが知られている（図 1）。今回、我々は、非当日の講演では、Ni-Fe 細線の抵抗の温度依

一様磁区構造として磁壁に着目した。具体的に存性などから考察を進め、クーパー対変調の可は、図 2 に示すように、超伝導体 Nb と強磁性能性について議論する。

体 Ni-Fe を用いて、クーパー対の注入・取出端子に磁壁のピン止めが可能な磁性細線を作製し、トリプレット状態の検出を試みた。

実験の結果、常伝導状態では両方の接合直下に同時に磁壁を安定化させることが可能であったが、超伝導状態では接合直下への磁壁のピン止めが妨げられる様子が観測された。これは、

30

会場 D
領域 4, 5, 6, 7, 9

D-1

光で誘起したスピン波の伝播シミュレーション
九大院理 A , 東大生研 B

姫野滉盛A , 吉峯功 B , 佐藤琢哉 A

円偏光パルスを、面内方向に磁場が印加された磁性体薄膜に照射したとき、逆ファラデー効果により磁化が面直方向に誘起され、スピン歳差運動が生じる。この時のスピン波の伝播は交換スピン波
もしくは静磁波、双極子-交換スピン波に分類され、そのうちの静磁波の分散関係を数値計算に利用した。数値計算における薄膜は xy 平面に無限に広がっているものを考え、厚さを変化できるようにした。スピン波の分散関係は厚さ、印加磁場、飽和磁化、異方性などに依存しこれらは運動はマクスウェル方程式と静磁近似を用いて記述されている。これから静磁波の分散関係を得て、ポンプ光によるスピン波の誘起モデルに分散関係を取り込むことにより、スピン波伝搬の数値計算を行った。薄膜の厚さを 1 nm ∼ 100 µm、スポットサイズを 0.1µm ∼ 100 µm のようにスケールさせながら計算させたところ、スポット光のサイズと伝播に相似性があることが判明し、発表はこのことについて議論する。また、分散関係がスピン波伝搬に及ぼす影響についても考察を行う。

31

D-2

DNA を利用した一次元量子ドット配列構造の作製とその光物性
九工大院工 A , 愛媛大院理工 B , 理研 C , 農工大院工 D
田勝 , 座古保 , 前田瑞夫 , 谷俊朗
A

BC

松尾公祐A , 赤木啓人 A , 小D

有機会合体は、有機色素分子が約 1nm 間隔で自己組織的に一次元配列した分子集合体である。このような一次元配列構造では、光照射により生じる分子内の電子励起が、隣接分子間に働く双極子

相互作用により互いに共鳴して伝播できるようになり、複数の分子に亘るコヒーレントな電子励起状態であるフレンケル励起子を形成する。このフレンケル励起子の形成に由来する光学的、及び電子励起特性は、植物・細菌の光合成初期過程における高効率な光捕集と低損失のエネルギー伝播という極めて重要な役割をもたらす。 一方我々はこれまで、数 nm 程度の寸法を持つ CdSe コアの周りを数原子層厚の ZnS シェルが覆う構造を持つコア・シェル型半導体量子ドット (QD) の化学

合成とその光学特性の研究に取り組んできた。この QD は、寸法が有機色素と同程度に小さく、また発光の量子効率もほぼ同じであるという特徴を持つ。そのため、この QD を用いて有機会合体のような一次元配列構造を作製できれば、フレンケル励起子の形成に伴う優れた特性をもち、且つ、
無機系の強靭な耐久性を兼ねる材料となることが期待できる。 今回の講演では、このような配列構造の作製に向けた取り組みの経過報告を行う。１つの QD あたり、２つの DNA オリゴマーを表面修飾して QD に結合性を与えた上で、自己組織的に QD を一次元配列する手法を述べ、この手法により合成した試料の物性の評価結果について述べる。作製した一次元配列構造を電子顕微鏡で確認すると、十数個の QD が、1nm 以下の間隔で近接して配列した様子が確認できた。講演では、構造評価の結果に加え、配列することによる吸収・発光スペクトル及び発光寿命の変化について議論する予定である。

D-4

NbTiN nanowire の超伝導-絶縁体転移
九大理 A , 情通機構 B

篠崎文重A , 牧瀬圭正 B

径がコヒーレンス長 ξ 程度の 1 次元超伝導細については未解決部分が残っている。本研究でために超伝導が壊され、オーダ−パラメターの装置で NbTiN 細線を作成し、測定を行った。

線 (1D-SNW) では各所で超伝導揺らぎ効果のは、電子線描画装置と反応性イオンエッチング

位相がスリップ (phase slip) する。その結果、
T < TC でも「R > 0」が観測される。原因の一つに量子効果による quantum phase slip(QPS)があり、その結果広い温度範囲に渡り、転移はブロードになる。1D-SNW の乱れ程度（∝ 細

図に Tc の乱れ依存性（RN /L, 1/A;L=length、A=cross section）を示す。↑,↓ 近傍で SIT が起きている。挿入図には RN 増加に伴う R(T )の様子を示す。講演では理論との比較、その他の特性を紹介する。

線の常伝導抵抗 RN ）が増すにつれ、より転移幅は広がり、Tc は徐々に減少する。更に RN が増加すると、超伝導-絶縁体転移 (SIT) を起こす。2D-SIT に関しては 1970 年代からの研究があり、メカニズムや臨界抵抗 RC についての理解は随分と深まった。しかし、1D では、同じ物質でも R(T ) の振る舞いが異なる場合があり、「TAPS か QPS か？」が問題となる。1D-SIT

32

D-5

液体急冷した Cu-Ni-Sn 合金低温でのスピノ−ダル分解
長崎大学部生 A , 長崎大院生 B , 長崎大院工 C
森村たかお , 中島弘道
C沖大成A , 堤貴瑛 B , 近藤慎一郎 C ,C

1. 諸言 Cu-15Ni-8Sn 合金は、ばね、ベアリング、電気用コネクターなどに使用されている工業用材料でありスピノ−ダル分解を生じることが知られている。前回の研究では 350 ℃時効について、液体急冷した試料におけるスピノーダル分解過程について考察を行ったが、今回は更に低温である
250 ℃時効の影響について、通常の溶体化処理との比較を通じて考察を行う。
2. 実験方法 Cu, Ni, Sn を Ar ガス雰囲気下において高周波誘導加熱することにより、重量組成

が Cu-15Ni-8Sn の組成になる様に合金試料を作製した。次にその合金インゴットをスピンキャス

ト装置を用いて液体急冷を行い、melt-spun 試料を得ることが出来た。また液体急冷試料との比較のため、インゴットを 840 ℃において 1 時間の溶体化処理を行い水中で焼入れを行った。この試料
を quench 試料とする。これらの試料を真空封入し、250 ℃において 20, 40, 60, 120,300,600 及び1200min の時効処理を行い、得られた試料について、XRD 及び TEM 観察を行った。

3. 実験結果及び考察 250 ℃で 1200min まで時効処理した試料についての XRD 広角測定では,
melt-spun 及び quench の両試料とも金属間化合物相などは検出されず f.c.c 単相のみの構造であり、1200min という長時間時効でも固溶体を形成していることが判る。次に quench 試料および

melt-spun 試料の (200) 面の X 線精密測定の結果より quench 試料ではサイドバンドらしきものが観察されたが、melt-spun 試料の場合、明確なサイドバンドは見いだされない。これから、250 ℃という低温域でも、melt-spun 試料は quench 試料に比べ、スピノーダル分解が生じていないか、
若しくは極めて緩やかに進行していると考えられる。

D-6

Ag の巨大歪み加工材の電気伝導度における歪み緩和特性
九工大工 A , 福大理 B , 九大院工 C

柴山慶介A , 鶴田一樹 A , 吉田武史 A , 美藤正

樹 A , 田尻恭之 B , EdalatiKavehC , 堀田善治 C
巨大歪み加工による金属の微細化は、硬度の果とともに詳細を議論する。[1]H. Matsunaga,

増加やガス吸着特性の発現などを引き起こす

and Z. Horita, Mater. Trans. 50,1633 (2009).

ため、材料工学において注目を集めている。巨

1.06

処理を Ag に行うと、歪みが緩和する過程で結1.04

大歪み加工の High Pressure Torsion（HPT）

σ (arb. units)

晶内の組織が変化し、それに伴い硬度が増加する報告がある [1]。我々は、交流磁化率測定
による金属材料の非接触電気伝導測定方法を

Ag の HPT 加工材に適用することで、巨大歪みが緩和する過程での、Ag の電気伝導を追跡し、硬度との整合性を調べた。つまり、磁気測

1.02
1
0.98
0.96

定を通じて歪みの緩和現象が追跡可能である

T = 300 K

0.94

ことを実験的に明らかにした。図 1 に HPT 処理を施した Ag における 300 K での電気伝導

0.92度の時間依存性を示す。電気伝導度は約 12 時

間後には初期状態の 93 ％まで減少し、約 60

0

20

40
60
Time (h)80100!"#$%&'()*+,$-./01234$56789

時間後には 103 ％まで増加した。当日は、巨大歪み緩和時の温度による電気伝導度の時間依存性の振る舞いの変化や X 線構造解析の結

33

D-7

ナノコンタクトを利用した低温における鉄水素化物の生成
九大工 A , 九大院工 B , 東京工大理工 C
紘一郎 , 稲垣祐次 , 河江達也
CB

梶原裕太A , 高田弘樹 B , 上野友輔 B , 家永B

液体水素中では信号が大きく変化し、Fe 水素化

純鉄 (bcc-Fe) に室温常圧下では水素はほとん

物の生成を示唆する。講演では結果を詳細に報

ど固溶しないが、水素圧下約 3.5GPa では固溶告する。

が生じ、dhcp 構造の水素化物 FeH となる。高圧下で得られる hcp 構造の純鉄が非磁性である[1]K.Ienaga et al., Appl. Phys. Lett. 106,
021605 (2015)のに対し、鉄水素化物 dhcp-FeH は室温で強磁性を示すといったことなどから、その物性はと260ても興味深い。

250

これまでに我々は Pd などの金属ナノコンタ

クトにおいて、微分伝導測定による非弾性散乱

dI/dV[G0]240にともない、液体水素からナノコンタクト内に、高濃度の水素が吸蔵されることを明らかにした

230

220

[1]。

本研究では Fe ナノコンタクトに注目し、非弾210性散乱にともなう液体水素中から鉄ナノコンタ

200
-60

-40

-20

クト内への水素の吸蔵と鉄水素化物の生成実験を行った。図 1 に純粋な Fe と液体水素中 Fe ナ"#$%&'( )* !
32

!
12

ノコンタクトの微分伝導度測定結果を示すが、

D-8

0

20

40

60

!"#$[mV]+,-./0超伝導ナノコンタクトにおける水素不純物効果
九大院工 A , 東大物性研 B , 金沢大教育 C , 九大院総理工 D 上野友輔A , 高田弘樹 A ,家永紘一郎 B , モハメド・サイフル・イスラム A , 稲垣祐次 A , 橋爪健一 D , 大西哲
平 D , 河江達也 A

我々の グ ル ー プ で は MCBJ(Mechanically

1600

Controllable Break Junction) 法を用いて作成した V(バナジウム)、Nb(ニオブ) のナノコン
タクトにおける超伝導特性を測定してきた。そT = 2K

1200

うした中、これらの金属が水素を吸蔵するこ

dI/dV [G0]とに着目し、水素と重水素の持つ核スピンが超伝導特性に与える影響について研究を行っている。今回の実験では、水素濃度の異なる

複数の V、Nb 試料のナノコンタクトの微分
伝導測定を行った。図 1 に T ＝ 2K で得られ

800

400

た V ナノコンタクトと水素濃度 4atm ％の V

ナノコンタクトの微分伝導特性の結果を示す。

ここで G0 (=2e2 /h) は量子伝導単位を表す。

0-4

微量の水素にもかかわらず、シグナルが大きく変化することがわかった。本講演では水素濃度による超伝導特性の変化について報告する。

34

!

