会場 A
素粒子論, 理論核物理領域

A-1

Holographic Approach to Regge Trajectory and Rotating D5 brane
九大理 A , 福工大情報工 B , 近畿大産業工 C

田港朝貴A , 郷六一生 B , 豊田文彦 C

レッジェ軌跡と呼ばれるハドロンの質量の 2 乗とスピンが実験的に線形であるという現象は、QCDの非摂動的領域における性質であるため、一般に QCD の摂動論を用いた解析で導出する事は困難である。そこで我々は非摂動的領域の解析方法として盛んに研究されているゲージ/重力対応を用いることで、ハドロンのレッジェ軌跡の解析的な導出を試みた。
ゲージ/重力対応を用いた QCD の模型として、我々はクォークの閉じ込めを実現する 10 次元
漸近的 AdS5 × S 5 時空上における重力理論 (超弦理論) を考える。この模型では、メソンは D7 ブレーンを端点に持つ開弦、バリオンは S 5 に巻きついた D5 ブレーンが対応している。この見方のもとで、回転する開弦と D5 ブレーンの運動方程式を解く事によって、メソンとバリオンの質量と角運動量 (スピン) の関係性が得られると期待される。
このアイデアを用いた解析を行うと、メソンとバリオンの質量の 2 乗とスピンが、大きなスピンの領域で、線形である事を示す事が確認できた。さらに、メソンのレッジェ軌跡を実験とパラメー
タを合わせる事で、バリオンのレッジェ軌跡も実験と 10% 程度の誤差で一致する事を示せた。
本講演では、以上の内容について報告したいと思う。

1

A-2

Wilson 流くりこみ群を用いた 3 体系の解析
九州大学 A , 佐賀大 SL センター B , 東北公益文科大学 CC原田恒司 A , 久保博史 B ,A

山本裕樹 , 吉本一世

3 体の散乱について、Wilson 流のくりこみ群を用いて、ﬂow 方程式を解析した。有効理論を用いて 3 体系を解析する場合、2 体と 3 体の演算子の分離は nontrivial である。なぜなら、2 体の演算子の組み合わせによって 3 体への寄与が生まれるため、3 体の結合定数の cutoﬀ 依存性は、2 体と3 体の混合によって与えられるためである。Wilson 流のくりこみ群の解析は、それらの演算子のcutoﬀ sensitivity を調べる解析手段である。
また、ポテンシャルを用いた現象論的な解析とは違い、場の理論の解析では、oﬀ-shell ambiguityが無いことは重要である。したがって、Wilson 流の解析は、oﬀ-shell の効果を取り入れた 3 体系への応用に寄与すると考えられる。

A-3

Holographic Glueballs and Dynamical Wall Driven by Dilaton
九大理 A , 福工大情報工 B , 近畿大理工 C

久保幸貴A , 田港朝貴 A , 郷六一生 B , 豊

田文彦 C
ゲージ/重力対応はゲージ理論の非摂動的振る舞いを調べるために用いることのできる強力な解析方法の一つである。特に超対称性の破れたゲージ理論であることは QCD などのより現実的な場の理論であるためには必要な条件のひとつである。その中で、我々が今回解析に用いたモデルは、超対称性を破っていて、尚且つ、比較的煩雑でない計算により解析が実行できるような簡単な計量により表されるモデルになっている。しかし、その一方で時空に特異な振る舞いがみられるような領域が存在しており、解析の上でストリングや D ブレーンがその領域に進入しうることは理論的に不満足であった。
今回我々は、ゲージ理論ではそれぞれグルーボール、メソン (q-q̄ 対)、バリオンに対応するような、閉弦、開弦、D7 ブレーン、D5 ブレーンなどを調べ、そのいずれにも時空の特異点には到達できないようにダイナミカルな壁が存在していることを確かめた。この壁の存在により、それらの弦や D ブレーン配位は問題なく解析することができる。

2

A-4

温度, 密度, アイソスピン空間における QCD 相構造の解明
九州大学院理 A , 佐賀大学理工 B 長野邦裕A , 佐々木崇宏 A , 境祐二 A , 河野宏明 B ,八尋正信 A

中性子星の構造が注目されている。中性子星は高密度天体であるので、内部ではクォークが超流動状態になっていると考えられている。中心部の構造を知るためには、有限温度 (T)・有限化学ポテンシャル (µ) における、クォークとグルーオンの状態変化を表す量子色力学 (QCD) 相図の理解が必要である。QCD の第一原理計算である格子 QCD 計算は有限クォーク化学ポテンシャル領域(µq ) では実行困難なため、有効模型を用いて QCD の解析を行う。
今回、我々は chiral 対称性に関する物理を記述する Nambu-Jona-Lasinio 模型 (NJL 模型) を用いる。また、u、d クォークの非対称度に対応するアイソスピン化学ポテンシャル (µI ) に着目する。
中性子星内部では一般に µI 6= 0 であり、π 中間子の凝縮はゼロではないので、その自由度も考慮する。そして µI -µq -T に対する QCD 相図を描く。次に中性子星内部では、一般に電気的に中性であることから、電荷の中性条件を課した上での計算を行う。この場合の QCD 相図も描く。本公演
では、以上の結果を報告する。

A-5

QCD 相図におけるθ-真空の影響
九州大学 A , 九州大学 B , 九州大学 C , 佐賀大学 D , 九州大学 E

斉藤康浩A , 佐々木崇宏 B , 境祐二 C , 河野宏明 D , 八尋正信 E
量子色力学 (QCD) 相図とは、有限温度 (T )・有限化学ポテンシャル (µ) におけるクォークとグ
ルーオンの状態変化を表した図である。低温においてクォークは閉じ込め状態にあり陽子や中性子などのハドロンを形成しているが、宇宙初期の高温状態では閉じ込めから解放されたプラズマ状態であった。従って、宇宙進化の過程ではプラズマ相から閉じ込め相への相転移が起こり、バリオ
ンやメソンなどのハドロンが生成されたと考えられる。またバリオン生成の際、CP 対称性の破れが深く関わっていたと考えられる。QCD において CP 対称性の破れは θ− 項によって記述される。
宇宙進化の過程では、θ− 項の強さを表すパラメータ θ は有限であってもよく、その状況におけるQCD 相転移について知る必要がある。QCD の第一原理計算である格子 QCD シミュレーションは有限クォーク化学ポテンシャル (µq ) や有限の θ の領域で実行困難であるため、有効模型を用いて解析を行った。
本公演では、有効模型として θ− 項を考慮した Polyakov-loop extended Nambu-Jona-Lasinio 模型 (PNJL 模型) とその拡張である EPNJL 模型を用いた結果を報告する。具体的には、θ による

QCD 相図の定性的な変化と PNJL 模型と EPNJL 模型の結果の違いを議論する。

3

A-6

ゼロおよび純虚数化学ポテンシャルにおける、3 フレーバー QCD のクォーク質量依存性
九大院理 A , 佐賀大理工 B

佐々木崇宏A , 境祐二 A , 河野宏明 B , 八尋正信 A

量子色力学 (QCD) 相図とは、有限温度 (T )・有限化学ポテンシャル (µ) におけるクォークとグ
ルーオンの状態変化を表した図である。現在のクォークは閉じ込め状態にあり陽子や中性子などのハドロンを形成しているが、宇宙初期の高温状態では閉じ込めから解放されたプラズマ状態であった。従って、宇宙進化の過程ではプラズマ相から閉じ込め相への相転移が起こり、ハドロンが生成されたと考えられる。この QCD 相転移を理解するためには、QCD 相図の情報が必要である。しかし、QCD の第一原理計算である格子 QCD シミュレーションは有限化学ポテンシャル (µ) 領域
で実行困難である。そこで、QCD 相図の解析は有効模型を用いて行われている。有効模型には多くの不定性が伴うので、有限 µ 領域に対する信頼できる予言を得るためには、その不定性を除去する必要がある。
有効模型の不定性を除去する方法として、格子計算が実行可能な純虚数化学ポテンシャル領域において、有効模型の結果と格子計算の結果を比較する方法が挙げられる。そこで本研究では、軽い
クォークおよびストレンジクォークの質量の関数として、ゼロおよび純虚数化学ポテンシャルにおける QCD 相図を描いた。解析には、2+1 フレーバー Polyakov-loop extended Nambu-Jona-Lasino
模型 (PNJL 模型) に対して Polyakov loop に依存する有効結合を導入した模型 (EPNJL 模型) を用いている。これらの結果を格子計算による予言と比較した結果、EPNJL 模型への拡張が格子計算の再現に対して重要であることが分かった。