-2
"

0
V [mV]

24#$%&'()*+,-./0

D-9

液体水素中におけるナノコンタクトへの水素吸蔵と電気伝導特性変化
九大院工 A , 東大物性研 B , 金沢大教育 C , 九大総理工 D

高田弘樹A , 家永紘一郎 B , 上野友輔 A , 梶原裕太 A , モハメドサイフルイスラム A , 稲垣祐次 A , 辻井宏

之 C , 橋爪健一 D , 大塚哲平 D , 河江達也 A

量子性に起因するトンネル拡散過程が重要な位T~17K

置を占めると考えられている。これに対し我々は、低温での金属への水素吸蔵現象の研究を、を用いて行ってきた。ナノコンタクトの作成にはブレークジャンクション法を用いる。今回、同手法を用いてバナジウム（V）への水素吸蔵実験を行った。図１に、V ナノコンタクトで得

dI/dV [G0]Pd ナノコンタクトを用いた微分伝導度測定 [1]dI/dV [G0]低温での金属への水素吸蔵には、水素の強いV [mV]られた、液体水素導入に伴う微分伝導特性の経時変化を示す。まず、水素導入に伴い微分伝導特性のブロード化が生じ（図１、水素導入前〜

9200 秒）、さらにその後、特異な振る舞いが現れることが分かった（図１、10500 秒）。本講

V [mV]

演ではこれら V への水素吸蔵実験の結果を報!" T ~ 17K#$ %&'()*+,$-./0
123456/78$9:;<=!>?!@
A$BC$DE!=

告する。[1]K. Ienaga, H. Takata, Y. Onishi,

et al., Appl. Phys. Lett. 106, 021605 (2015)

D-10

Observation of Kondo-Fano resonance in ferromagnetic atomic contact
九大院工 A , 東大物性研 B , 金沢大教育 C

Md. Saiful IslamA , 高田弘樹 A , 上野友輔 , 家永紘一郎 , 稲垣祐次 , 辻井宏之 C , 河江達也 A
A

BA

We investigate the conductance in a Co

Ienaga et al. Phys. Rev. B 86, 064404 (2012).

atomic-sized contact by a mechanically controllable break junction (MCBJ) technique [1]to study the origin of Fano resonance observed[2] M. R. Calvo et al. Nature 458, 1150 (2009).

in ferromagnetic Ni and Fe atomic-sized contacts [1,2]. By stretching the Co wire at avery low speed, we measure the conductanceand differential conductance (dI/dV) simultaneously, using a lock-in technique with afrequency of 1 kHz. Fig. 1 illustrates the
spectra of dI/dV as a function of bias voltage
and these spectra show Fano-like features (i.e.
peaks, dips or asymmetric shapes) around zero
bias. Similar results found in STM experimentin atomic-sized contacts [2]. By using Fano
formula, we also calculate Kondo temperature(TK) that varies between 80 and 150 K. [1] K.

35

D-11

Cu(111) 面上のグラフェンの回転現象
福岡教育大学樹 , 水野清義
B

物理教室 A , 九州大学

総理工 B

三谷尚A , 丸谷雄太 A , 吾郷浩

BCu(111) 面上に CVD で作成されたグラフェンの成長と成長後の方位性（Ago et al. 1) ）について、理論的に吟味する。そのためまず、上記の実験を追試するモンテカルロ・シミュレーション (MCS)を行った。グラフェンの成長過程として６方位的な島形成が見出されたが、ここでは被覆率が 1 に達した状況のみを発表する。

この MCS では、rigid なグラフェン上に soft な銅原子を、格子定数比 1 : 1.04 で配置する。加えて、MCS が提示する現象を容易に見るため、格子定数比 7 : 8 の系でも計算を実施した。MCSの結果からは銅格子とグラフェン格子間で回転が見られず、特に現実に即した格子定数比による方では、格子定数比の差の逆数： 1 / (1.04 - 1.00) 〜 25 格子サイズ のモアレパターンが生じた。一方、LEED 実験では、3.5 °の回転が見出された。両格子の格子定数比 1 : 1.04 での作図

あるいは連分数展開の理論により、回転が 3.5 °であれば、モアレサイズは 13 格子程度となる。このサイズは別な研究グループの STM 観察でほぼ示されている。

すでにエピタキシャル問題に対して回転角の理論が 1970 年代から存在し 2) 、吸着原子格子が母層に対し２×２構造近傍での応用がなされていたが、今回の様な 1 × 1 構造近傍には適用できない

ことが今回、明らかになった。それに代わり、次の理論的説明を得た：銅原子配置が、下地に対して 1.04 倍の自然な格子間隔を持つことと、及びグラフェンヘキサゴンの頂点を避けようとすることが、回転をもたらす（角度約 3.5 °）ことがわかった。

1) H.Ago et al. Chemst.Mater.(2015) 27(15)5377
2) D.Novaco et al. Phys.Rev.Lett.38(1977)1286, Y.Yamada,et al. J.Phys.Soc.Jpn.51(1982)2174

D-12

真空中において作製した Si4 O5 N3 薄膜の STM 観察
九大総理工 A

白浜順哉A , 竹嶋祐城 A , 中川剛志 A , 水野清義 A

図 1 に示すような界面にダングリングボンドを持たない理想的な薄膜（Si4 O5 N3 薄膜）の作
製を真空中で試みている。試料は 6H-SiC(0001)

基板上に Si 蒸着、NO 導入、O2 導入などの処
理を施すことにより作製した。作製した薄膜を Si4 O5 N3 薄膜の構造モデルと比較し構造解!

析を行ったところ、両者の一致度を示す信頼"#$%&'()

度因子 Rp が 0.23 であり、両者が同じ構造を有している可能性が高いことが示された。その後、試料を STM 付きの真空チャンバーに移!
4567

し、試料表面の観察を行った。図 2 は観察し8た試料の STM 像である。探針の状態などの影響により鮮明な像ではないが、原子像が見て取れる。その周期は先行研究において大気圧中で作製された Si4 O5 N3 薄膜の周期とほぼ*+,)-.

同じであった。図 3 は STS 測定から得られた
電流-電圧の特性である。バンドギャップに相当する幅が約 9 eV であり、こちらもよく一致している。これらの結果より Si4 O5 N3 薄膜を真空中において作製可能であることがわかった。

36!
9:;<=>?@7-. -3$AB/012-3

D-13

電界放出型低速電子回折装置の開発
九大総理工 A

達城裕樹A , 高田賢哉 A , 渡辺周平 A , 中川剛志 A , 水野清義 A

物質表面は内部とは特異な性質を有し、その尖鋭化条件を見直している。今後は個別にいる。その手法として、本研究では電界放出

がる回折パターンを得ることを目標にしている。

立ち上げた両部を結合させ、構造解析につなの構造や状態を解明することが重要視されて型低速電子回折装置を開発している。電界放

F+<=

!""#$

CD(E
89:;<=

出電子は熱電子に比べエネルギー幅が狭く、電GH

界放出の領域も小さいためにコヒーレンス長が長く、より鮮明な回折スポットを得ることがIJK,できる。これまでの実験で電子線の速度を変<110>*+W, -.450/>?@AB化できるように改良を行い、回折スポットの半

0123#45#67!

値幅の向上を図ってきた。これまでの装置でPQR!

課題であった回折パターンの湾曲を改善すべ

PQR!

く、新たな装置の立ち上げを行っている。その装置の電子源作製部と試料観察部を個別に立KA)LMNOAB

ち上げ、電子源作製部分において電子源 W 針

D-14

Si( 100 ) !"#$%&'()

ST#UV<W$%45XYZ[\]^#_`
Ba(3#bcdePQR#fgQ!

W(112) 上の Co 原子鎖の構造と磁性
九大総理工 A

高村優A , 竹嶋祐城 A , 中川剛志 A , 水野清義 A

ナノスケールにおける保磁力や磁気異方性

は、磁気記録媒体の高性能化に寄与する重要なCo 原子鎖において高い磁気異方性が現れた報告があり [1]、その構造的な異方性が磁性に大きな影響を与えることが示された。本研究で





要素として研究が行われている。金属表面上のは、表面上に溝を持ち構造的な異方性が高い!  !" #$%&  #  '()*+

W(112) 上に Co を蒸着し、その表面構造を解 #  ,+ #$%-./&析した。1 ML 以下では W(112) の溝に Co が入り込む 1 × 1 構造となった（Fig. 1）。また











1 から 2 ML の場合には鎖方向に沿ったワイヤが確認され、2.2 ML に達すると鎖方向に 6 倍の周期構造、さらに 8.3 ML では c(16 × 16)構造が現れた（Fig. 2）。これらは、蒸着量増

加に伴い基板の影響が弱くなり、hcp-Co(0001)を形成する過程である。当日はこれらの構造変化による磁性の変化を含め、発表する。[1]P. Gambardella et al., Nature, 416, 301 (2002).

!  !0 #  '()*1  ,& ++1+1&

37

D-15

結晶方位を制御した Fe 単層ナノワイヤーとその磁性
九州大学大学院総合理工学府 A

竹嶋祐城A , 山口功介 A , 中川剛志 A , 水野清義 A

重金属基板上の磁性薄膜構造の成長及び磁気特性は何十年にも渡って広く研究され続けて!"#$%&'()*+,-.
/012
3
456/012
3 7 89:; <いるテーマである。中でも磁性薄膜をナノワイ
ヤー状に形成した構造は、同じ基板と磁性薄膜の組み合わせであってもワイヤーの形状や方位によって保磁力が大きく異なる。これは、結晶[=="! ]

基板特有の磁化容易軸方向により、ワイヤーの形状で磁壁の生成が異なるからであると考えら[1-10]れる。もし結晶方位を制御したナノワイヤーを形成できれば、高い磁気異方性を有し、保磁力を制御した磁気構造を得られるのではないかと考えられる。これに対し本研究では、Ｗ（１



[001]

１２）基板上に Fe 単層のナノワイヤーを形成[1"! 0]

することにより、ネオジム磁石と同等かそれ以上の磁気異方性が発現することを明らかにした。さらに、ステップ方位が異なる 2 つのＷ（110) 微斜面基板を用いることで、結晶方位が[001]

異なる Fe 単層ナノワイヤーの作製を目指した。

[1"! 0]D-16

機械的剥離酸化チタンナノシートにおける光電流測定熊本大学大学院自然科学研究科 A

樹 A , 松本泰道 A , 原正大 A

川畑喜久A , 今福達也 A , 高木健誠 A , 平野佑

近年、グラフェンをはじめとする 2 次元ナノシートへの関心が急速に高まってきている。
バイアス :1.0V

Current (pA)

我々は酸化チタンナノシートに注目し、紫外光照射に対する光電流の時間応答性や雰囲気ガスの影響について研究を行ってきた [1]。本研究では化学剥離単層ナノシートとの比較を行う目-3

真空度 :2.1×10 Pa

的で、前駆体の層状チタン酸化物を機械的に剥離した多層ナノシートの光電流測定を行った。

Time (s)SiO2 基板上に剥離したシート上に、電子線描画
によりギャップ 3 μ m 程度の二端子電極を作製

図 1：真空中における光電流のスイッチング

し、測定を行った。その結果、多層シートでも

窒素注入
酸素注入

Current (pA)

同様な光電流のスイッチングが観測された。また、多層になることで光電流の低下に対する酸素吸着や窒素（不活性ガス）衝突による影響が小さくなっていることがわかった。[1] K. Mat-suzaki, T. Taniguchi, Y. Matsumoto, and M.
Hara, Appl. Phys. Lett. 106, 033104 (2015).

Pressure (Pa)
図２：真空度に対する光電流の変化

38酸化チタンナノシートの水中 AFM 観察

D-17

熊本大学大学院自然科学研究科 A

平野佑樹A , 山本佳輝 A , 松本泰道 A , 原正大 A

酸化チタンの単層の二次元結晶である酸化チタンナノシートは層状チタン酸化物を剥離することで得られる。我々は、１枚の酸化チタン

ナノシートの伝導度を測定し、湿度に対して非常に大きな変化を示すことを発見した［1］。これは、ナノシート表面へ水分子が吸着しプロト
ン伝導が生じることが原因だと考えている。本

研究では酸化チタンナノシートへの水分子の吸着の様子を調べるため、原子間力顕微鏡を用い

図 1：純水中における原子間力顕微鏡像て大気中と純水中でマイカ基板からの高さを比較した。それぞれの条件下で観察した同じナノシートの高さをヒストグラムにすると、純水中
では大気中と比べて０．３ｎｍ程度厚さが増加
していることが分かる。この差は水分子１層の厚さに相当し、マイカ基板に比べて酸化チタン

ナノシートが水分子を吸着しやすいことを示唆している。［1］A. Tanaka, K. Hatakeyama,

A. Oku,K. Matsuzaki,

N. Saitou,

H.