A-7

複素化学ポテンシャルのもとでのクォーク・システム
佐賀大学大学院 A , 九州大学大学院 B , E.I.M. C

河野宏明A , 岸川瑞穂 C , 佐々木崇宏 B , 境祐二 B , 八尋正信 B
通常の状態では、クォークは閉じ込め状態にあり陽子や中性子などのハドロンを形成しているが、たとえば中性子星などの高密度天体の内部では、ハドロンが強い重力でつぶされクォーク物質が生成されていると期待されている。この QCD 相転移を理解するためには、QCD 相図の情報が必要不可欠である。QCD の第一原理計算である格子 QCD シミュレーションは有限実バリオン化
学ポテンシャル (µB ) 領域で実行困難であるため、QCD の解析には有効模型が用いられる。我々は格子計算が可能な領域で有効模型との定量的比較を行い、有効模型のパラメータを決定し、格子QCD 計算が困難な有限実 µB 領域の QCD 相図を定量的に予言する試みを行ってきた。
今回我々は、実アイソスピン化学ポテンシャル (µI ) かつ虚数 µB 領域での計算に注目した。この領域は、格子 QCD で原理的には計算可能であるが、現在のところ該当する格子 QCD 計算は存在しない。我々は、QCD の有効模型である PNJL 模型を使ってこの領域の解析を行った。今後、この領域での格子 QCD 計算が行われれば、有効模型のパラメータを改良でき、外挿などによって中性子星内部などの状態に相当する、有限実 µI かつ有限実 µB 領域の情報が得られると期待される。
参考文献 H.Kouno, M. Kishikawa, T.Sasaki, Y. Sakai and M. Yahiro, arXiv:1110.5187[hep-ph]

4

A-8

格子 QCD による純虚数化学ポテンシャル領域の研究
九大院理 A , 佐賀大理工 B , 広大情報メディア教育研究センター C
A

A

A

C

高橋純一A , 長B野邦裕 , 佐々木崇宏 , 境祐二 , 永田圭太郎 , 河野宏明 , 八尋正信 A , 中村純C
量子色力学（QCD）はクォーク間に働く強い相互作用を記述する理論である。通常、クォーク
は陽子や中性子といったハドロンを形成し、いわゆる閉じ込めの状態にある。一方、誕生直後の宇宙では閉じ込めから解放されたクォーク・グル―オン・プラズマ（QGP）状態に、中性子星内部
ではクォークがクーパー対を作るカラー超伝導状態になっていると予想されている。これらの状態
変化は一般に温度 (T ) とバリオン化学ポテンシャル (µB ) の平面に描かれる QCD 相図によって記述される。しかし、QCD の非摂動性ゆえに QCD 相図には解明が困難な部分が現在も多く残っている。
本公演で我々は、QCD の第一原理計算である格子 QCD シミュレーションを用いた、閉じ込め相転移に関する有限体積依存性について言及する。格子 QCD 計算ではモンテカルロシミュレー
ションをするため、有限実バリオン化学ポテンシャル領域での計算が困難である。そこで我々は、純虚数バリオン化学ポテンシャル (µI ) 領域での計算をしている。今回の計算と先行研究との比較を通して、大きな体積での計算の重要性について考える。
参考文献

A-9

K. Nagata and A. Nakamura, arXiv:1104.2142v2 [hep-lat]

虚数アイソスピン化学ポテンシャルのもとでのクォーク系 I
佐賀大学大学院 A

徳永幸平A , 牧山隆洋 A , 河野宏明 Aクォークは通常の状態では強い相互作用のために陽子や中性子などのハドロンの中に閉じ込められている。しかし、高温や高密度の状態では、ハドロンが溶けたり、つぶされたりして、クォー
クがばらけたクォーク物質になっていると考えられている。これをクォークの非閉じ込め転移という。閉じ込めや非閉じ込めを強い相互作用を記述する第 1 原理である量子色力学（QCD）から説明することは難しい。また、QCD から導かれると考えられる現象論的な模型においても閉じ込めを統一的に説明する模型はなかった。ところが、最近、PNJL 模型と呼ばれる模型では、低温であたかも３つのクォークが結合したような３クォーク状態が存在し、高温でそれが分離する事がわかった。この模型においては、低温でポリヤコフループが虚数の色化学ポテンシャルの役割を果た
し、３クォーク状態が出現する。一方、この模型で虚数アイソスピンを考えると、高温でもクォークの２体状態が存在する可能性があることが、境らによって指摘されている 。この高温での香りの閉じ込めは、色の閉じ込めのアナロジーで理解できる。この研究では、この香りの閉じ込めを２フレーバー PNJL 模型を使って解析し、その中間子質量への影響を議論する。
参考文献 Y. Sakai, H. Kouno and M. Yahiro, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 37, 105007(2010).

5

A-10

虚数アイソスピン化学ポテンシャルのもとでのクォーク系 II
佐賀大学大学院 A

牧山隆洋A , 徳永幸平 A , 河野宏明 A

クォークの閉じ込めを理論的に説明する事は、いまだ未解決の重要な問題である。最近、PNJL
模型と呼ばれる量子色力学の有効模型では、低温であたかも３つのクォークが結合したような３クォーク状態が存在し、高温でそれが分離する事がわかった。この模型においては、低温でポリヤ
コフループが虚数の色化学ポテンシャルの役割を果たし、３クォーク状態が出現する。一方、この模型で虚数アイソスピンを考えると、高温でもクォークの２体状態が存在する可能性があることが、境らによって指摘されている 。この高温での香りの閉じ込めは、色の閉じ込めのアナロジーで理解できる。また、この方法を 3 フレーバーの理論に拡張すると、高温でクォークの香りが 3 クォー
クのバリオンのような状態に閉じ込められたような状態が実現する可能性がある事がわかる。この研究では、この香りの閉じ込めを 3 フレーバー PNJL 模型を使って解析し、その性質を研究する。
参考文献 Y. Sakai, H. Kouno and M. Yahiro, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 37, 105007(2010).

A-11

磁場と温度の効果を考慮したクォーク物質の状態方程式
佐賀大学工学系研究科 A , 佐賀大学工学系研究科 B

荻田知幸A , 橘基 B

中性子星の質量の観測は、その内部の物質状態（状態方程式）に制限を与えることが以前から知られていた。そんな中でごく最近、太陽質量の２倍近くの重い中性子星の観測が報告され大きな話題となっている。原論文では、この結果はクォークやハイペロンなどの核物質以外の状態を排除する可能性が指摘された。これに対し M.Alford らはモデルによらない解析に基づき、クォーク物質が存在するパラメータ領域に制限を与えた。彼らはそれを a2、a4 パラメータと呼んでいる。一方
彼らの研究では中性子星内部の温度や磁場の影響が考慮されていない。そこで今回の発表では中性子星質量へのそれらの効果を見積もる初めの段階として、状態方程式に対する温度および磁場の影響を考察する。

6

A-12

Eikonal reaction theory for neutron removal reaction
九州大学 A , 大阪大学核物理研究センター B
八尋正信

蓑茂工将A , 松本琢磨 A , 緒方一介 B ,A

近年の実験技術の大きな進歩により, 不安定核の性質の解明は着実に進展し, その研究対象は比較的軽い中重核のドリップラインにまで迫っている. その代表例が 31 Ne や 33 Mg などの中性子過剰核であり, このような中性子ドリップライン近傍の N = 20 周辺領域は “Island of Inversion”と呼ばれ, 現在注目を集めている. この領域の解明は, 1 中性子分離反応の包括的断面積の実験と理論解
析によって, 急速に進展すると期待されている.
これまで不安定核反応解析に用いられてきた理論として, Glauber 模型や連続離散化チャネル結合 (Continuum Discretized Coupled Channels, CDCC) 法が挙げられる. Glauber 模型はアイコ
ナール近似と断熱近似から構成される. しかし, Coulomb 相互作用を無視できない条件下では, 断
熱近似は断面積の発散という問題を引き起こす. CDCC 法は分解反応を精度よく記述する理論であるが, 包括的断面積を計算できないという問題がある. そこで我々は, Coulomb 相互作用を正確に取り扱った上で, 1 中性子分離反応の包括的断面積を計算するための新たな手法 (Eikonal Reaction

Theory) を提案した [1].
この Eikonal Reaction Theory を用い, 我々は 31 Ne の 1 中性子分離反応 [2] の解析を行った. 本
講演では, 簡単に理論の定式化を示した後, 反応解析の結果を示す.

Reference[1]M. Yahiro, K. Ogata, K. Minomo, Prog. Theor. Phys. 126, 167 (2011).
[2]T. Nakamura et al ., Phys. Rev. Lett. 103, 262501 (2009).

A-13

反応断面積による不安定核の変形度の決定に向けて
九大院理 A , 北大創成 B

渡邉慎A , 蓑茂工将 A , 角剛典 A , 松本琢磨 A , 木村真明 B ,清水良文 A , 八尋正信 A
不安定核物理を解明することは非常に重要である。中でも、Island of inversion と呼ばれる領域に含まれる原子核は大きな変形に伴う魔法数の破れが示唆されており、不安定核物理における重要な課題となっている。原子核の変形を探るために反応断面積を用いることができる。反応断面積
は、入射核及び標的核の構造が変化するイベントに対応し、安定核に対する研究から、この量は原子核の平均二乗根半径に強く依存することが知られている。原子核が変形している場合、その平均二乗根半径は大きくなり、その結果、反応断面積を実効的に大きくすることが予想される。実際、

Island of inversion 核を含む中性子過剰な Ne 同位体の中間エネルギーに対する実験データが、変形を考慮した理論解析により定量的に説明された。しかし、低エネルギー反応では、前述の解析では無視されていた分解、及び reorientation の効果が重要な役割を担う可能性が高い。理論を系統的なものへと拡張するためには、これらの効果を考慮することが必要不可欠である。
本研究は二重畳み込み模型を用い、その 2 核子間有効相互作用として、核子‐原子核間の光学ポ
テンシャルの構築に定評のあるメルボルンの g 行列を採用した。二重畳み込み模型で用いる入射・標的核の核子分布は、原子核の構造理論により構築されたものを用いる。特に、今回用いた反対称
化分子動力学法は、2 体の有効核力から出発し、原子核の構造に変形を仮定することなく変形を記述できる。これらの手法は調整パラメータを含まない。
本講演では、実験データと理論計算の比較によって、低エネルギー反応の反応断面積に対する原子核の変形の効果を議論する。さらに低エネルギー反応において無視できない可能性のある、分解及び reorientation の効果を評価し、報告する。