Yokoi, T. Taniguchi,Y. Matsumoto, M. Hara,
Appl. Phys. Lett. 104, 163106 (2014).

D-18

図 2：大気中と純水中での高さヒストグラム

二次元ケミカルガーデンの格子モデルの構築
九州大学大学院 A , 九州大学 B

工藤竜矢B , 坂上貴洋 A,B , 中西秀 A,B

水ガラス（ケイ酸ナトリウム水溶液）に満たされたヘレ-ショウセル内に金属塩水溶液を注入する

ことで２次元ケミカルガーデンは実験され、注入速度に依存して様々なパターンが形成される (1)。
水ガラスの粘性は金属塩水溶液の粘性に比べ十分大きいため、当実験はビスコスフィンガリン

グの実験と似ているが、水ガラスと金属塩の化学反応によりシリカゲルが生じ界面の移動を妨げる点が異なっている。そこで、ビスコスフィンガリングのシミュレーションモデルを構築し、そのモデルに水ガラスと金属塩水溶液の境界面で生じたシリカゲルの効果を導入することで２次元ケミ

カルガーデンのシミュレーションモデルを構築した。ビスコスフィンガリングのシミュレーション

モデルは注入流体内の圧力分布は場所によらず一定であるという仮定のもと、ラプラス方程式を解
き、フィックの法則から導かれる流体の速度に応じた確率で界面が移動させることで構築した。そこに、新たなパラメータとしてシリカゲルの強度を導入し、水ガラスと金属塩水溶液の境界面で単位時間毎にシリカゲルの強度を一定量増加させ、上モデルの界面の移動確率にシリカゲルの強度に比例した項を加えることでシリカゲルが界面の移動を妨げる効果を導入した。

シミュレーションの結果、大きな注入速度で界面が蛇行しながらに成長し、注入速度を小さくしていくとフラクタルなパターンが得られた。これらの結果は実験とよく一致している (1)。界面が蛇行しながらに成長する注入速度とフラクタルなパターンが見られる注入速度との間の注入速度
では、界面が円状に成長することが実験で確かめられているが当モデルではそのパターンの再現は出来なかった。

参考文献:1: Florence Haudin , Julyan H. E. Cartwright , Fabian Brau , and A. De Wit(2014).

Spiral precipitation patterns in confined chemical gardens PNAS vol.111 17363-17367

39

D-19

Gd3N@C80 の電気的特性評価
九州工業大学工学府 A , 九州工業大学工学院 B

瀬在丸弘喜A , 孫勇 B

近年、安価になり供給も増加したフラーレンの工業生産が本格化している。フラーレンとは炭素分子のみからなる籠状の「炭素分子」であり、代表として C60、C70、C80 などが挙げられる。そのフラーレンの中空の籠には原子や分子などを内包することができる。その中でも、合成方法や分子の分離技術が不十分なためにまだ解明されていないことが多い三金属窒化物は特に注目されている。本研究では、結晶性 Gd3N@C80 固体の電気的特性及び分子動力学特性を評価し、内包クラス
ター及び C80 分子の誘電的及びキャリア輸送特性の解明を目的とする。実験では、Gd3N@C80 結晶性粉末に圧力をかけ、円板形ペレット試料を作製し Au 電極を取り付けた。組成と結晶性評価を行った後、インピーダンスアナライザーを用いて室温で交流特性を測定した。また、デジタルエレ
クトメーターを用いて、15K から 450K までの温度範囲で直流特性を測定した。まず、交流特性のCole-Cole プロットから試料と電極がオーミック接触であることが分かった。また、電極間等価容量が周波数の増加に従い減少することが判った。その理由として、高い周波数で分極が追い付かな
くなり、誘電率と共に下がったと考えられる。一方、等価抵抗の減少は、分極距離が短くなったことによるものと思われる。そして、一定の周波数以上では時定数が増加し等価回路の応答が遅くなることが分かった。次に、直流特性の結果より、電気伝導率のアレニウスプロットから得られた２つの熱励起エネルギーが試料中キャリアのホッピング伝導における励起エネルギーに対応すると考えられる。これは、キャリアが束縛準位からホッピング伝導可能な準位に励起するためのエネル

ギーに相当する。また、電気伝導率温度依存のヒステリシス特性や電界強度依存性から、内包クラスターがもつ電気双極子のキャリア散乱および C80 分子の回転によるキャリア散乱などもキャリ

アの移動度に影響を与えることが明らかとなった。

D-20

振動リード法を用いた LIB 電極バインダー PV ｄ F の劣化特性評価
九州工業大学大学院 先端機能システム工学 A
勇A

畠祥悟A , 野下剛 A , 稲垣遼 A , 孫【背景と目的】現在 LiB（lithium ion batteries）の劣化については不明な点が多く、寿命を特定す

るにも電池全体としての評価法はあっても、構成部品毎の寿命特定法はないといった現状である。
そのため電池の寿命は分かっても、なぜそのような結果となったのか原因を追求するのが困難となっている。そこで本研究の目的は、様々な充放電回数の電池電極に対して共振周波数といった機
械特性を測定し寿命との関係性を明らかにする事で、構成部品の一つである電極に対する寿命特定法を開発する事を目的としている。【実験方法】本研究では振動リード法を用いて機械特性を測定している。真空槽中に電池電極試料を片支持にて固定し、もう一端に交流電圧による静電力を与える事で振動させ共振周波数を測定していく。測定条件としては、全ての試料において温度を100K-400K で変化させている。また、振動リード法で得られた共振周波数を元に半値幅法・アレ
ニウスプロットを用い内部摩擦・活性化エネルギーについても議論していく。
【結果】共振周波数・

内部摩擦共に、温度と充放電回数に伴った規則的な変化がみられた。この変化を追及していくと、電極に使用されている PVdF が劣化過程に大きく関与していることが分かった。また機械特性の充放電回数に対する変化の割合を表してみると、ルート則に似通った変化であった。【結論】機械

特性は充放電回数にともなった変化を示したため、これらの特性は寿命を特徴付けるパラメータとして有用であるといえる。また機械特性の変化を割合として表す事で、一部品である電極としてもルート則を用いた寿命特定が可能であるといえる。

40

D-21

グラフェンの磁気特性に及ぼす欠陥の相対配置効果
熊本大学大学院自然科学研究科 A , 物質材料研究機構国際ナノアーキテクトニク B
横井裕之A , 谷口貴章 B , 松本泰道 A

炭素系物質の磁性は、物性物理分野で長く興味をもたれてきたテーマである。グラフェンが機械的剥離だけでなく化学気相析出法により作製できるようになり、sp2 ネットワークをもつ炭素系物質の磁性にも大きな関心が向けられるようになった。グラフェン基面の炭素原子１個分の空孔欠陥に起因した磁性に関する理論研究では、その相対配置により欠陥１個当たり最大 1.53µB の磁気モーメントをもつことなどが報告されてきた [1]。このような未終端の欠陥は反応性に富み、水素原子等を容易に化学吸着すると予想される。空孔端の３個の炭素原子を完全に水素終端した場合、すな

わち、個々の炭素原子に水素原子を２個ずつ化学吸着させた場合、欠陥１個あたりの磁気モーメン
トが 1.9µB に達するという報告もなされた [2]。われわれは、このような完全水素終端欠陥に起因する磁性に対する相対配置の影響を第一原理計算により調査した。相対配置の典型例として、ジグ

ザク配置とアームチェア配置を比較したところ、欠陥１個当たりの磁気モーメントに差は見られなかった。しかしながら、スピン分極分布に大きな違いが生じて、前者では欠陥の間に重なりが残る
一方で、後者ではスピン分極が欠陥の周囲に局在化することがわかった。このようなスピン分極分布の特徴を考慮すると、アームチェア配置の完全水素終端欠陥では常磁性しか示さないが、ジグザグ配置では強磁性が発現すると期待される。[1] O.V. Yazyev and L. Helm, Physical Review B, 75(2007) 125408. [2] Y. Lei, S.A. Shevlin, W. Zhu, and Z.X. Guo, Physical Review B, 77 (2008)
134114.

41

会場 E
領域 1, 10, 11, 13E-1

粉粒体の相分離現象
九大院理 A

稲垣紫緒A , 江端宏之 A

水平に置いた円筒容器に大きさや形の異なる

2 種類の粒子を封入して回転させると、粒子の相分離によるパターン形成が起こる。回転ドラムにおけるバンド形成ではまず初期に動径方向への分離が起こり、その後回転軸に垂直な方向にバンドが形成されることが知られている。また、
回転ドラム容器中の粉体が占める割合が 50%程

度だとバンドが合体しながら本数を減らしていく単調緩和しか現れないことが知られていた。
我々はこれまで、粉体が占める割合が 90%程度になるとバンドが容器中央から湧き出し、容器側壁へと流れてゆく定常的な進行波へと変わることを明らかにした。また、円筒容器を二重円筒にすることで振動的なバンドが現れることも分かった。発表ではバンドが現れる条件やバンドのダイナミクス、内部構造について議論したい。

42

E-2

粉粒体の偏析による自己複製パターン
九大院理 A

江端宏之A , 稲垣紫緒 A

サイズの異なる粉粒体の混合物に流す・振動を加えるなどの単純な機械的刺激を加えると相分離を起こすことが知られている。このような粉粒体におけるサイズ分離現象はブラジ

ルナッツ効果、ストラティフィケーション、回転ドラムにおけるバンド形成などが報告されている。我々は斜面流によるバンド形成のメ

カニズムを明らかにするために、擬二次元的な細長い容器の中に二種類の粉体を 2cm 程度の深さに入れ、容器の細長い面に平行に水平方向に振とうする実験を行った。その結果、回転ドラムと同様にバンド形成が起こることが分かった。さらに、二種類の粉体のサイズ比や水平振とうの振動数を変えることで単調緩和、
進行波、自己複製するバンドなど様々なダイナ
ミクスが観察された。発表ではこれらのバンドが現れる条件や時間発展について報告したい。

E-3

回転円筒容器を用いた粉粒体の偏析現象
九大理 A , 九大院理 B

大石隼道A , 稲垣紫緒 B , 江端宏之 B

円柱容器に二種類の異なる粒子を混合して，水平に置いた容器を回転させると，粒子が分離してバンドを形成する．粉体の量が容器体積の半分程度である場合，形成されたバンドは結合を繰り返し，時間の経過でバンドの数が減少することが知られている [1]．しかし，どのような粒子の組み合わせでバンドが出来るかははっ
きりとは分かっていない．今回我々は粒子のサイズ・形状・比重を変え，様々な粒子の組み合

わせで実験を行い，バンドが現れる条件を調べた．その結果，容器サイズに対して粒子が十分小さくない場合，大きい方の粒子が容器の両端に集まることを確認した．発表ではバンドが出来る条件，端に集まる条件，深さ方向の分離の条件，混合する条件に付いて報告したい．

!"#$%&%'!()"#$%&'(%")*+*+,-%'&%'!()"'(%")*"!"+./01234
567&%'*89,:%;!()","**+./01234
567&%'*89,:%;!()"-"**+./01234[1] V. Frette and J. Stavans, Avalanchemediated transport in a rotated granular
mixture, Phys.

Rev.

E 56, 6981 (1997)

43

E-4

動的温度勾配下における共鳴流動現象
九州大学理学研究院物理学部門 A , 科学技術振興機構さきがけ B

多裕介

福山達也A , 前

A,B

温度勾配の下で分子が輸送される現象を Soret 効果（Ludwig-Soret effect）といい、非平衡系の統計力学の中心課題の１つである。高分子溶液中の Soret 効果は水溶液中とは異なり、二次的に派生する濃度勾配との競合からクロス効果が生じることから，高分子物理学と非平衡物理をつなぐ新たな展開を見せている [1]。定常的な温度勾配下の輸送現象の知見が深まる一方で、動的な非平衡系、すなわち「温度勾配が動く」系の研究は未だ十分ではない。グリセロール溶液中を動く温度勾
配下が熱膨張を介して流動を引き起こす報告がなされているが [2]、高分子溶液では輸送と緩和の影響が顕著にあらわれて新たなダイナミクスの出現が期待される。本研究では、高分子 Polyethylene

glycol（PEG）溶液中を動く温度勾配による流動と分子輸送の計測を行った。

PDMS チャンバーに PEG 溶液を封入し、赤外線レーザーを２次元平面で円形スキャンして周期的に動く温度勾配を形成した。流動場の測定のために蛍光シリカ粒子 (3 μ m) を分散させて、溶液内に発生する流速を PIV で測定した。動く温度勾配の伝搬速度（周波数）の上昇に伴い、反対向きの流動が発生し、周波数の増加とともに流速が増大していくことがわかった。興味深いことに、ある周波数で流動速度が最大となり、それより高周波数側では流速が０に収束する (図１)。この共鳴現象は PEG の重合度に依らず現れ、流速が単調増加を示す先行研究 [2] とは明確に異なる。本
発表では結果の詳細を示し、周波数依存性のメカニズムを議論する。

E-5

単一泡の崩壊過程と寿命
九大院理 A

辻章太郎K , 鴇田昌之 L , 前多裕介 L

単一泡の崩壊過程と寿命九大院理辻章太郎、鴇田昌之、前多裕介

On

the rupture process and the lifetime of single bubbles Dept. of Phys., Kyushu Univ. S. Tsuji,
M. Tokita, Y.T. Maeda
老化に伴う疾病の発生や工業部品の故障など、ストレスの蓄積に伴って生じる確率的な事象は枚
挙にいとまがない。これらの現象を一般に記述する統計力学的なアプローチが試みられており、実験研究で用いられる代表的な系として 泡 の生成と消滅がある。泡の崩壊については泡膜の薄化が原因とされており、これまでに水溶液系 1 やポリマー溶液 2 の泡に関して研究がなされた。重力により液膜内に流れが生じて膜厚が時間の指数関数で減衰する流体力学的モデルは薄化の実験事実をよく説明することがわかっているが、水平膜では薄くなっていく過程において泡が割れることは稀であるという報告もあり 3、統一的な理解は得られていない。本研究では、泡の寿命にどのような法則があるのかを理解するため、界面活性剤を含む水溶液系での単一泡の寿命の計測を行った。
実験では系の温度と湿度を一定に保ちながら、ドデシル硫酸ナトリウム（Sodium dodecyl sulfate,SDS）界面活性剤溶液中にシリコンチューブを通じて空気をシリンジポンプで注入し、気液界面に生成される単一泡が消滅に至る時間を測定した。私たちの従来の測定では操作を手動で行っていたが、今回、泡の生成を機械制御し破裂の解析を半自動化することで誤差の少ない計測系を構築する
ことに成功した。SDS 濃度を変えて泡の寿命の分布を計測したところ、0.1mM では泡がランダムに破裂する過程に従うことを示唆する指数分布によく一致することがわかった。しかし、0.5mM

では泡の寿命分布はテールが伸びた形になり、長寿命の泡が増大した (図１)。長寿命の泡が出現する一方で、0.1mM SDS と同様に瞬時に割れる泡も見出されることから、SDS による界面の安定化

44

E-6

Bose 系における Lieb-Schultz-Mattis の定理の拡張
九大院理 A

森重順平A , 野村清秀 A

拡張された Lieb-Schultz-Mattis の定理 (以下 LSM の定理) を 1 次元 Bose-Hubbard モデル1 に適用し拡張した。LSM の定理2 とは、S = 1/2 の XXZ 反強磁性スピン鎖は基底状態と第 1 励起状態のエネルギー差 δE は δE ≤ O (1/L) になる、という定性的ではあるが厳密な定理である。この定理は、S "= 1/2 の場合、波数 q の状態への拡張が研究されてきた。3456 最近の研究で、我々はHamiltonian の U (1) 対称性、並進対称性、相互作用が短距離、という条件さえあれば LSM の定

理をより一般的な系や状態に適用できるということを示した。7

本講演では、同様の対称性さえあれば一般化された Bose-Hubbard モデルにも拡張された LSM の定理を適用可能であることを示す。その結果を用いれば、Incommensurate filling における Energy

spectra の周期性、また Commensurate filling における Mott insulator についての議論が可能となる。

1 M. P. Fisher, P. B. Weichman, G. Grinstein and D. S. Fisher; Phys. Rev. B 40 (1989) 546
2 E. H. Lieb, T. Schultz and D. Mattis; Ann. Phys. (N. Y. ) 16 407 (1961) 407
3 M. Kolb; Phys. Rev. B 31 (1985) 7494
4 G. Fáth and J. Sólyom; Phys. Rev. B 47 (1993) 872
5 I. Affleck and E. H. Lieb; Lett. Math. Phys. 12 (1986) 57
6 M. Oshikawa, M. Yamanaka and I. Affleck; Phys. Rev. Lett. 78 (1997) 1984
7 K. Nomura, J. Morishige and T. Isoyama; J. Phys. A: Math. Theor. 48 (2015) 375001

E-7

SU(2) 対称性と Lieb-Schultz-Mattis の定理
九州大学理学府物理 A

磯山貴一A , 野村清英 A

格子上の量子多体スピン系では, エネルギースペクトルが取りうる可能性として,(a) 基底状態と連続スペクトルの間にエネルギーギャップがある場合(b) 基底状態と連続スペクトルが繋がっている場合の 2 つがある.

3 つの軸周りのスピン反転演算子の組み合わせと Lieb-Schultz-Mattis の定理 [1][2],SU(2)symmetryを合わせて考えることで,XXZ スピン鎖においては (a) のようなエネルギースペクトルに対応する
物理的な状態は dimer 的状態しかとりえないことを示した.

また, 他モデルへの応用として, ほぼ同じ手順で Spin Ladder,Spin Tube[3][4] の場合を考えることが出来る.

参考文献[1] E.Leib,T.Schultz,D.Mattis; ANNALS OF PHYSICS: 16,407-466(1961)[2] K.Nomura,J.Morishige,T.Isoyama;J. Phys. A: Math. Theor. 48 (2015) 375001.
[3] K.Kawano,M.Takahashi;J. Phys. Soc. Jpn. 66, pp. 4001-4008 (1997)[4] Y.Fuji,S.Nishimoto,H.Nakada,M.Oshikawa;Phys. Rev. B 89, 054425(2014)

45

E-8

Lieb-Schultz-Mattis の定理の拡張
九州大学理学系研究院 物理学部門 A

野村清英A , 磯山貴一 A , 森重順平 A

量子 1 次元スピン系の Lieb-Schultz-Mattis の定理 [1] の拡張について議論する．LSM の第 2 定理を整理し直したところ，定理の前提条件としては 1. U(1) 対称性 2. 並進対称性 3. 短距離相互作

用の 3 つで十分であることが分かった．結論は [2] a. 磁化が有理数の特定の場合を除くと，エネ

ルギースペクトルの最低値は波数に対して連続 b. エネルギースペクトルの最低値は波数に対して(磁化により定まる) 周期性を持つである．
基底状態が唯一と言う前提条件は不必要であることが分かった．したがってフラストレーションのある系にも応用できる．また，空間反転対称性やスピン反転対称性なしでも定理を示すことができるので，ジャロシンスキー守谷相互作用などを含む場合にも使うことができる．
この他、SU(2) 対称性やひねり境界条件の関連についても触れたい。

[1] E. Lieb, T. Schultz and D. Mattis: Annals of Physics,Vol. 16, (1961), p. 407. [2]K.N., J. Morishige and T. Isoyama: J. Phys. A: Math. Theor. Vol. 48 (2015) 375001(http://arxiv.org/abs/1503.05662)

E-9

AC トラップ中の少数帯電微粒子群の平衡配置と不安定性
福岡県立大学人間社会学部 A , 鹿児島大学理学部 B , 名古屋大学工学研究科 C
石崎龍二A , 秦浩起 B , 庄司多津男 C

帯電微粒子を交流電場によって閉じ込めると、電場の強さや周波数といったコントロールパラ

メータの変化により、静止、周期運動、不規則運動などが観測される。散逸項を加えた Mathieu 方
程式を拡張した数理モデルでは、固定点、安定周期運動、カオスが生じることが観測される [1]。

交流電場によって閉じ込められた粒子が 2 個以上になると、粒子間にクーロン力が働くため、

クーロン斥力との釣り合いで、安定な粒子配置やカオスが発生する。2 個の場合、コントロールパ
ラメータの変化により強制振動、準周期運動、カオス的運動が発生する。粒子数が 3 個の場合、帯電粒子が三角形の配置を保ちながら、中心から放射状に電場の周期で振動する解があらわれる。この配置は、回転に対して中立安定である。コントロールパラメータを変化させると、安定配置が不安定になり、粒子の間欠的な配置換えが発生する [2]。

本講演では、AC トラップ中の少数帯電微粒子群で発生する平衡配置とカオス的運動の統計的な性質について報告する。
参考文献[1] R. Ishizaki, H. Hata, and T. Shoji: J. Phys. Soc. Jpn. 80 (2011) 044001.
[2] R. Ishizaki, H. Hata, T. Shoji, and Y. Furuta: Procedia IUTAM (IUTAM Symposium on 50
Years of Chaos: Applied and Theoretical), Vol.5, (2012) pp.234-239.

46

E-10

水滴系実験で観るカオス
鹿児島大理工 A

秦浩起A , 前田真徳 A

研究，教育両面から水滴系カオスの実験を紹介する。

実験は図のような装置で行う。タンクの水面とパイプ先端の高低差 h により水が等速で流れ出るが，h が小さいとパイプ先端でじわじわと水滴が成長し，表面張力で支えきれなくなると落下する（この時の水滴の質量を m∗ と書く）。この繰り返しと考えると，リミットサイクル（安定な周期運動）となるのは明らかだろう。だが，現実には水滴が落ちるとパイプに残った水は変形し，振動を生む。この振動が，次の落下まで続けば，m∗ とは異なる質量 mn の水滴が落下する（n は水滴の番号）。この mn が次の mn+1 を決定する。すなわち，1 次元写像 mn+1 = f (mn ) が成立し，これ
より多様なリミットサイクルやカオスが生じる。実験的に mn の測定は困難だが，mn は，n − 1番目から n 番目までの落下時間間隔 τn に関係するので τn+1 = g(τn ) のような写像の存在が予想され，これが比較的容易に実験で確認できる。

また，ポンプを止めるとタンクの水はゆっくり減少し，運動状態が変化する分岐現象を観ることもできる。これらが水滴系が物理教育として有用な理由である。

一方，落下後に残った水は同じ質量でも形や速度は異なり，大自由度カオスとしての振る舞いを示す可能性がある。講演では，その点について最近の結果を合わせ報告する。

参考 Robert Shaw, “Dripping Faucet As a Model Chaotic System”, Aerial Pr (1984) 翻訳「水滴系のカオス」(津田他）岩波書店 (2006).

E-11

加振されたボルト・ナット系の回転方向の加振方向依存性
佐大医 A , 京大情報 B

富永広貴A , 宮崎修次 B

長いボルトにナットを取りつけ電動歯ブラシのような振動体をボルトに接触させ加振すると，ナッ
トが一方方向に回転しボルト上を弾道的に進行する運動が観測される。振動体を接触させる角度をパラメータとして変化させると，接触点に近づく運動，遠ざかる運動，更に，その場で停滞もしくは不規則に行ったり来たりする運動も見られる。重力や初期状態に依存せず，振動体を当てる角度
のみでナットの回転方向は制御される。我々は，ボルト・ナットの詳細なメカニズムには踏み込まずに，ボルト・ナット系において見られる運動を現象論的に記述する次式のようなモデルを導入した。ナットの上下動 (もしくは左右動) は質点のポテンシャルの溝の中の回転運動に対応させ，電動歯ブラシのボルトへの様々な当て方は，周期外力をかける方向の選び方に対応させる。

d2 r
=
dt2
V (X, Y, t) =mdrdt
V0 (X, Y ) + h cos Ωt(e · r)−∇V (X, Y, t) − µaV0 (X, Y ) = {1 − (X 2 + Y 2 )}2 − (X 2 − Y 2 )2
ここで，m は質点の質量，µ は粘性摩擦係数,a は動径方向のポテンシャルの深さに対する円周方向のポテンシャルの凸凹の大きさを表しここでは 1/100 程度に取る。Ω,h,e はそれぞれ振動外力の角振動数，振幅と加振方向の単位ベクトルである。また，加振方向は φ で表す。この現象論的モデル
で，加振方向 φ により弾道的な一方向回転運動の方向制御ができる事がわかった。また，外力の振幅をパラメータとして，周期的な往復運動，カオス拡散なども起こる事がわかった。
[1 ] http://www9.nhk.or.jp/gatten/archives/P20100512.html[2 ] 富永広貴, 宮崎修次, 信学技報 NLP2013-17(2013-5) pp.43-46.
[3 ] 形の科学会誌, 第 29 巻, 第 2 号 (2014)pp.175-176.