7

A-14

量子数射影の効率的手法と四面体変形核への適用
九大院理 A , Univ. of Strasbourg, IReSB

田上真伍A , 清水良文 A , J. DudekB

陽子と中性子という２種類の粒子から成る原子核は、粒子数がたかだか 300 の有限量子多体系であり、また典型的な時間スケールの短さから多くの場合に孤立系と見なせる。多くの原子核の状態を包括的に記述できる理論として、一般化された平均場理論 (Hartree-Fock-Bogoliubov 理論) があり、粒子数が十数から数百までの系に適用されている。自己無撞着に求められる平均場理論の解は系の持つ対称性 (回転対称性、大局的ゲージ不変性など) を一般には破るが、孤立した有限量子系である原子核の観測される状態ではこれらの対称性は破れない。よって、何らかの方法で平均場理論の解から対称性の回復した状態を求める必要があり、そのひとつが量子数射影法である。射影法において平均場理論の解は系の内部状態と見做され、観測される状態は内部状態に対称性を回復する集団的”回転運動”が加わったものであると理解される。
最先端の平均場理論が用いている模型空間に対し量子数射影を行うことは多大な労力を要するた
め、量子数射影を効率的に行うことが必要となる。また、現実的な原子核では、内部状態が一切の対称性、特に時間反転不変性を持たない場合が考え得る。そこで我々は量子数射影を任意の状態、さらには左右の内部状態が異なる場合に適用できるよう拡張した効率的な計算手法と、それを行う
数値計算プログラムを作成した。
近年の理論計算から存在が示唆されている、これまで調べられてこなかった新たな変形の一つに、パリティを破って非軸対称な正四面体型の変形がある。四面体変形をした原子核が一様回転している状態はほとんどの対称性を破るため、新しい手法により初めて量子数射影が適用できる。本
公演ではその一例を示す。

A-15

原子核の３軸非対称性の研究
九州大学

理学府

物理専攻

理論核物理研 A

藤岡雄大A , 田上真伍 A , 清水良

文A
変形した原子核の回転運動について、対称軸回りの回転は量子力学的に禁止されているため（そのような状態は位相の自由度しか違いがない）、軸対称な変形では原子核は対称軸に垂直な軸回りの一様な回転運動しかできない。これに対し、３軸非対称変形した原子核は３つの軸回りに回転できるために複雑な回転運動が可能になる。本公演では、このような３軸非対称に変形した原子核に特有な集団回転運動である「ウォブリング回転運動（Wobbling Motion）」を取り扱う。ウォブリ
ングとは歳差運動のような非一様な回転運動であり、近年 163
71 Lu において初めて初めて測定された。これに対し原子核が剛体のように回転しているとした巨視的理論による解析が行われたが未だ成功を納めておらず、微視的理論からの研究が望まれている。
微視的理論における原子核の回転とは、その平均場の回転として理解される。今回はこの平均
場を Woods − Saxon ポテンシャルに基づいた HFB 計算によって求める。ただし、この HFB 方程式は非線形であり自己無頓着に解を求めるため、解は系の Hamiltonian が持つ対称性を破ってしまう。しかし原子核は有限系であるため、観測される状態は必ず系の対称性を満たす状態である。よって、理論と実験を比較するためには何らかの方法で解の対称性を回復させる必要がある。今回の計算では角運動量射影法 (Projection) と呼ばれる方法を用いてこれを行う。
また、本公演ではこの HFB + Projection という手法を、３軸非対称変形と密接に関係する他の物理現象（カイラル２重項など）にも適用し、その結果を見る。

8

A-16

N=40 近傍な同位元素の殻模型による研究
福岡大理 A江口正人A , 田崎茂 A

N=40 近傍の Zn 同位元素と Ge 同位元素の構造についての研究成果を報告する．これらの原子
核のエネルギー準位構造をみてみると第 1 励起 2+ や第 1 励起 4+ は中性子数が増えるに従い励起エネルギーが低くなる傾向がみられる．ところが，第 1 励起 0+ のエネルギー準位は，N = 40 で低くなり N = 42，44 で高くなる特異な振る舞いが起こることがわかっている．この振る舞いが見られる N = 38，40，42，44 の原子核を対象にして研究を行った．
この領域をカバーする有効相互作用は本間さんたちによって開発されており，エネルギー準位構造が見事に再現されている．しかし，この計算では Ge 同位元素における第 1 励起 2+ の quadrupole moment の計算結果が実験値とは異なるという指摘がある．我々はより良い再現を得るには模型空間を拡張することが必要と考え，関数型の有効相互作用を使って計算を行った．講演ではエネルギー準位構造，第 1 励起 2+ の quadrupole moment，第 1 励起 2+ から 0+ への B(E2) について議論する予定で
ある．

9

会場 B
実験核物理, 宇宙線・宇宙物理領域

B-1

天体核反応測定のためのイオンチェンバー開発
九州大学理学府物理学専攻 A , 神戸大学理学研究科 BA

AA

三皷達輝A , 藤田訓裕 A ,A相良建至 , 山口裕幸 , 松田沙矢香 , 岩崎諒 , MariaTheodoraRosaryA , 劉盛
進 B , 寺西高 Aある。5MeV〜2MeV では、p と d の ∆E+E 分

九大原子核実験室では、天体ヘリウム燃焼の主反応である He( C, O)γ 反応の断面積

離でさえ容易でないが、重イオンの 16 O と 12 C測定を行っている。この測定は約 45 年間にわたでは非常に難しい。非常に薄い膜 (0.9µm)、低り世界中で行われてきたが、いまだに成功して

圧ガス (30-10 Torr) 中での放電、非常に小さい

4

16

12

16

この方式では世界トップの Ecm =1.5MeV まで

Signal と大きい Noise (低い S/N 比)、などで苦労してきた。Noise をあと数分の 1 に低減すれの測定に成功したが、目標は 0.7 MeV までの測ば、バックグランド問題が解決できそうである。

いない。我々はO を検出する方式を採用し、定である。この目標達成のため、検出する低エネルギー (5MeV〜2MeV) の 16 O とバックグラ
ンドの 12 C を識別する特殊イオンチェンバーを開発している。そのイオンチェンバーの構造 (下図左) と性能を報告する。

イオンチェンバー（ガスカウンター) でのエネルギー損失 ∆E と、その下流に置く SSD（半導体検出器) で残りのエネルギー E を測定する。同じ ∆E+E の 16 Oと 12 C で ∆E が異なることを利用して 16 O と
12C を識別し、12 C を除去する (下図右)。ここで問題は、全エネルギー ∆E+E が小さいことで

10

B-2

九州大学における AMS（加速器質量分析）システムの開発
九州大学理学府物理学専攻
AA

粒子物理学講座 AA

岡部貴浩A , 野呂哲夫 A , 坂口聡

A志 , 森川恒安 , 前田豊和 , 池谷康祐 , 衛藤晴彦 A , 桑田薫法 A , 田中淳平 A ,山足麻耶 A , 西山憲一 A

AMS (加速器質量分析) は、加速器を利用した超高感度の微量元素分析法である。試料中の放射性同位体である 14 C の濃度を正確に測定することによって試料の年代を決定でき、考古学など
で応用もされている。通常 14 C 年代測定では崩壊曲線を用いることにより試料の年代を決定するが、九大 AMS グループでは、1950〜1960 年代に行われた大気中核実験によって生じた大気中の14

C 濃度の急激な変化 (Bomb-Eﬀect) を利用することにより、現代試料を 1〜2 年の精度で測定することを目指している。必要な測定精度は 1 ％である。
々のこれまでの開発で、九大 AMS システムの測定精度自身は 1 ％レベルに達しているが、まだ測定の再現性が不十分なため、毎回の測定で確実にデータが得られる状況にはなっていない。このため安定性向上を目指して、タンデム加速器とビームラインの透過効率の再確認とパラメータ測定手段の見直しを行っている。その中で、AMS 専用イオン源から最下流の検出器に至るまでをいくつかのセクションに分けて、各セクションでのパラメータをユニークに設定する手法を確立すること
1 計算シミュレーションによるビームトランスポートの確立、°2 加速
が当面の目標である。また、°
3 新たなスリットやビューアーを入れるなど
器パラメータのモニタリングシステムの開発・拡張、°のビームラインの拡充を行っている。今後、これらの開発・改良によりビーム透過効率・安定性等の向上を行い、精度 1 ％の AMS 測定の確立を目指す。
、これまでの開発の経緯と今後の展望について述べる。

B-3

Ecm=1.5MeV 以下での 4 He+12 C → 16 O+γ反応測定における BG 除去
九州大学理学府物理学専攻 A , 神戸大学理学研究科物理学専攻 B 岩崎諒A , 藤田訓
裕 A , 相良建至 A , 山口祐幸 A , 松田沙矢香 A , 三鼓達輝 A , MariaTheodoraRosaryA ,劉盛進 B , 寺西高 A

九大では、星の一生を左右する Ecm=0.3MeVに成功した (下図左)。今開発中のイオンチェ

での 4He(12C,16O) γ反応全断面積を測定してンバーで BG を 3 桁低減できれば、0.7MeVいる。16O の共鳴が 0.3MeV 近くにあるため、まで測定でき 0.3MeV への外挿が可能になる。

できる限り 0.3MeV 近くまで実測する必要があるが、クーロン障壁のため断面積は極めて小さい。それ故 40 年前からの世界競争であるが未だに測定されていない。小さい断面積測定に1 ビーム量・標的量・検出効率・測定時間
は、°
2 バックグランド（BG)
を極限まで増やし、°を 1/10 以下にする、必要がある。
1 はほぼ解決した。°
2 は 12C による BG°
をあと 3 桁低減すれば良い所まで来た。BG
低減には、反跳粒子分析器、パルスビーム、

長時間チョッパーを考案し最適化し、BG 数/
ビーム個数を約 10-16 にして、1.5MeV 測定

11

B-4

天体核反応 4 He+12 C → 16 O+γからの 16 O の荷電分布
神戸大学理学研究科 A , 九州大学理学府物理学専攻 B
B

B

B

劉盛進A , 相良建至 B , 寺

B

西高 , 藤田訓裕 , 山口裕幸 , 松田沙失香 , 三鼓達輝 B , 岩崎諒 B , Maria T.