47

４元電磁場の「横波」と「縦波・スカラー波」

E-12

宮嶋学術財団 A

那須俊一郎A

竹本義夫教授は、４元ベクトル積を使って、電磁場を４元電磁ポテンシャルの微分から導き出

し、電磁場には既存の電場Ｅ・磁場Ｂの他に電場の時間成分Ｅ t が存在することを発見した。これを４元電磁場の理論という。

本研究では、この４元電磁場の理論（電場の時間成分Ｅ t の付加）を使って、次のことを論証したい。
１

従来のローレンツゲージは不要である。

２ ４元電磁場の「横波」はヘルムホルツの分解定理で導かれる電磁場の「横成分」か

３ これまで存在しないといわれてきた４元電磁場の「縦波」がヘルムホルツの分解定ら計算できる。従来のクーロンゲージ（輻射ゲージ）は不要である。

理で導かれる電磁場の「縦成分」から計算できる。また、「スカラー波」が電磁場の「スカラー成分」から計算できる。

E-13円とだ円の相対性、第３の方向
長崎県立小浜高等学校 A

山本文隆A

円と楕円は円錐曲線の一種で、円がその最から見ても形に差こそあれ常に楕円に見える（楕円体）が一般的ではあるが、観測者についは、全ての系の比較で同等に成り立つと言うのである。任意の慣性系比較で成り立つことも特殊なものとされる。特殊相対論でも楕円ことを示すから、全てのパターンは成立してては慣性系の違いにかかわらず全て円（球）といることになる。絶対空間の存在は可能である。

して考える。そして円と楕円はローレンツ変換により立場を簡単に入れ換えることができるが、ここでは、これが観測者の 距離感と角度感の自己中心 からでも同様に説明できることを示す。そしてそれは第３の方向までも含めて成立する。

楕円が自らを円と言い張れば、回りの円は逆に楕円に見え、さらに回りの楕円も別の形の楕円に見えてしまう。この事実が言わんとすることは、現実に絶対的に円と楕円が存在しても、見かけ上相対性理論は成り立つと言うことである。各慣性系において、第１観測
系と第２観測系は任意に選べ、そこから比較する第３慣性系の円（球体）が、どちらの立場

48

E-14

水星の自転と公転
日本文理大学工学部 A , 日本文理大学工学部機械電気工学科 B世秀

竹本義夫A , 島元B

１．マクスウェル方程式 (拡張)、マクスウェル運動 方程式 (電磁気的重力理論) と一般相対性理論(a) マクスウェル方程式 (拡張) ⇒ (四元電磁場, 重力場＝加速量)∂φ+ divcA・・時間成分、E = − ∂cA
・電場、cB = rotcA・・磁場
Et = ∂ct∂ct − gradφ・(b) マクスウェル運動方程式 、メトリックをds2 = −dct2 + dr2 + r2 dθ2 + r2 sin2 θdφ2 とする。
MG dr dct
d2 ct
・時間方向加速度dτ 2 = − r 2 dτ dτ ・

dφ 2
MG dct 2
d2 r
1
dθ 2
・動径方向加速度dτ 2 = − r 2 ( dτ ) + r {(r dτ ) + (r sin θ dτ ) }・
dφ
dφ
d
dθ
1
dr
dθ
=
(r
)
−
·
r
−
cos
θ
·
r
sin
θ
・
・緯度方向加速度dτdτ real
r dτ
dτ
dτ
dτ
dφ
dφ
dφ
d
1 dr
dθ
=
(r
sin
θ
)
−
·
r
sin
θ
−
cos
θ
・経度方向加速度dτdτ realr dτdτdτ · r dτ ・π* (a) と (b) は同値。θ = 2 − iΩ(赤道上) のとき、 (b) は自転に関係するパラメータΩ を含む。
!
(c) 一般相対性理論 Rµν − Rgµν /2 = 8πGTµν c4

シュバルトシルトメトリックを

ds2 = −(1 − 2Mr G )dct2 + (1 − 2Mr G )−1 dr2 + r2 dθ2 + r2 sin2 θdφ2 , MG = GM
c2 とする。
*θ = π2 (赤道上) のとき、(c) には自転に関係するパラメータが含まれていない。

２．水星への応用*詳しくは http://www.nbu.ac.jp/∼shimamoto/genko.html(b) を用いて、自転と公転の速度 (太陽から見た角速度) の一致する点 r∗ を求めることができる
tanh Ω∗∗(自転)= cosh Ω∗ dφr∗dct (公転)E-15

水酸塩化物 Clinoatacamite Cu2 (OH)3 Cl 薄膜の創製と誘電率評価
佐賀大物理 A

大藤あゆみA , 岡優希 A , 古賀絵美 A , 真木一 A , 鄭旭光 A

所 属 研 究 室 は 、水 酸 化 ハ ロ ゲ ン 化 物の薄膜を金属板上に創製することに成功した。

気イオン ；X : Cl, Br, I) のスピン・格子と誘電

40K 近傍および 215K 近傍に小さい誘電率異常

この薄膜について誘電率評価をおこなった結果、

M2 (OH)3 X (M : Cu, Ni, Co, Fe, Mn の 3d 磁が見られた (挿入図)。その詳細を当日報告する。

率との相関に着目し、これらの相関が生み出す新奇物性について報告してきた。Co 系水酸塩化物 Co2 (OH)3 Cl において、水素を重水素で置換した Co2 (OD)3 Cl では転移温度 220K-230K で強誘電類似の誘電率異常が観察されている。一方、Cu 系水酸塩化物 Cu2 (OH)3 Cl は四つの多!

形体をもっている。そのうちのひとつである Cli-

noatacamite Cu2 (OH)3 Cl は、6.4K と 18.1K
で反強磁性逐次相転移を起こし、中間相ではµSR と中性子回折実験とで結果が異なる非常に興味深い物質である。本研究では電気分解による腐食法を用いて Clinoatacamite Cu2 (OH)3 Cl

49

新規誘電特性を示す水酸塩化物 Co2(OD)3Cl の精密構造解析 2E-16

佐賀大物理 A , KEK-物構研 B

山口悟志A , 岡優希 A , 大藤あゆみ A , 徐興亮 A , 鄭

旭光 , Sanghyun Lee , Ping MiaoB , 鳥居周輝 B , 神山崇 B
A

B

[M :
, Mn ; X

析の結果、Co2 (OD)3 Cl と同様に水素/重水素の:Cl,Br,I] の幾何学的フラストレーション磁性を報告してきた。最近これらにおける普遍的な磁気・格子・誘電相関を見出し、一部の物質にお(a/c) も転移温度付近で顕著な変化が見られた。
更に Co2 (OD)3 Cl において既知の結晶モデル
R-3m と新たな結晶モデル R3m で解析信頼性

近年、我々は水酸塩化物 M2 (OH)3 X

磁性イオン Cu

2+

, Ni

2+

, Fe

2+

, Co

2+

原子位置が顕著な変化を示した。格子の歪み率2+

いて強誘電異常を持つことを発見した。特にCo2 (OD)3 Cl と Co2 (OD)3 Br においては 220-

230K 付近で誘電率異常のピークを観測した。
これまでにμ SR 実験と Raman 分光実験を行い、転移温度以下で重水素原子の秩序化を示唆示唆する結果が得られた。詳細は当日報告する。
0.4728

高分解能粉末中性子回折装置 SuperHRPD を利用して Co2 (OD)3 Cl の回折実験を行った。そして、結晶構造解析から微小な構造変化を示唆す

Co2(OD)3Cl
Co2(OH)3Cl

0.4726

lattice distortion (a/c)

する結果を得た。更に J-PARC に設置された超(S2 , RWP ) に僅かな差が見られ、強誘電転移温度で結晶モデル R-3m から R3m への構造相転移を

0.47240.47220.472

る結果が得られた。 今回、Co2 (OD)3 Cl に引

0.4718

き続き Co2 (OH)3 Cl、Co2 (OH[D])3 Br の粉末

!"
100

150

200

250

300

T(K)

Fig.1 Co2(OH[D])3Cl!"#!$%&(a/c)!'()

中性子回折実験を行った。初歩的な結晶構造解E-17

金属標的からのイオン衝撃光への真空度と残留ガスの影響
宮崎大学工学部 A

東美恭A , 竹岡賢佑 A , 采女尚武 A , 松田達郎 A

半導体や金属材料などの工業材料の開発において表面状態を分析することが重要となっており、材料表面の成分を定性、定量する手法としてイオン照射による金属表面の分析法が利用されている。その中の 1 つであるイオン衝撃発光分析 (SCANIIR) は、金属表面にイオンビームを照射し、金属原子による励起脱励起によって放出される光を検出し、金属の同定を行う分析法である。しかし、イオン照射による光放出のメカニズムは、金属標的の表面状態や真空度、チャンバー内の残留ガスなどと密接に関係していると考えられているが十分に理解されていないため、現段階でイオン
衝撃発光分析は広く実用化されていない。そこで、光放出現象と標的周辺の環境との関係性を調べることで、イオン衝撃発光分析の確立への寄与を目指した。本研究では、宮崎大学 RI 木花分室に設置されている ECR(Electron Cyclotron Resonance) 型イオン照射装置を用いて、ビームエネル

ギー 15keV の Ar+ のビームを標的 Al,Cu に照射し、金属表面から放出された光子を検出した。一般に、中性原子から放出されるイオン衝撃光は金属表面の酸化皮膜によって増加する酸素増感現象が知られている。しかし、宮崎大学での先行測定では、Al,Mg 標的にイオンビームを長時間放射することで、標的表面の膜を剥がしているにもかかわらず、光子数の増加が観測された。その理由として、照射チャンバー内の残留ガスによるなんらかの影響が考えられるため、より良い真空状態での測定と、照射チャンバー内に酸素を注入した状態での光子数の変化を観測した。また、真空状態による残留ガスの変化を観測した。本学会では、主に真空度とイオン衝撃光との関係と、考えられる残留ガスの影響について報告する。

50

E-18

Development of Simple educational kit for Fundamental Physics
Graduate School of Science and EngineeriA

Adline Ngozi NwodoA , Kozo

Obara , Keiichi Koyama
AA

It is important that students and children
are interested in physical phenomena. Es-

balls. This discreet potential is a very effective
tool when we consider the microscopic picture

pecially, gravitational field, electric field andmagnetic field are very important concepts
for fundamental education. In this study, weof growth process. In this presentation, we
will show other interesting phenomena related
to gravitational, electric and magnetic fields.

have developed simple educational kits so thatstudents and children are interested in gravitational, electric and magnetic fields. Oneof the kits is the growth patterns of stealballs leave in the plastic case under magnetic field. We discuss the growth processes
under three forces; gravity, electric force, andmagnetic force. The surface potential was induced by the interaction with steal balls andthe plastic surface generated by the gravityof the steal balls. The most apparent featureis the discreet surface potential, which was!"#$%&'()%%*"+'#,'-.)//'-%**/'0)//'/*)1*'2+3*"'.)4+*%56',5*/3''("#326*3'07')'0)//'-&)(*3'.)4+*%8

confirmed by the arrangement of charged steal

E-19

久留米工大における物理駆け込み寺の試み
久留米工大 A

巨海玄道A , 中村文彦 A , 江藤徹二郎 A , 野田常雄 A

久留米工大における物理駆け込み寺の試み

久留米工大・教育巨海玄道、中村文彦、江藤徹二郎、野田常雄

大学新入生の基礎学力は年々低下していることはよく知られている。その程度は所謂全入あるい

はそれに近い大学では特に顕著に現れている。久留米工業大学 (KIT) もそのような大学の一つとしてこれまで基礎学力の育成についていくつかの試みがなされてきたがいずれもうまく機能していない。我々はこれまで KIT の新入生の物理及び数学の基礎学力調査に基づいて浮かび上がってきた問題点を基礎にして数年前から１年生を対象にした物理学初年次教育において 物理駆け込み