RosaryB , 櫻井誠 A
Abstract: The astrophysics nuclear reaction

tation is used to calculate the capture cross

12C+He–16O+gamma have been measuring
at Kyushu University Tandem accelerator. In
present work, equilibrium charge state distri-section. Thus, charge state distributions arecompared with previous experimental data.
0.5

butions have been calculated for 7.2MeV and
4.5MeV 16O projectiles passing though He

0.4

gas target. The calculation of charge state
distributions is performed by solving a set of
diﬀerential equations, which relate to charge

Theoryexperiment
Gaussian fitting

7.2 MeV
16O1+ + He

Fraction

0.3exchange between collision ion and target
atom. For Ionization cross section, calcula-

0.2

0.1

tions have been performed for single-electron
processes in the Plane Wave Born Approximation. And the Impact Parameter Represen-

0.0
0

2

4

6

8

Chareg stateB-5

pd 分解反応における Space Star Anomaly と今後の垂直面内実験
九州大学理学部物理学科 A , 九州大学理学府物理学専攻 B 大中貴惠A , 相良建至 B ,石橋和久 B , 木村駿太郎 B , 田中翔基 B , 前田裕史 A , 吉永拓実 A

3 核子系の反応 (散乱、分解、融合) では実験結果と理論計算で不一致があるが、その多くは 3 核子力に起因すると考えられている。しかし、低エネルギーでは 3 核子力の効果が小さいため、Nd 散
乱の Ay puzzle と Nd 分解反応の Space Star Anomaly は未だに原因不明である。特に Space Star
Anomaly は基本量である断面積の不一致なので、深刻な問題である。Space Star とは反応後の３核子が正三角形の頂点にあり (β=120 )、かつ正三角形とビーム軸が垂直 (α=90 ) である運動
学条件である。九大グループでは pd 分解反応実験を E=13MeV/A と 9.5MeV/A で行い、SpaceStar Anomaly が存在することつきとめた。また、Kln 大学データの大きな間違いを証明し、今年の実験で Star Anomaly のα依存性を再確認した。今回はこれまでの実験について報告し、今考えている垂直面内での実験計画（α=90

, β=0

12

〜180

）について述べる。

B-6

pd 分解反応における collinear 異常の探索
九州大学理学部物理学科 A , 九州大学理学府物理学専攻 B 前田裕史A , 相良建至 B ,石橋和久 B , 木村駿太郎 B , 田中翔基 B , 大中貴惠 A , 吉永拓実 A

pd 分解反応における Collinear 異常の探索

垂直平面 → 断面積異常が大か、小か？

を系

前田裕史、相良建至、石橋和久、木村駿太郎、

統的な実験で調べ、異常の特徴を把握して原因を究明する予定である。

Space Star 条件の他に、3 核子が一直線状に並ぶ Collinear 条件でも異常が起こる可能性があると以前から指摘さ田中翔基、大中貴惠、吉永拓実
九州大学・理物・理
九大少数系グループは、Ep=9.5 および 13れており、Collinear 条件下での実験が既にい

MeV での pd 分解反応断面積を長年にわたり系
統的に測定しており、最近約 15 パーセントのくつか行われているが、いずれも垂直平面内にSpace Star Anomaly(SSA) の存在を確定した。
SSA は原因の予想もついていない不思議な現象である。Space Star 条件では、分解反応後の3 核子がビーム軸に垂直な平面内で正三角形の頂点をなして遠ざかる。正三角形のなす平面がおける Collinear ではなかった。そこで我々は、
４．Collinear ＠垂直平面 → 断面積異常が大か、小か？ を調べる実験を最初に行うことにした。九大タンデム加速器で予備実験を行ったので、その実験方法と中間結果を報告する。

ビーム軸と垂直のときに異常が最大になるのがSSA であり、正三角形が垂直から傾くと異常が小さくなる事も既に確定した。すなわち、
１．正三角形＠垂直平面 → 断面積異常が大
２．正三角形＠斜め平面 → 断面積異常が小と判った。我々は今後、 ３．正三角形以外＠

B-7

粒子輸送計算コード PHITS による高速中性子検出のシミュレーショ
ン
宮崎大学大学院工学研究科 A , 宮崎大学工学部 BA

透 , 宮崎武

宮迫洋行A , 前田幸重 B , 齊藤B

大阪大学核物理研究センター (RCNP) では中

射中性子のエネルギーが低い領域では検出効率

性子検出器 NPOL3 を用いた実験が数多く行わの閾値依存性が大きい事などが明らかになった。

れている。NPOL3 は荷電粒子 veto 用の 0.5cm

6厚のプラスチックシンチレーター 1 面と、中性5子検出用の 5cm 厚のプラスチックシンチレー

旅弐

]

4

ター 2 面の計 3 面で構成される。検出効率は[

入射する中性子のエネルギーや、プラスチック

2

M

e

V

6

M

e

V

%

3

シンチレーターからの ADC 信号にかける閾値

0

M

e

V

1

4

M

e

V

1

8

M

e

V

1

2

などに依存する。そこで今回、粒子輸送コード

PHITS を用いて NPOL3 による 50〜400MeVの中性子検出のシミュレーションを行い、検10

出効率の依存性を調べた。グラフは閾値を 2〜

0

1

0

0

2

0

0

3

0

0

[

18MeV とした時の入射中性子エネルギーに対する検出効率のシミュレーション結果である。入

13

M

4

e

V

]

0

0

一般相対性理論の電磁気的重力理論による解釈

B-8

日本文理大学工学部機械電気工学科 A

竹本義夫A

((一般相対性理論と電磁気的重力理論との対比
))
√
2MG
1
0
0
＊ d ct = 1 − r dct ↔ dct、d r = √ 2M dr ↔ dr で対応している。
1−

一般相対性理論 ⇔ 電磁気的重力理論

Gr(A) 時空 (シュバルツシルト) ⇔(ミンコフスキー)
ds2 = −d0 ct2 + d0 r2 + r2 (sin2 θdφ2 + dθ2 ) ↔ ds2 = −dct2 + dr2 + r2 (sin2 θdφ2 + dθ2 )(B) 運動方程式
0

0

0

dr
d d ct( dτ ) = − √MG2M ( ddτr )( ddτct ) ↔ ddτct2 = − Mr2G ( dτ)( dct(1) dτdτ )r 2 1− r G√0dφ 2
MG dct 2
d d0 r
dθ 2
d2 r
1
dθ 2
2
(2) dτ( dτ ) = − √MG2M ( ddτct )2 + 1r 1 − 2Mr G {(r dτ) + (r sin θ dφdτ ) } ↔ dτ 2 = − r 2 ( dτ ) + r {(r dτ ) + (r sin θ dτ ) }r 2 1− r G
√
0
dφ
dφ
dφ
d
dθ
dθ
d
dθ
dθ
1 dr
=
(3) dτ(r dτ
) = − 1r 1 − 2Mr G ( ddτr )(r dτ) + cos θ dφdτ (r sin θ dτ ) ↔ dτ (r dτ ) (real) − r ( dτ )(r dτ ) + cos θ dτ (r sin θ dτ )
√
0
dφ
dφ
dφ
d
1
dθ
d
dr
dθ
= − 1r ( dτ(4) dτ
(r sin θ dφ
1 − 2Mr G ( ddτr )(r sin θ dφ)(r sin θ dφdτ ) = − rdτ ) − cos θ dτ (r dτ ) ↔ dτ (r sin θ dτ )dτ ) − cos θ dτ (r dτ )2(real)(C) 主方程式 (惑星・光の軌道を決定する)・
・赤道上
d 1r 2
d 1r 21
1
1 2 MG1
c2 C 21
c2 C021r√(√) = − 2 + 02
−
↔
(
)
=
(−
+ 2
MG − 2 )e
2M
M
2
2
G
G dΦ
−2
C
C
r
C
C
r
2MG dφ
−2
1
−
r
e
r
e
r
1− r
＊異なった二つの手法がほとんど同じ結果を導く。(式の違いは (3)(4) の虚部が補う)(詳しくは http://www.nbu.ac.jp/∼takemoto/genko.html)

B-9

電磁気的重力理論
熊本県 A

那須俊一郎A

１．日本文理大学の竹本教授は、電磁ポテンシャルの微分から、電磁場が発生し、その際、これまで知られていなかった電場の時間成分を伴うことを発見した。また、電磁ポテンシャルを２階微分すると、ダランベリアンを使った電磁場の方程式が現れ、電場の時間成分があるおかげで、人為的ないわゆるローレンツ条件は必要としないことを論じた。
２．竹本教授は、電磁場の発生メカニズムを重力に応用して、新しい重力理論「電磁気的重力理論」を提唱した。ここでは、この理論を理解しやすくするため電磁気でよくするように、時間変動がない場合と時間変動がある場合に分けて分析してみたい。特にファラデーの電磁誘導則が、重力場では、誘導重力場の発生という形でマッハの原理の説明に使うことができることを述べたい。
３．クライン・ゴルドン方程式・プロカ方程式と１の電磁場の方程式を比較すると、両者は同じ形をしていて前者が質量がある場合で、後者が質量がない場合に相当すると思われる。そこで、竹本の電磁場理論を質量がある場合に拡張し、質量をもつ光子（ベクトル場・スカラー場）を発生させることを考えてみたい。
４．同じ様に、２の重力場理論を質量がある場合に拡張し、質量をもつ重力子（ベクトル場・ス
カラー場）を発生させることを考えてみたい。

14

B-10

暗黒エネルギー
熊本大学 A

蓮尾陽A , 高橋慶太郎 A

宇宙の時間発展はアインシュタイン方程式で表現され、宇宙膨張の速さは宇宙を構成しているエネ
ルギーによって決まってくる。宇宙がバリオンや、ダークマターのような圧力ゼロの物質で支配されているとするならば、宇宙は減速膨張となる。また、宇宙定数が支配している場合、宇宙は加速膨張となる。現在、宇宙がどのように膨張しているかは、光度距離と赤方偏移の関係を測定する
ことで調べることができる。Ia 型超新星の絶対光度は光度曲線の形から精度よく推定できるため、
光度距離と赤方偏移の関係を調べる良い天体であり、その結果現在宇宙は加速的に膨張していることがわかった。つまり現在の宇宙は、宇宙定数のようなエネルギーに支配されていることを示している。この加速膨張をさせているエネルギーを一般的にダークエネルギーと呼ぶ。今回は、ダークエネルギーを仮定するに至った経緯と今後の課題について述べる。

B-11

Sgr A*における熱的・非熱的電子からの放射スペクトル
熊本大学自然科学研究科 A

馬場多聞A , 甲斐隆志 A , 荒井賢三 A

我々の銀河中心 (距離 8.4 ± 0.6kpc) には Sgr A∗ と呼ばれる超大質量ブラックホール (質量 4.0 × 106

M¯ ) が存在すると考えられ，多波長で精力的に観測が行われている．それらの観測から Sgr A∗ の
光度は他の銀河核より低い (Lbol ∼ 10−9 LEdd ) ことが分かっており，低光度活動銀河核に分類されている．Sgr A∗ の光度が低い原因は質量降着率が低い (Ṁ ≤ 10−7 M¯ yr−1 ) ためであると考えられている．
低光度活動銀河核では，光学的に薄く十分に放射が行われないため内部への移流が優勢になる移流優勢降着円盤や円盤内縁付近のジェットからの放射を観測していると考えられている．Sgr A∗ から直接ジェットは観測されていないが，スペクトルや偏光の特徴からその存在が示唆されている．
そこで本研究では，まず Narayan et al. (1995) により導出された自己相似解を基に，冷却過程
として内部への移流，シンクロトロン放射，制動放射及びそれらのコンプトン散乱を考慮した移流
優勢降着円盤モデルを構築した．円盤中では電子とイオンの質量差から加熱はイオン冷却は電子により行われるが，光学的に薄い場合イオンと電子は熱平衡にならないため，イオンと電子間に温度差が生じる 2 温度モデルを採用した．また円盤から降着するガスの一部はジェットとして噴出している．今回はジェット中でガスが等方的に断熱膨張するような玉ねぎ状のモデルを構築した．これ
らのモデルを Sgr A∗ に適応しスペクトルを計算した結果について考察する．また，電子の大部分
は熱的な分布をしていると考えられるが一部が非熱的な場合についても議論を行う．

15

B-12

降着円盤内のガス塊における分子形成熊本大学 自然科学研究科 A

富田美紀A , 荒井賢三 A

降着円盤内でガスの密度の高いところは自己重力により収縮する．そのガス塊中での分子形成を調べる．そのために, ガス塊をポリトロープ（力学平衡にあるガス球）としてモデルを構築した．
静水圧平衡の式と連続の式を用い, ρ = ρc θn (ρc は星の中心密度) として状態方程式を仮定することでポリトロープ指数 n の Lane-Emden 方程式が得られる．その際, 無次元変数 ξ(r ≡ αξ) を導入している．この式は,

1 d
ξ 2 dξ

(
)
2 dθ
ξ
= −θn
dξ

である．この Lane-Emden 方程式を n = 1.5 について解き, 得られた ξ と θ を用いて密度と温度の関係を得た．
また，分子反応ネットワークを用いる．これは 396 種の分子と 4605 の分子反応を含んでいるが，このうち 50 種の分子と 2820 の分子反応を利用する．反応率は UMIST データベース 2006 を用いる．初期組成として太陽組成を使用し，上記の Lane-Emden 方程式から得られた密度と温度を用いて分子反応を計算する．二体反応を考えるとき，i 種の分子または原子の個数比 Yi の時間変化は

∑
∑
dYi
=−
Dij ρNA Rij Yi Yj +Dkl ρNA Rkl Yk Yl
dt(ρ : ガスの密度，NA : アボガドロ数，Rij : 反応率)
ただし

{
Dij =

1
(i 6= j)
1/2 (i = j)

これを解いて分子形成を追う．

B-13

磁気駆動ジェットの MHD シミュレーション
熊本大学 自然科学研究科 A

出口真輔A , 小出眞路 A

銀河団コアにおいて、X 線放射により失わトが形成されることが確認できた（図参照）。

れるエネルギーはその周辺からのガスの流入

Cooling ﬂow 問題を考える前段階として、今回（Cooling ﬂow）により供給されていると考えはまずこのように駆動されたジェットの特性を示られてきた。しかし、観測されるべき Cooling

し、さらにジェットが周囲の環境にどのような影

ﬂow が確認されず、コアを暖める他の加熱源として AGN ジェットや熱伝導などが提案されて響を与えるかを数値計算結果をもとに議論する。
30

30

30

30

25

25

25

25

20

20

20

20

15

15

15

15

ρ

いる。M.Ruszkowski ら（2004）は AGN ジェッ

1.4

トによるモデルを取り上げ、ジェットのエネル

1.2

ギーとして熱エネルギーを直接与えて計算を1.0z行った。一方、我々は新たに磁場により駆動さ0.8

れるジェットを用いたモデルの検討を行ってい0.6

る。具体的には、境界条件で印加したポロイダ

10

10

10

10

5

5

5

5

0

0

0

0

0.4

ル磁場の磁気圧によりプラズマを加速、収束さ0.2

せてジェットを形成させる。宇宙流体数値シミュ

B0

レーション用統合ソフトウェア CANS を用いた

2

4

6

ｒ

8

10

2

4

6

8

10

2

4

6

8

10

2

4

6

8

10

ジェットが形成され、伝播していく様子。カラーは密度。矢印は速度。境界でトロイダル
磁場（B0）を与えている。左から、時間の時の図（時間の単位は。ここで、 は磁場が最大となる半径、は音速である）。

試計算によると上記の機構により自然とジェッ

16

0.0

B-14

Eﬀects of a New Triple-α Reaction on the S-process in Massive Stars
九州大学理学府 A , 熊本電波高専 BA章 , 藤本信一郎

菊池之宏A , 小野勝臣 A , 松尾康秀 A , 橋本正B

太陽質量の 10 倍を超える質量を持つ恒星にはヘリウム燃焼と炭素燃焼において中性子源があるため、
weak s-process と呼ばれる重元素合成過程が起きると考えられている。近年、Ogata et al.(2009)
によって新しい triple-α 反応率 (以下 OKK rate) が発表された。この反応率は恒星進化に関わる
温度付近で従来の反応率より数桁から数十桁大きい。Triple-α 反応は、進化における主要な元素である 12 C と 16 O に関わる重要な反応であり、OKK rate を用いた恒星進化計算並びに元素合成計算は従来の結果を変える可能性がある。本研究では星全体の質量が 25M¯ で中心に 8M¯ のコアを持つ恒星をモデルに、一次元静水圧平衡を仮定した比較的小さい核反応ネットワークで恒星進化計算を行い、その結果を用いて post-process によって大規模元素合成計算を炭素燃焼段階まで行った。得られた結果として、ヘリウム燃焼後には OKK rate を用いた場合に、従来の反応率を用いた場合に比べて s-process によって生成される元素の生成量は少なくなるが、炭素燃焼後ではどちらの元素を用いた場合でも大きな違いは見られなかった。よって、OKK rate が weak s-process に与える影響は少ないと考えられる。