寺 制度を作り、特に学力の低い学生を対象として物理学（及びその関連科目）の基礎学力養成を行ってきた。その成果はこれまで２回の支部講演会でこのシステムがうまく機能することを報告してきた 1,2)。今回はさらに新しい試みとして広い学力分布を持つ学生に対して調査を行ったので報告したい。

１）第 119 回日本物理学会九州支部例会 B-19（平成 25 年 11 月 30 日、久留米工業大学）２）第120 回日本物理学会九州支部例会 E-21（平成 26 年 12 月 6 日、崇城大学）

51

E-20

小学校における電磁石の実験の研究
福岡教育大学大学院理科教育コース（院生）A , 福岡教育大学理科教育講座 B
織田一輝A , 大後忠志 B

現在，小学校の教師の多くは，授業のほかに教育上の問題や子どもの指導等に追われており，教材
研究の時間を十分確保できていないと言われている。また，学生時代の専門教科に関係なく，全ての教科を教えなければならないため，理科を教えることを苦手とする小学校の教師は少なくないと考えられる。さらに，理科という教科は，実験器具や実験に必要なものをそろえるために多くの経費が必要となることや，実験中の安全面の配慮しなければならないことが特徴としてあげられる。
そのため，小学校の教師が教材内容を理解し，有効に活用できるデータの提示が必要であると考えた。本研究では，小学校第 5 学年「電流の働き」における電磁石の教材研究を行い，実用面・安全面・経済面を考慮した有効なデータの提示を目標とした。今回は時間の都合上，「１．電磁石の表面温度」についての実験と「２．電磁石使用時の乾電池の電流・電圧の経時変化（インターバル使用）」についての実験の結果を紹介する。１．の実験では，巻き数の異なる 13 種類のコイルに定電流電源を用いて電池１個分の電流（巻き数によって異なる）を流し，センサー付き汎用温度計を用いてコイルの表面温度を測定した。２．の実験では，休み休み使用すると電圧が回復することが知られている乾電池の性質を考慮し，電磁石につなげた時の乾電池の電流・電圧がどのように変化していくのかを調べた。その際，小学校の授業での電磁石の実験を想定して，乾電池を使用する時としない時の時間間隔を設定した。1．の実験では安全面，2．の実験では経済面を考慮した有効なデータを得ることができたと考える。

E-21

ヘルツの実験教材について
福岡教育大学大学院理科教育コース (院生)A , 福岡教育大学理科教育講座 B
倉留天翔A , 大後忠志 B

現在，我々の生活では電磁波を利用したものが多く存在する。電磁波はこれからの科学技術の進歩に欠かせないものの一つである。しかし，電磁波は決して目に見えるものではなく，学習者としては，興味関心を大きく欠いてしまうと考えられる。そこで，高等学校物理学習者を対象として，教科書にも多くの記載があるヘルツの実験を導入することにより，電磁波に関する知識を少しでもわかりやすく教授でき，学習者の興味関心を惹きつけることができると考える。ヘルツの実験は1888 年にドイツの物理学者ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツ (Heinrich Rudolf Hertz) によって行われ，無線通信の基礎となった実験である。金属板と金属の小球のついた 2 本の金属棒を置き，金属棒に誘導コイルで発生させた高電圧をかける。すると，2 つの小球間の隙間 (ギャップ) で火花が飛び，高周波電流が流れ，電磁波が発生する。電磁波がアンテナに届くと，アンテナの隙間に火花が飛び，電磁波が受信されたことがわかる。この装置を身近にある材料で製作した。その際，アンテ
ナの隙間部分をネオン管に代替し，その光によって，受信したか否かを判断した。この実験は，実際に学校現場でも行われている。既に行われている実験としては， アンテナの方向 (平行または垂直) とネオン管の光で偏光を観察し， 電磁波の反射により定常波を形成させている。本研究では，これらに加えて， 円形アンテナの円周長とネオン管の光の関係について調べた。

52

E-22

バネの連成振動によるスピノル性の検証
佐賀大学大学院工学系研究科物理科学専攻 A中島正矢 , 遠藤隆
A古賀圭樹A , 原大晃 A , 坂井明広 A ,A

近年、メタマテリアルや量子ウォークの研究動するが、１周期では振幅の符号が反転し、２たとえば LC 回路の振動やバネの振動と等価にでは、スペクトルが中心周波数の両側帯波としにおいて、量子力学的な現象が、古典的な系、なる場合があることが知られている。そこで、
我々は、バネの振動を簡単に測定する方法を開発し、スピノル性と等価な現象を連成振動で再周期目で元に戻る。このような変調された振動て現れ、中心周波数の成分は 0 となることが特徴であるり、実際、今回測定したスペクトルの結果がスピノル性を表していることがわかった。

現できることを示した。実験では FSR（Force

Sensing Resistor）という圧力センサーを用いた。FSR は、力を電圧に変換するセンサーであり、バネの弾性力の変化を電圧の変化として
デジタルオシロスコープで測定した。FSR を２個用いて、共振する二つのバネの振動を同!"時に計測し、連成振動のデータを得た。これをフーリエ変換して図のようなスペクトルが得られた。スピノールの回転は、１回転で確率が元に戻るが、確率振幅は符号が反転する。これと等価な連成振動では、振動の強さが周期的に変E-23

陽子衝突による水素分子イオンの電離微分断面積
宮崎大学工学部 A , ATOMKIB

五十嵐明則A , Laszlo GulyasB , 大崎明彦 A

分子は複数の原子からできていて、電子は分子中の複数の原子核に極大を持つように分布している。光子や荷電粒子衝突と分子の衝突の電離過程では、分子中の個々の原子核が電離する電子の発生中心となり、電離電子の運動量分布は標的分子の構造を反映した干渉を示す。例えば水素分子の光電離の場合、２つの陽子はヤングの光干渉実験の 2 重スリットと似た役割をする。分子を標的とする衝突過程の理論的取り扱いは、分子標的の多中心性と核運動による自由度の増加のために、原子を標的とする場合に比べて格段に複雑になる。そのため、簡単な水素分子の場合でも衝突を扱う近似に加え、１電子近似, 核固定近似, そして電離電子の波動関数の簡単化などの近似を重ねて計算が行われている。その中で 1 電子近似と固定核近似の下、有効２中心近似と CDW-EIS 近似（歪波近似の１つ）を組み合わせた計算方法は、その簡単さにもかかわらず実験データをある程度再現してきている [1]。

今回、最も簡単な分子標的である水素分子イオンと陽子の衝突について、有効２中心近似を使わず正確な水素分子イオンの電子波動関数を用いて CDW-EIS 近似の断面積を計算し、有効２中心近似を用いた計算結果と比較してみた。

正確な電子波動関数を用いた計算と、有効２中心近似を用いた計算は、電離電子のエネルギーが大きくなるにつれて一致する傾向を示すが、確率の小さい所では不一致が見られた。

[1] M. F. Ciappina, O. A. Fojon, and R. D. Rivarola, J. Phys. B 47 042001 (2014).

53

会場 F
領域 8, 12F-1

二次元量子反強磁性体 La2 CuO4 のナノ粒子における磁気サイズ効果
九工大工 A , 福岡大理 B之 , 香野淳
B

重松裕一A , 新納健 A , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 田尻恭B

最近，二次元量子スピンハイゼンベルグ型反する結果を得た．このような大きな g 値を持つ

ジ）付近のスピンの磁性が研究され，絶対零度

ジ効果に起因するのではないかと推測される．

強磁性体において，有限な二次元面の端（エッLCO ナノ粒子の示した特異な振る舞いはエッにおいて磁化率が負に発散するというエッジ効
果がシミュレーションで予想された． La2CuO4（以下 LCO）は二次元量子スピンハイゼンベ

ルグ型反強磁性体の典型物質である．我々はLCO ナノ粒子を研究対象とし，その磁性とエッジ効果について調べることを研究目的とした．
KEK,PF にて合成した試料の粉末 X 線回折実
験による結晶構造解析を行い，約 27 nm の粒子

サイズを持つ LCO ナノ粒子が合成されていることを確認した．磁化過程および直流磁化率測定と ESR 測定を行い，ナノ粒子の磁性を調べた．図 に 5K における LCO ナノ粒子の磁化過程を示す．磁化は g = 6.25 を用いて S = 1/2 のBrillouin 関数で磁化過程をフィッティングする
ことが出来た．また ESR 測定結果より LCO ナ

ノ粒子は g = 5.5 と大きな値を持つことを示唆

54

F-2

YBCO 超伝導セラミクスのグレイン間グラスおよび超伝導転移の磁場依存 II
九工大工 A , 京都工芸繊維大基盤科学 B , 徳島大院総合科 C
口貴大 A , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 萩原亮 B , 小山晋之 C

KO ChunhsunA , 山

非線形磁化率のピーク温度より決定した．図

銅酸化物超伝導体のサブミクロンサイズのに Tc2 の磁場依存性を示す．H ¡ 20 G では磁グレインの焼結体は，0 結合とπ結合がランダ場の増加とともに Tc2 は上昇する．H ¿ 50 G

ムに配列したジョセフソン結合ネットワーク

系とみなすことができる．我々は YBa2Cu4O8では磁場の増加により Tc2 は減少しているが，セラミクス試料について磁気測定および電気

その磁場依存は理論式と良い一致が見られた．

抵抗率の精密測定を行い，グレイン間のカイ
ラルグラス転移について調べている．前回はYBa2Cu4O8 セラミクスのグラス転移およびグレイン間超伝導転移の低磁場 (H¡4 G) における磁場依存性を報告した．

今回は，高磁場でのグラス転移温度 Tc2 およびグレイン間超伝導転移温度 Tc3 の磁場依存性を調べ，カイ
ラルグラスの理論と比較することを目的とした．グレイン内超伝導転移温度 Tc1=81 K は直流磁化測定の温度依存より求めた．Tc2 はF-3

カイラル磁性体 CrNb3 S6 のカイラルソリトン格子特有の磁化挙動
九工大工 A , 広大キラル物性研究拠点 B , 広大院理 C , 放送大 D , 大阪府大院工 E ,郎

B,D, 戸川欣彦

鶴田一樹A , 美藤正樹 A,B , 高阪勇輔 B,C , 秋光純 B,C , 岸根順一

B,E

, 大隅寛幸 F , 井上克也 B,C

カイラル磁性体 CrNb3 S6 は、ジャロシンス

直下の約 1.6 kOe で、磁化の離散的な応答の観

キー・守谷相互作用と交換相互作用の競合によっ測に成功した。

て、右巻きもしくは左巻きのみのらせん磁性を0.995

示す。そのらせん軸（c 軸）に垂直に磁場を印加することで、スピンのマクロな位相秩序であ

0.99

るカイラルソリトン格子（CSL）が出現する。

M / Ms印加磁場の大きさに対する CSL の周期はソリトン数に由来するため離散的である。それに伴

1

0.985

い、10 µm オーダーの試料では電気抵抗が離

T=5K
H!c

散化することが報告されている（Y. Togawa et

0.8
M / Ms

理研/SPring-8F

0.6al., to be published in Phys. Rev. B）。この

0.98

CSL 特有の離散的な応答を 1 mm オーダーの
バルク単結晶試料で SQUID を用いて磁化として検出し、CSL 形成過程の物性を明らかにする

0.4
0.2
0

0

1000 H [Oe] 2000

3000

ことが目的である。

0.975
1600 1610 1620 1630 1640 1650
H [Oe]

る 5 K での M -H カーブの拡大図を示す（イン!1. "#$%&'(CrNb3S6)*%+,-./012345 K5)M-H"67

図 1 に CrNb3 S6 のバルク単結晶試料におけ

セットは全体図）。減磁過程において飽和磁場

55

F-4

銅酸化物超伝導体 Hg(Re)-1223 に対する一軸性圧縮効果
九工大工 A , 物材機構 B

前田真之介A , 緒方和馬 A , 鶴田一樹 A , 美藤正樹 A , 堀出

朋哉 , 松本要 , 原裕 , 竹屋浩幸 B , 高野義彦 B
A

A

B

水銀系銅酸化物超伝導体の超伝導転移温度(Tc ) は高圧力下では上昇することが知られている。Hg-1223 は銅酸化物超伝導体の中で最も高い常圧での Tc を示し、2013 年には 15GPa の静水圧力下で 153K の Tc が報告された [1]。しかし、静水加圧が Tc を一番効果的に上昇させる歪み印加方法とは限らない。そこで、本研究では、!