B-15

降着円盤モデルにおける粘性規定
熊大院自然 A

甲斐隆志A , 荒井賢三 A

活動銀河の中心部には超大質量ブラックホールが存在し，その周りを高速回転しながら徐々に中心へ落下していくガスが降着円盤を形成していると考えられている。ガスがブラックホールへ降着していくためには自身の角運動量を失う必要があり，円盤内の乱流粘性が重要な役割を果たしているとされる。
乱流の動粘性係数は典型的な乱流渦の速度とサイズの積 ν ∼ vturb lturb で表すことができるが，それらを直接知ることは困難であり，標準円盤モデルに代表されるように (1) ν = αcs H ，もしくは (2) ν = αc2s /Ω (α, cs , H, Ω はそれぞれ粘性パラメータ，音速，円盤の半分の厚み，角速度) とする α モデルが用いられてきた。一方，(3) ν = βr2 Ω (β, r はそれぞれ粘性パラメータ，中心からの距離) とする β モデルも提案されている。これは差動回転する 2 つのシリンダー間におけるTaylor–Couette 流の実験結果とよく整合している。
本研究では，動粘性係数を (1) – (3) とした場合に降着円盤の構造にどのような影響を及ぼすのか調べた。中心ブラックホール質量 M = 3.9 × 107 M¯ ，質量降着率 Ṁ = 10−3 ṀEdd (ṀEdd は

Eddington 質量降着率) とし，α, β をそれぞれ 10−1 , 2 × 10−8 として数値計算を行った。その結果，自己重力優勢な領域において (2) と (3) の場合にほぼ同様の円盤構造が得られる一方，(1) の場合には構造は大きく異なることがわかった。しかしながらいずれの場合においても観測との不一致などがあり，満足のいく結果は得られなかった。これは円盤外縁部での降着円盤モデルにおいて粘性の詳細な理解が非常に重要であることを示している。

17

B-16

磁気リコネクションの MHD シミュレーション
熊本大学 自然科学研究科 A

瀬尾崇之A , 小出真路 A

非相対論的抵抗性電磁流体力学コードの二次元数値シミュレーションによって、x-y 平面上で x 軸に対称な反平行磁場を仮定し、更に縦磁場を含めた場合の磁気リコネクションを計算し、縦磁場の強さの違いによるアウトフロー速度やインフロー領域の速度の変化について調べたところ、非相対論では縦磁場によるそれらの顕著な違いは見られないという結果が得られたのでそれを示す。

18

会場 C
領域 1

C-1

量子ウォークの位相制御とエコー
佐賀大学 工学系研究科 物理科学専攻 AAA

隆 , 豊島耕一 , 平良豊

坂井大地A , 草場祥 A , 當間光 A , 遠藤A

量子ウォークは拡散が速いことや、干渉性があることで量子情報への応用が期待されている。１次元格子空間に一定間隔の格子点からなる系を考える。相互作用は隣接する格子点間のみとする。
v
格子間の相互作用は、ハミルトニアンとして Ĥ = ih̄ 2∆x(ẑ −1 − ẑ) と仮定する。ここで隣接サイト∑∞∑∞−1に移す演算子をẑ= k=−∞ |k + 1ihk| ẑ = k=−∞ |k − 1ihk| と表した。時刻t=0で原点から出発する量子ウォークは時間tに比例して拡散する。このハミルトニアンの解はベッセル関数を用いて表すことができる。量子ウォークの時間発展の途中に、パルス的な位相シフトを行なうと時間反転し元の状態にもどる。このことは位相シフトによって量子ウォークのダイナミクスを制御できることを示す。実験で確かめるためにドップラー効果の利用が考えられる。二重に周波数変調をかけてスペクトルを回復することを確かめ、そして、超音波のドップラー効果を用いてシュミレー
ションする方法を報告する。

19

C-2

拡張された Jaynes-Cummings モデルのゲルマン行列による定式化
九州工大工院 A , 九州工大学習教育センター B
治

前田智志A , 鎌田裕之 A , 岡本良B

2 準位原子と電磁場の相互作用を記述する Jaynes-Cummings モデルは、1963 年に発表され、原子と電磁場の相互作用を端的に表現している。当初は、TOY モデルと考えられたが、その後種々の現象を予言していることが分かった。現在では、量子コンピュータの物理的実現法の一つとしての共振器 QED など、さまざまな分野で研究されている。一方、複合量子系の中の対象系の力学
は、Lindblad 方程式により記述される。

2 準位系における Lindblad 方程式は、外部磁場中のスピンに対するブロッホ方程式と等価であることがわかっている。ブロッホ方程式において、エネルギー散逸と位相ダンピングが共存する下では、両者の間に密接な関係があることが経験的に知られていたが、 2 準位系の Lindblad 方程式
により証明されることが分かっている。
本研究では、3 準位系に拡張した Jaynes-Cummings モデルを取り上げる。このモデルでは、2種の光子の絡み合いも現れる。さらにこのモデルは、非線形 Kerr 媒質効果の起源として解釈することができるなど、その潜在的な可能性が高まっている。本報告では、2 光子間の非線形位相のずれの計算方法を紹介し、このモデルを SU(3) 群の生成子であるゲルマン行列を用いて表現し関連する散逸現象を議論したい。
参考文献

E. T. Jaynes and F. W. Cummings, Proc. IEEE 51, 89(1963).
M. A. Nielsen and I. L. Chuang, 量子コンピュータと量子通信ＩＩ, コロナ社, (2000).
木村元, 博士論文「有限準位量子開放系の状態空間と力学」, 早稲田大学大学院 理工学研究科,(2004)

C-3

金属への多価イオンビーム照射によるイオン衝撃光測定宮崎大学大学院工学研究科 A , 宮崎大学工学部 B

宮原一平A , 元田貴浩 A , 米倉麻

美 B , 宮房豪 B , 松田達郎 B
金属表面にイオンビームを衝突させると、光は、この２つのスペクトルが重なって計測されの放出が起こる。これは入射イオンによりスパッたため、計測したスペクトルの ﬁtting を行い、タリングされた粒子 (２次イオンあるいは中性それぞれのピーク面積を出して換算した。グラ原子)、あるいは金属表面のどちらかの励起されフより価数が増えると光量は減少傾向にある。

た原子から放出されたものである。この現象は発表ではこの減少した原因などについて考察をBLE(bombardment-induced light emission) と言われる。BLE がおこる詳しい過程はまだ十分

述べる。
6

.

0

0

E



0

9

.

0

0

E



0

9

.

0

0

E



0

9

.

0

0

E



0

9

に理解されていない。現在、宮崎大学では十数
5keV に加速した Ar イオンビームを金属標的に照射し、光の計測を行っている。今回は Ar1+ 、
Ar2+ 、Ar3+ のビームを Al 標的に照射し、光量の変化を計測した。結果は右のグラフの通り

n

4

i

o

/

t

y

i

s

n

3

t

e

3

9

3

9

4

[

n

m

]

[

n

m

]

n

i

n

t

である。縦軸は 1 衝突イオン当たりの測定光量

o

2

h

.

0

0

E



0

9

.

0

0

E



0

9

0

0

o

p

に換算している。ここで NIST Atomic Spectra
1

Data Base Lines Data によると、390[nm] 付近には 394.40058 [nm],396.15200[nm] の２つの強

0

.

0

0

E

+

1

度の大きい Al I のスペクトルがある。本実験で

20

2

3

6

C-4

電子衝突によるナトリウム原子の 4s-3p 脱励起過程
宮崎大学工学部 A

秋田健一A , 五十嵐明則 A , 大崎明彦 A

電子衝突により励起された原子の状態を表現するパラメータに Atomic collision parameters (ACPs)がある。この ACPs は、励起状態の磁気副準位 M に関する散乱振幅 fM と直接関係があり、実験
結果と理論モデルのより厳しいチェックを与えるのもである。ACPs の中でも特に興味が持たれるのは、S 状態と P 状態間の遷移における角運動量移行 L⊥ = (|f+1 |2 − |f−1 |2 )/(|f+1 |2 + |f−1 |2 ) の
電子散乱角依存性である。S → P 励起過程では、L⊥ は例外なく小角度において正の値、大角度において負の値となる。

Shurgalin ら [1] は、電子衝突によるナトリウム原子の 4s → 3p 脱励起に関する ACPs を初めて測定した。理論的には、収束緊密結合法 (CCC)[2] や擬状態を含めた R 行列法 (RMPS)[3] で計算がなされ、実験結果と良い一致であった。また、この脱励起過程に関する L⊥ は、小角度で負の値であった。RMPS の結果は、実験結果と良い一致を示しているが、どのような効果が重要なのかは報告されていない。
ナトリウム原子は、その原子核と L 殻までの 10 個の電子を 1 つの核と見なし、最外殻電子 1個のみが遷移過程に関わるとした一電子近似が適用できる。そこで我々は、一電子近似を行ったナトリウム原子の電子衝突による 4s → 3p 脱励起過程における角運動量移行 L⊥ を緊密結合法を用いて計算した。角運動量移行 L⊥ の解析において、微分断面積にも注目し、それらの散乱角による振る舞い、部分波や状態数による収束性を調べた。詳細は当日発表する。