Hg サイトが一部 Re で置換された Hg-1223 単結晶に対して一軸性圧縮実験を行った。圧力発生装
置は DAC を用い、交流磁化率測定によりマイス
ナー信号を観測し Tc を決定した。初期の Tc からの応力による変化量を図１に示す。静水圧力!

と一軸性圧縮 (P⊥ c ,P//c ) ではそれぞれ特徴的な応力特性を示した。特に、静水圧力では 10GPa

以降に再度上昇が確認された。[1]N. Takeshita!"

et al., J. Phys. Soc. Jpn. 82, 023711 (2013).

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F-5

価数転移を示す EuPdP の高圧下電気抵抗
九大院理 A , 東大物性研 B
床美也 B , 和田裕文 A

甲木義人A , 梅田真史 A , BosenWangB , 光田暁弘 A , 上

層状六方晶 Ni2 In 型構造を持つ EuTX 系化合物 (T = Pt, Pd, Ni X = P, As) は、2+n/6 (n =1,2,3,4,5) の Eu の平均価数を示し、これらの価数間で価数転移を起こす。１つの物質で複数の価数転移を示したり、特定の価数を示すことから注目されている。これまで我々は、EuPtP について研究を行い、c 面内には同価数の Eu が整列し、n=2(ベータ相) では c 軸方向に…2+2+3+2+2+3+…

と積層していること、n=3(ガンマ相) では、…2+3+2+3+…と積層していることを明らかにした。

また、圧力下の電気抵抗において、複数のブロードな山が新たに観測され、より 3 価方向への価数

転移や価数秩序相の存在を示唆する結果が得られている。本研究では、常温・常圧でより 3 価寄りの平均価数を持つ EuPdP に着目した。EuPdP は、T1 = 480K で価数転移を示し、T1 以上では

n=2(ベータ相)、T1 以下では n=3(ガンマ相) である。また、TN =7.5K で反強磁性転移を示す。過去に、室温における高圧下 X 線回折 (XRD) によって P = 2.5GPa 付近で n=4(デルタ相) への価数転移が報告されている。そこで圧力と温度を変化させて、より詳細に物性を調べることを目的として、磁化、電気抵抗を測定した。P=1.6GPa, T=100K 付近で磁化や電気抵抗に異常が出現し、圧力と共に高温へシフトする様子が観測された。上述の XRD の結果と併せてこの異常はガンマ→デルタの価数転移と考えられる。更に高圧領域では、P=4.0GPa, T=200K 付近に更なる価数転移と予想される異常が観測された。それ以外にも、P=2.0GPa 付近で磁気秩序の消失、P=3.0GPa 以

上、T=50K 以下で近藤効果的な電気抵抗の振舞、P=6.0GPa 以上で新たな電気抵抗の上昇などが観測されている。詳細については当日の講演で報告する。

56

F-6

幾何学的フラストレート系イリジウム酸化物 Ca5 Ir3 O12 におけるキャリアドープ効果
九州工大院工 A , 九州工大工 B , 北大院理 C

島亮 C , 日夏幸雄 C , 中村和磨 A , 松平和之 A

安國友貴A , 福岡亮佑 B , 前田賢 A , 分

イリジウム酸化物 Ca5 Ir3 O12 (六方晶) は Ir イオンの価数が+4.67 と中間価数状態にあり，IrO6

辺共有からなる 1 次元鎖が三角格子をなした幾何学的にフラストレートした強相関 5d 電子系物質である [1]。その電気伝導性は半導体的であり、7.8K 以下で反強磁性秩序を示すことが報告されている [1,2]。

我々は強相関 5d 電子系 Ca5 Ir3 O12 のキャリアドープを行うことで新奇な輸送特性を創出することを目的に研究を進めている。今回，Ca サイトの Bi および La 置換によって，Ir サイトへのキャリアドープ（電子ドープ）を行った。磁化，電気抵抗および熱電能におけるキャリアドープ効果について報告する予定である。

[1] M. Wakeshima, et. al.: Solid State Commun., 125 (2003) 311.
[2] G. Cao, et. al.: Phys Rev. B, 75 (2007) 134402.

F-7

液晶電気対流パターンの 3 次元観察
九大理 A , 九大院理 B
之B

高田哲弘A , 田村優太 B , 高橋健太郎 B , 岩下靖孝 B , 木村康

負の誘電異方性を有するネマチック液晶にしるために、FCPM を用いて観察すると図 (a)が発生し、様々な対流パターンが現れる。光学上昇に伴い図 (b) 格子状のパターンが出現

きい値以上の交流電圧を印加すると、電気対流の よ う な 縞 状 パ タ ー ン が 観 測 さ れ る 。電 圧

活性を有するコレステリック液晶においても同す る と 、厚 さ 方 向 に も 図 (c) の よ う な 特 徴

様に多彩な電気対流パターンが出現する。本研的な構造が出現することが明らかとなった。

究では、ネマチック液晶に少量の光学活性体を加えて作成したピッチの長いコレステリック液晶を用い、蛍光共焦点偏光顕微鏡 (FCPM) により電気対流の 3 次元構造観察を行った。

FCPM 法は蛍光共焦点顕微鏡と偏光顕微

鏡 の 両 方 の 性 質 を 合 わ せ 持 つ た め 、液 晶 配
向状態を３次元的に観察することが可能となる。電場を印加しない状態でコレステリッ
ク液晶はらせん状に配向方向がねじれてい

57

F-8

コレステリック液晶電気対流中での粒子ダイナミクス
九大院理 A , 九大理 B

高橋健太郎A , 高田哲弘 B , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

平衡系で液体中のコロイド粒子は、周りの液体から受ける熱的な揺動によって駆動される。

ターンが現れる。

一方、液晶の配向がねじれたコレステリック

一方で、エネルギーの注入と散逸を伴う非平衡

液晶の電気対流はそのねじれ状態のためにネマよって輸送される。このために粒子は平衡系とえば、ある条件下では対流の閾値電圧 VC を越え

散逸系におけるコロイド粒子は非熱的な揺動に

チック液晶とは異なる対流構造を形成する。例は異なるダイナミクスを示し、近年、生物系なると格子状の対流パターンが現れる。ここに分どの非熱的駆動場を用いて非平衡系の解明を目散したコロイド粒子は、格子対流に駆動されな指した研究が盛んに行われている。

がら二次元的に輸送・拡散していく様子が見ら

我々は、比較的容易に制御可能な非平衡場とれた (下図)。当日はこの研究の詳細を報告する。

して液晶電気対流系を用いて、その中での粒子ダイナミクスに関する実験を行った。液晶電気対流とは、プレーナー配向した負の誘電率異方性・正の導電率異方性を持つネマチック液晶と不純物イオンを含む液体に交流電圧を印加すると、ある閾値電圧 VC 以上の電圧下で不純物イオンが対流を誘起し、それに伴う電場変化により液晶分子が対流に対応して配向方向を変化する現象である。

ネマチック液晶では閾値電圧 VC を超えると、!"#$%&'()*+,-./0123456789:;-<=>?@':AB5C7DEF+GH+IJKµLD

ロール対流が平行に並んだ構造をとった対流パ

F-9

ヤヌス粒子構造体のプラズモン共鳴
九大理 A , 九大院理 B

吉原公貴A , 岩下靖孝 B , 木村康之 B
はかなりランダムであり、金面間の凝集の他、金属ナノ粒子（構造体）の自由電子は、電磁金−シリカ面間、シリカ面間の凝集も見られた。

波に対する共鳴的な応答、いわゆるプラズモ

ン共鳴を示す。我々は、誘電体微粒子の半球に金属を蒸着した「金属ヤヌス粒子」の自己組織化による金属メソ構造をプラズモン材料に応用することを目的とする。本研究では、金を蒸着させたヤヌス粒子の金面をイオン性チオー

ルで修飾した。この粒子を NaCl 水溶液に分散し、塩濃度によるヤヌス粒子の凝集構造の制御に取り組んだ。DLVO 理論によると、金面間には強い van der Waals 力が働くため、静電斥力を遮蔽していくと金面のみが凝集すると予想される。図で示したように、塩濃度を高くす
ると凝集が促進された。図 (c) では、その構造

58

F-10

ネマチックコロイドを用いた異方的構造体
九大院理 A

田村優太A , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

コロイド分散系の研究は、主に等方的な溶媒

ル中で dipole 型粒子からなる非最密充填構造

行われてきたが、近年、液晶のような異方的なに交流電場を印加したところ、構造体が可逆体の作製に成功した。また、コロイド構造体

中に等方的な粒子を分散させた系を対象として的に大きく収縮することがわかった。（下図）

溶媒を用いた系での研究が行われている。液晶

中にミクロンサイズのコロイド粒子を分散させ

25

(% )

ると、粒子自身が液晶の配向欠陥となり、その近傍に新たな配向欠陥が生じる。その結果、粒Shrinkage

子間には液晶の弾性歪みを介した長距離かつ異方的な相互作用が働くことが知られている。

本研究では、分散する溶媒を異方的な流体

0V

20
5µm

15
10

6V
!"#
$"#

5

%&"#

であるネマチック液晶にすることで誘起され

5µm

0
0

2 3 4 5 6 7
Voltage (Vrms)'()*+,-./0123456789:

る相互作用を利用し、さまざまな 2 次元コロイド構造体を作製した。作製に際しては、光ピンセットを用い、粒子位置の操作とともに1

欠陥の方向の制御も行うことで、垂直配向セ

F-11

光フィードバック下の液晶空間光変調器における確率共鳴 2
大分大学大学院 A , 別府短大 B

貫田周吾A , 後藤善友 A,B , 長屋智之 A

確率共鳴現象とは、最適雑音強度で出力にの遷移は起こらないが、ノイズを加えると 2 つあり、この際雑音の特性を変えるとその共鳴特双安定状態における光強度の周期的な変化に対最大の信号対雑音比が実現されるという現象での状態間を周期的に遷移する。これは、図 2 の性が変化することが知られている。光の位相制応している。この周期的な変化は、確率共鳴現御デバイスである液晶空間光変調器 (SLM) を

図 1 に示す光フィードバック下で動作させると，ある条件で液晶の傾き角が 2 つの角度で安定に象の特徴的な応答である。この系での確率共鳴現象についての実験結果および考察を報告する。

なる双安定性が発現する。このため、印加電圧を上下させると傾き角を反映する光強度にヒステリシスが観測される (図 2)。双安定性を持つ

系では確率共鳴が発現する可能性が高いので、

図 1. 実験系

本研究では確率共鳴の有無を実験で確かめることにした。双安定領域において、SLM の駆動電圧に正弦的変調とノイズを加え確率共鳴現象を観測する。時間と光強度の関係の結果を図 3 に示す。ノイズがない場合、2 つの安定状態の間

図 2.V-I 特性

59

図 3. 遷移図

F-12

剪断場における MBBA-EBCA 混合液晶の電気対流とレオロジー
大分大学大学院 A , 別府短期大学 B , 北海道大学大学院 C 佐藤裕樹A , 後藤善友 A,B ,長屋智之 A , 折原宏 C

図 １ に 示 す 実 験 系 で 、誘 電 異 方 性

∆ε

が 負 の

p-methoxybenzylidene-p’-n-butylaniline(MBBA) に ∆ε が正の p-ethoxy
benzylidene-p’-cyano aniline (EBCA) を 0.5
から 2.5wt%の間で混合し、∆ε を変化させた