C-5

水素分子の二重励起状態の計算
宮崎大学工学部 A

吉田篤史A , 五十嵐明則 A , 大崎明彦 A

水素分子の 2 電子励起状態（共鳴状態）は多くの物理現象を生み出す。これまで二重励起状態について、様々な理論計算や実験が行われてきている。２番目のイオン化しきい値（水素分子イオンの第１励起状態）に収斂する２電子励起 Rydberg 系列は Q１ 系列, ３番目のイオン化しきい値（水素分子イオンの第２励起状態）に収斂する２電子励起 Rydberg 系列は Q２ 系列と呼ばれている。実1,3
1
験研究の主な対象となった電子状態の対称性は、1,3 Σ+Πg,u , 1,3 ∆g,u である。1 Σ+g,u ,u , Πu は、水素分子の基底状態からの光で励起することができる。他の対称性は光による励起は禁止されるが、電子衝突で励起することができる。
理論計算においては、水素分子は電子相関を含んだ最も基本的な分子であり、精密計算がボルン・オッペンハイマー近似内で行えるので、これまで多くの計算が行われてきた。しかしながらそのほとんどは Q1 系列についてで、Q2 より高い系列については大規模計算が必要なことから、報告は非常に少ない。
我々は、ボルン・オッペンハイマー近似の範囲内で計算の改良を行い、高いエネルギー領域における水素分子の二重励起状態のエネルギーの計算を試みている。その計算手法や、他の計算結果と比較について報告する。

21

C-6

陽子衝突によるヘリウムからの 1 電子捕獲
宮崎大学工学部 A

五十嵐明則A , 大崎明彦 A

陽子とヘリウムの高エネルギー衝突での電子移行過程では、トーマス・プロセスという２段階衝突機構が重要となり、水素の角度分布は 0.47 mrad にピーク（トーマス・ピーク）を示す。Gudmundsson
等は、MeV 領域の陽子–へリウム衝突における 1 電子移行の水素原子散乱角についての微分断面積を計測し、トーマス・ピークに加え、0.75mrad 付近にもう一つピークを観測した。

Gulyás 等は、電子移行過程の断面積がイオン化過程のボルン近似を使ってうまく計算できることを、陽子–水素原子の場合に示している。その手法を陽子–へリウム衝突における 1 電子移行の断面積計算に適用した。計算の特徴としては、組み替え過程を直接過程のように扱えること、ボルン近似なので陽子とヘリウムの相互作用は１次摂動でのみ考慮されること、移行する電子と He+ イオンとの相互作用は無限次で考慮されること, トーマス・プロセスが考慮されることなどが挙げられる。
研究の目的は、ヘリウムの基底状態と電離状態の近似レベルを変えながら微分断面積を計算し、その角度依存性への影響を調べることである。

22

会場 D
領域 3

D-1

新しいカゴメ格子物質磁性体の創製と新奇磁性解明
佐賀大工学系研究科 A , 九大工 B , 東大物性研 C 藤原理賀A , 萩原雅人 A , 鄭旭光 A ,河江達也 B , 大原泰明 C

我々は、M2 (OH)3 X【M=Mn〜Cu;X=ハロゲン】フラストレーション物質群を系統的に研究してきた [1〜4]。その中で clinoatacamite

Cu2 (OH)3 Cl は反強磁性長距離秩序した後、低温で長距離秩序とスピン揺らぎの共存状態へ転移する特異量子磁性が観察された [1]。一部の

Cu を非磁性イオン Zn で選択置換したカゴメ格

図１：Co2(OH)3Cl 、Fe2(OH)3Clの三角格子面上の磁性イオンを
非磁性のMg2+イオンで完全置換したパーフェクトカゴメ格子。

子物質 ZnCu3 (OH)6 Cl2 ではスピン液体状態が報告された [5]。カゴメ格子物質の特異磁性は注目されているが、実在する物質はまだ少ない。
我々は Co2+ ,Fe2+ ,Mn2+ スピン系カゴメ格子物
質の創製を目指し、成功した。MgFe3 (OH)6 Cl2は母体物質 [3] より 1K 高い温度で反強磁性転
移し、MgCo3 (OH)6 Cl2 ではスピン液体状態が見られ、Heisenberg と Ising スピン系では劇的に異なる磁性を示した。詳細は当日報告する。

図２：中性子非弾性散乱の結果。5K以下で短距離相関とスピン揺らぎを示すスピン液体状態（図中矢印）が出現した。
[1] X.G. Zheng et al., PRL. 95, 057201 (2005).[2] X.G. Zheng et al., PRL. 97,
247204. (2006).[3] M. Fujihala et al., PRB 82, 024425 (2010). [3] M. Hagihala etal., PRB 82, 214424 (2010).[5] P. Mendels et al.,PRL 98 077204 (2007).

23

新しいハイゼンベルグスピンカゴメ格子物質 MgMn3 (OH)6 Cl2 の創製と磁性解明D-2

佐賀大理工 A , 佐賀大工学系研究科 B , 九大工 C 吉永征矢A , 藤原理賀 B , 鄭旭光 B ,河江達也 C佐賀大グループは、3d 磁気イオンからなるM 2 (OH)3 X 【M=Fe,Co,Ni,Cu ; X=Cl,Br】フラストレーション物質群を研究してきた [15]。その中で四面体構造を持つ物質では磁性
イオンが歪みのないパーフェクトカゴメ格子
面と三角格子面を成す。三角格子サイトに非磁性イオンである Mg2+ を選択置換することで歪みのないパーフェクトカゴメ格子の創製に成功した。これまでに MgCo3 (OH)6 Cl2 、

0.25

MgFe3 (OH)6 Cl2 の創製に成功し、今回は新たに MgMn3 (OH)6 Cl2 の創製に成功した。構造

50

-1

-1

χ (emu Oe mol )古典的ハイゼンベルグスピンのモデル物質であることがわかった。TN =8K

40
0.15

H=1T
0

5

10

15

20

25

30

C = 9.59
θ cw= -46.14µ eff = 5.60.050

で反強磁性が見られ、母体物質 [3] よりも約5K 転移温度が上昇した。詳細は当日報告する。

0.0

30

35

0.10

0

50

100

150

200

1/χ

理想的な Mn60

0.20

解析結果から site disorder はわずか 2%であり、
2+

図1：MgMn3(OH)6Cl2の結晶構造。Mn2+イオンが歪みのないパーフェクトカゴメ格子を形成している。

20
10
0
300

250

Temperature (K)

図2：磁化率測定の結果。TN = 8Kで反強磁性相転移が見られる。
[1] X.G. Zheng et al., PRL. 95, 057201 (2005).[2] X.G. Zheng et al., PRL. 97, 247204.
(2006).[3] M. Hagihala et al. Condens. Matter 19, 145281 (2007).[4] M. Fujihala etal., PRB 82, 024425 (2010). [5] M. Hagihala et al., PRB 82, 214424 (2010).

D-3

新しい量子磁性物質 Cu(OH)Cl の新奇磁性
佐賀大学大学院工学系研究科 A , 九州大学工学研究院 B

北島成人A , 藤原理賀 A ,鄭旭光 A , 河江達也 B
我々は、3d 磁気イオンからなる M 2 (OH)3 X[M=Cu,Ni,Co,Fe,Mn X=Cl,Br] 物質群の幾何学的フラストレーションを研究しており、い

Cu
Cl
O

くつかの物質において特異な磁気状態が存在することを発見した [1][2][3][4]。本研究では、

M2 (OH)3 X と同じ水酸化ハロゲン化物であり磁性イオンが図１の様な三角格子を形成する

図1

Cu(OH)Cl に着目し、創製及び単結晶育成と磁性測定を行った。磁化率と比熱測定からフラストレーションが存在し、TN = 12 K でCu(OH)Clにおける三角格子構造
1000

-3

3.75 10

ZFC-FC (H=10 kOe)

また、比熱で T = 4 K に異常があり、磁化

-3

600

1/χ

反強磁性転移することが分かった（図２） 。

χ ( emu mol-1Oe-1)

800
3 10

-3

2.25 10率も異常上昇を示し、低温で新奇量子磁性の

400
200

-3

1.5 10

可能性を示唆した。更に磁気転移と同時に誘電率異常も観察され、磁気秩序と強誘電秩序

θ cw = − 9 0 .4 Κ
0が共存するマルチフェロの可能性が考えられる。

50

100

150

200

図２

磁化率測定の結果[1]X.G.Zheng, et al. PRL. 95, 057201 (2005)[2]X.G.Zheng, et al. PRL. 97, 247204 (2006)[3]M.Hagihala, et al. PRB. 82, 214424 (2010)[4]M.Fujihala, et al. PRB. 82, 024425 (2010)

24

250

Temperature (K)

0
300

D-4

異形体構造を持つパイロクロア型格子反強磁性体 Cu2 (OH)3 Cl の磁
場中比熱測定九大院工 A , 佐賀大理工 B

諸冨大樹A , 稲垣祐次 A , 河江達也 A , 藤原理賀 B , 萩原

雅人 B , 鄭旭光 B

Cu2 (OH)3 Cl は 異 な る 複 数 の 結 晶 構
造 を 持 つ 異 形 体 で あ り、そ の 中 の 一
種 atacamite は Cu2+ が頂点共有型の四面体構造を取る S = 1/2 量子スピン系フラスト
レート磁性体である。TN = 9K で反強磁性

6転移する一方、ミュオンによる測定では TN

5

C (J/K mol)以下では長距離秩序を示す信号が見られないことが報告され興味深い振る舞いを示している。図 1 に atacamite の磁場中比熱測定の結果を示すが、ゼロ磁場では T = 8K でピーク