MBBA-EBCA 混合液晶の見かけの粘性測定の実験とその対流構造について前回報告した。せん断場と電場の下で、低電圧領域では全ての図1. 実験システム

濃度の混合液晶は液晶電気対流 (EC) が発生した。高電圧領域では、混合液晶の ∆ε が 0 付近の特定の場合において、乱流でありながら周期構造を持った縞模様が現れた。

せん断場が乱流状態の発生にどの様に

関 わ る か 、縞 模 様 が 発 生 す る 特 定 の 場 合に お い て 、乱 流 状 態 か ら 縞 模 様 の 核 成長の様子について今回詳細に報告する。

(a)170V(b)0V

図2. せん断場と電界下での対流観察:EBCA1.9wt%（!"#$%$&'(）

F-13

多角形粒子による Pickering Emulsion
九大理 A , 九大院理 B

小池涼太郎A , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

我々は Pickering emulsion（PE）に多角形

a粒子を用い、液滴形態やサイズを制御することを目指し研究を行っている。今回は SU-8 と呼ばれる樹脂からなる直方体粒子（2.5um ×

7.5um）を用いた。この粒子の片面に金を蒸着し、金面を親水化することにより強い両親媒性を付与した。粒子を水およびドデカンと混合したところ、粒子は親水面を水側にして液-液界面を被覆し、かつ粒子形状を反映した充填構b

造（粒子が平行に配列）を示した（図 a）。次に粒子をドデカンと少量の水と混合し PE を作

c

成し、液滴の形態を調べた。すると、液滴サイ
ズが大きい場合は単純に球形に近い形状が形成されたが（図 b）、液滴のサイズが粒子のサイズに近い場合は異方的な液滴も観察された（図 c）。これは PE 化により液-液界面で粒子がかなり密に充填されるため、粒子形状に由来

する幾何学的効果が影響したものと考えられる。

60! " #$%&'()*+,-./ 01'2345678'9:';<4=>?/ @A
B ! CDEFG/ H@AB ! CIJKE
FG/LMNOPQRST5UVWXYWZLM
! /

F-14

コロイド粒子系のダイナミクス
九大院理 A

永徳はるかA , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

光学顕微鏡を用いたコロイド粒子の実空間観

Mie によ る球 に 対す る 厳密 な 理論 、お よ び

察によるダイナミクスの研究は広く行われてきRayleigh-Sommerfeld 理論による再構築像を用いて解析し、両者の結果を比較検討をした。

た。しかし、多くの研究は焦点面近傍における２次元の位置情報を用いたものであり、３次元的なダイナミクスの研究は十分とはいえない。
近年、コリメートされたレーザー光を照明として用い、粒子による干渉パターン（ホログラム）を観察するホログラフィック顕微鏡を用いた３次元ダイナミクスの研究が行われている。

!"#!

例として図には水中に分散させたポリスチレン粒子を用いて作られるホログラムを示す。

"#$%&'()*+,(-.-/0$$$$$$$$1223456789:;!

本発表では得られたホログラムを Lorenz-

F-15

電場下のネマチックコロイド粒子間相互作用
九大院理 A

河村隆弘A , 田村優太 A , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

ネマチック液晶中にコロイド粒子を分散させると、粒子が液晶の配向秩序を乱すために、その近傍に新たな欠陥が誘起される。このとき粒子間には液晶の弾性歪みを介した長距離かつ異方的な力が働く。

本研究では、正の誘電異方性をもつネマチッ

ク液晶とコロイド粒子の混合系を水平配向セルに封入し、セル厚方向に交流電場をかけて粒子位置の変化を顕微鏡で観察した。次に、粒子同士が引力により接近する様子を動画で撮影し、!"#$%&'()*+,- z )./0123456

その画像を解析することにより液晶中のコロイド粒子間に働く力を測定した。

その結果、電場を加えるとフレデリクス転移のしきい値電圧（〜0.8V）以下でも粒子の安定な位置がセル厚方向に移動すること（図 1）、対応した電場下では粒子間力はほとんど変化しない（図 2）ことがわかった。詳細は当日発表する。

!7#*+89 F ):;<*+8=> R/a 0123456
R##*+8=>?a#
#*+@A

61

F-16

ラポナイトのエイジング現象へ一価の陽イオンが与える影響
九大院理 A , 同志社生命医科 B , 立命館大学理工 C
尾浩次

藤井明彦A , 貞包浩一朗 B , 深C

ラポナイトは直径 25nm、厚さで一度形成された構造を壊し、構造の再形成

面と側面がそれぞれ正と負に帯電する。ラポ

通じて一価カチオンの種類が試料の構造形成【緒言】を測定した例を図１に示す。これらの結果を1nm 程度のディスク状粒子であり、溶液中でのどのような違いを与えるのかを明らかにした。

ナイト懸濁液に NaCl のような塩を添加することで表面-側面間の近距離相互作用が優位に働くゲル構造が形成することが報告されている。本研究では LiCl、NaCl、KCl をラポナイ
ト分散液に添加した際の粘弾性挙動の変化を測定し、塩の添加による静電遮蔽の効果に関す

る詳しい理解を得ることを目指した。【結果】塩濃度 9mM ラポナイト濃度 3.0wt%に調整した試料を十分エイジングさせ、固化した試料!"#$%&'()*+,-./012345678%9':;<1にレオメーターを用いてずりを印加すること

F-17

界面活性剤溶液の臨界現象と添加塩の効果
九大院理 A

清田翔A , 鴇田昌之 A
れも流体系とは明らかに異なる値が得られた。

ミセル溶液系の 2 液相分離に関する臨界特

異性は、流体系に類別されるユニバーサリティ
クラスのそれらと良い一致を示す結果がある一7271も報告されている。 本研究では、この種のミ

70

純水系

セル溶液系の臨界現象から臨界普遍性の新しい

69

NaCl 添加系

側面を見出すことを目的として、代表的な非イ

68

オン性界面活性剤である Triton X-100 の水系、添加塩系での相図および臨界指数を求めた。

温度 [℃]

方、明らかな臨界普遍性の破れを示唆する結果

PTSNa 添加系

67
66
65

まず、アッベ屈折計を利用して、相分離後の界64

面活性剤希薄相の濃度を求め、2 相の体積比か

63

ら濃厚相の濃度を求めることにより、各系での62相図を決定した（図）。 さらに、この共存曲線0から各系での臨界指数βを求めたところ、いず

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14

TritonX‐100 濃度 [wt%]

62

F-18

力双極子集団が生み出す非ガウスな統計分布
九州大学大学院理学研究院 A

諸留寛大A , 水野大介 A , 栗原喬 A

アクティブマターや生体システムの多くは、す指標である Non-Gaussian parameter を見て衡系である。本研究では力生成体としての遊走

る非熱ゆらぎにともなう分布について議論する。

メソスケールの力生成体により駆動された非平た。均質な連続体中の熱的なゆらぎの統計分布
はガウス分布になる。短い時間スケール (Δ t

≒ 0.03s) では熱ゆらぎが支配的なため遊走微生

10

-1

10

-2

10

-3

10

-4

10

-5

-6

-4

00

-2

Displacement/

物の有無によらず全く同じ分布が観測されその

1

-6

10

5

10

4

10

3

10

2

2

Displacement [10 m]
図１

0.20

Non-G aussian parameter

形状はガウスであった（図１）。他方、遊走微生物による非熱的ゆらぎの効果が大きくなる時間
スケール (Δ t ≒ 0.40s）では用いるプローブ粒子径に依存して分布形状はガウスにも非ガウスにもなり得る（図１）。分布の非ガウス性を表

F-19

7

粒径2.0（培養液）
10
粒径2.0（培養液+大腸菌）
粒径10.3（培養液）
粒径10.3（培養液+大腸菌） 106

粒径2.0μm（培養液）
粒径2.0μm（培養液+大腸菌）
粒径10.3μm（培養液）
粒径10.3μm（培養液+大腸菌）

0-1

Probability Density × 

粒子の軌跡を観測し、ゆらぎの確率分布を求め

10

Probability Density [m ]微生物が懸濁した溶液中に分散させたコロイドも明らかである。
（図２）当日は粒径や濃度によ

粒径2.0μm（培養液）
粒径2.0μm（培養液+大腸菌）
粒径10.3μm（培養液+大腸菌）

0.15

0.10

0.05

0.00

4

5

6 7 8 9

2

0.1

3

4

5

6 7 8 91

T ime (s)図２細胞のマイクロレオロジー
九州大学理学部 A , 九州大学理学府 B

梅田勝比呂A , 西澤賢治 B , 本田菜月 B , 水

野大介 B

生きた細胞内では、非熱的な力により巨大な

日は細胞周期による細胞内環境変化が細胞内揺らぎが生み出されている。こうした非平衡

力学環境に与える影響について詳細に議論する。

系の力学的振る舞いを理解するためには、光10G', G'' [Pa]

捕捉技術を応用したマイクロレオロジー法により、内部に埋め込んだ粒子の揺らぎと応答を計測することが有効である。本研究では３次元フィードバックを用いて、巨大な揺動を示す細胞内の粒子の動きを自動で追跡することでこれを実現した。フィードバック下での

10

10

4

$%&'()*+,-!".
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#!G”!
3

2

1

10

-1

10

揺らぎ応答を解析することで、周辺媒質中で

0

10

1

10

10

2

10

3

4

10

Frequency [Hz]生成されている力と力学特性を同時に求める:;0!.@ABC+DEF5! #$!%$&!"
GHIJ76CK@ABCL
M#$!+:;5!

ことができる。本研究ではさらに、Fucci 技術による核の蛍光発色によって細胞周期をリア
ルタイムで観察しつつ、これを実行した。当

63

!"!"

F-20

非平衡ゲルにおける非ガウス揺らぎの数値解析
九大理 A , オックスフォード大 B
大介

棚町昂平A , Heev AyadeA , Irwin ZaidB , 水野A

平衡、非平衡を問わず、ミクロな系において的解析の詳細を実験結果と比較しつつ報告する。

自発的に生成する揺らぎを観測することは、系の振る舞いを理解するために有用である。例えば典型的な非平衡系である細胞内では、細胞骨格 (アクチン) と分子モーター (ミオシン) の相互作用により、生命活動に必須の非熱的な力が生成される。この力生成機構の中核的な要素であるミオシン、アクチンからなる、再構成モデ
ル系 (アクチン・ミオシンゲル) では、裾野の広い非ガウス分布を示す特異な揺らぎが観測される。今回、この非ガウス性の起源を明らかにするため、ミオシンの力生成に伴って周囲の弾性ゲルに生じる揺らぎの統計分布を理論的、および数値的に解析した。使用したモデルでは、空間中に乱雑に分布したミオシンによるprocessive な力生成が、ポアソン過程に従うア
クチンからの脱離によって消失することを仮定している。当日はこのモデルの理論的・数値

F-21

遊走微生物ゲル中の非平衡揺らぎ
九州大学大学院理学府物理学専攻 A , 九州大学理学研究院物理学部門 B 奈良周平A ,栗原喬 A , 水野大介 B

細胞の力学特性は、内部の生体高分子が形成するネットワークゲルによって主に決定される。平衡状態における絡み合いゲルは、熱的なゆらぎにより自発的に絡み合いがほどけて、流動化する。これが reptation と呼ばれる現象である。ことに細胞内部では、モーターたんぱく質が生成する能動的な力によって、熱的なゆらぎよりもはるかに巨大な非熱的なゆらぎが生成されている。こうした非平衡駆動が存在する絡み合い高分子溶液では、熱平衡状態よりも reptation が増強される可能性がある。本研究では、この enhanced reptation を観測するために、弾性体中を安定的に遊走する

微生物 (スピロプラズマ) により、ポリエチレングリコール鎖からなる絡み合い高分子ゲルを非熱的に駆動した。ビデオマイクロレオロジーを用いて媒質中に分散させたコロイド粒子変位の非熱的なゆらぎを定量化すると共に、マクロレオメーターを用いてゲル粘弾性の周波数依存性を測定し、両者の関連性を考察した。

64