432が見られ、またその磁場依存性は非常に小さ

1

く、スピンの強い揺らぎを示唆している。当

0

0T
1T
3T
5T

0

5

日では他の測定結果や clinoatacamite との比較などから atacamite の磁性について発表する。

D-5

10

15

T (K)
図1 atacamite 比熱磁場依存性

クロミック化合物 CoMoO4 の磁気的性質
九大理 A , 九大院理 B , 東大物性研 C

福井博章A , 久保克隆 B , 三田稔 B , 浅野貴

行 B , 和田裕文 B , 松尾晶 C , 佐藤卓 C , 金道浩一 C
外部からの刺激 (温度、圧力など) によってを期待し、磁化の温度依存性及び磁場依存性の測定を行ったので報告する。

可逆的に結晶の色が変化するクロミズムの性質を有するクロミック化合物の磁気的性質に注目

下 図 は 、今 回 合 成 し た CoMoO4 の 粉している。これまで、サーモクロミズムとピエ

末 試 料 に お け る 低 温 相 (α-CoMoO4 ) とゾクロミズムの両者の性質を有するモリブデン

高温相

酸銅 (CuMoO4 ) の磁気的性質の研究を行った(α-CoMoO4 ) の 結 晶 の 色 の 様 子 で あ る 。

(β-CoMoO4 )、更 に 圧 力 印 加 後ところ、クロミズムの起源である構造相転移に!-CoMoO4

起因する大きな磁気温度履歴現象の観測に成功Pした。
今回報告するモリブデン酸コバルト(CoMoO4 ) は、最近、熱膨張と光学的な測定により −40◦ C(233K) と 450◦ C(723K) において構造の変化に起因するサーモクロミズム現象が報告されている。また、圧力印加に伴うピエゾクロミズムも報告されている。そこで、

CoMoO4 についても CuMoO4 と同様にクロミ
ズムに伴う磁気的性質の変化が観測されること!-CoMoO4

25"-CoMoO4

TD-7

1GHz レベルの超音波ひずみ印加時における Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 Ox の磁気測定
九工大工 A

信清翔A , 長野琢磨 A , 鶴田一樹 A , 美藤正樹 A , 出口博之 A , 高木精志A
我々はこれまでの研究で、圧電セラミック発振子と SQUID 磁束計 MPMS を融合させることで、超音波の力学的弾性ひずみによる磁気秩序形成の操作を提案してきた。しかし、現状は 1MHz 素子と 70MHz 素子による超音波ひずみ効果の確認までしか至っていなかった。
そこで、本研究では超音波ひずみの周波数領域を 1GHz レベルまで拡大したシステムの確立を目的とし、その効果を検証するために対象物質として Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 Ox (Tc = 109 K) を用意した。
発振子には共鳴周波数が 868MHz の SAW(表面弾性波) デバイスを用いた。しかし、この素子には
以下のようないくつかの問題点が存在する。(1) 素子自体が、無視できない大きさの磁気モーメン
トを持つためバックグラウンドが非常に大きい。(2) 素子に印加する高周波電圧を大きくすることによる SQUID のチューニングの低下。(3) 共鳴周波数を特定しにくい。
それらの解決策として、素子のグラウンド端子を接地することは重要である。
現在 SAW デバイスによる超音波ひずみ印加技術と、MPMS による磁気測定技術の融合にひとまず成功したと言える状況にある。当日は、Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 Ox 及び MgB2 1GHz レベルの超音波
ひずみ効果の結果を報告する。

D-8

ダイヤモンドアンビルセルを用いた高圧力下磁気測定システムの開発九州工業大学工 A
高木精志

池田成輝A , 山口修平 A , 長野琢磨 A , 美藤正樹 A , 出口博之 A ,A

我々の研究室では、SQUID 磁束計 MPMS と “ダイヤモンドアンビルセル (DAC)” を用いた高圧力
下磁気測定を行っている。そこでの DAC にセットされる測定試料はたかだか数十 µg であり、その微弱な磁気信号を検出する際、交流磁気測定が威力を発揮する。しかし、広い温度域にまたがる
磁気信号を検出する場合、DAC に用いられている CuBe の信号によって、その測定したい信号がマスクされてしまうことがある。そのような場合、直流磁気測定で対応せざるを得ない。しかし、そこでは試料を検出コイルシステムの中で動かす (以下 sample-moving) 必要があり、実はこの方式が測定限界を設けてしまう。そこで、sample-moving を必要としない高圧力下磁気測定システムの開発を目標とした。SQUID には MPMS に採用されている rf-SQUID ではなく、ドリフトの小さい “dc-SQUID” を採用した。また、検出する磁化を大きくするために “超伝導マグネット” を搭載した。超伝導マグネットは磁気シールドの役割も果たす。また、検出コイルを液体 4 He 中に置くことで、4.2 K から室温までを測定温度域とした。すべての機器は LabVIEW によって制御され、測定した SQUID 電圧は多数回サンプリングされたのち、その中央値を評価値とした。当日は、測定試料に MgB2 を用いたときの MPMS を用いたシステムとの性能比較を行う予定である。

26

D-9

3GPa までの高圧力下における酸素分子の磁化率測定
九工大工 A志

山口修平A , 池田成輝 A , 鶴田英樹 A , 美藤正樹 A , 出口博之 A , 高木精A1774 年に酸素が発見されて以来、X 線回折、光学測定、中性子回折、ラマン分光法、赤外線吸収、電気抵抗などの測定方法によって、高圧力下における酸素の物性は詳細に研究されてきた。酸素分子は、圧力・温度相図の中に 6 つの固体相を有し、その相転移現象を研究する上で圧力は重要なパラメータである。磁化率測定においては、1982 年に Meier らによって、圧力 P = 0.8 GPa までの相転移温度追跡が報告されているのが最後である [1]。電気抵抗測定では、P = 125 GPa までの測定が行われているのに対し、磁化率測定の圧力範囲は極めて狭い。そこで、我々は、P = 10 GPaまでの高圧力下磁化率測定を行うためのシステム作りを行った。液体酸素を液体窒素温度でダイヤ
モンドアンビルセル (DAC) に封入し、そこで適当な圧力を印加した後、室温環境下に DAC を取りだし、圧力検定を行う。圧力はルビー蛍光法によって調べられた。現在、P = 3 GPa までにおいて β − γ 転移の観測に成功している。

[1]R.J. Meier et al ., J. Phys. C : Solid State Phys. 15 (1982) 1015.

D-10

SQUID をベースとした交流磁化率測定周波数領域の拡大
九工大工 A , 日本カンタム・デザイン (株)B

IZZAT NUR LAILAA , 才所誠也 A ,国吉努 A , 美藤正樹 A , 高木精志 A , 出口博之 A , 大田剛司 B
交流磁化率測定は、緩和挙動を示す磁性体の挙動を調べるために今や必要不可欠である。様々な緩和現象を研究対象とするために、ひとつの装置で幅広い周波数域 ( f ) での交流磁化率測定を可能にしておきたい。今日、世界規模で普及している交流磁化率測定装置は SQUID 方式と電磁誘導方式に分けられる。Quantum Design 社は SQUID 方式 MPMS( 0.1 Hz ≦ f ≦ 1.5 kHz) と電磁誘導方式 PPMS(10 Hz ≦ f ≦ 10 kHz) の両方を市場提供しており、多くの物性科学者によって使用されている。しかし、一研究室で両装置を所有することは容易ではない。そこで、我々は MPMSの測定可能周波数の上限を PPMS の周波数 10kHz に拡大することを目指した技術開発を行っている。
まず問題にすべきは、SQUID 用アンプの周波数特性が高周波数域で低下することである。これを補うために、既存の A/D 変換器 (分解能 12bit) を音響用の A/D 変換器 (分解能 24bit) に切り替えた。
また、交流磁場発生用の信号発信器の制御に任意性を持たせるために LabVIEW で制御できる発信を用いた。その段階で、14kHz までの動作確認に成功したが、装置固有のバックグラウンドが大きく、アナログ信号段階でそれを排除する必要があった。現在は、LabVIEW の中で signal nullingを実施するシステムと MPMS の制御システムを並行して動作させることでこの問題を解決している。この装置の利点は、ひとつの装置で幅広い周波数領域の測定が可能であること、LabVIEW 上
で波形データの数を任意に設定できるため、高調波解析に向いていることなどである。現在、複素フーリエ変換による解析値に物理的意味を持たせるために交流磁場に対する位相差の観測精度を向上させるべくシステムの改良を行っている。

27

D-11

反強磁性体 CoCl2 ·2H2 O の中の Mn 不純物の揺らぎ
福岡工業大学 A

藤川卓哉A , 善明和子 A , 久保英範 A

CoCl2・2H2 O と MnCl2・2H2 O は C 面内および C 軸方向の交換相互作用が競合しており、この混晶 Co1−x Mnx Cl2・2H2 O は広い濃度領域の低温部にリエントラントスピングラス相が存在する。NMR の測定により、リエントラント
スピングラス相では Co-型 AF、Mn-型 AF、ス
ピングラス状態が混在する事が示された。今回
我々は Co-型 AF 領域におけるプロトン NMRの温度変化の測定から、この混晶の AF 相におけるスピン構造の変化を考察する。x = 0.05、ゼロ磁場での NMR スペクトルには 18MHz 付
近にメインライン、24MHz 付近にサテライト
ラインが観測されるが、それぞれのラインは単純なガウス型のラインではない。図はサテライ
トラインの温度変化である。温度の上昇に伴い、高周波側の膨らみが減少していくのが分かる。メインラインについても同様の変化が観測される。これは Co-型 AF 状態の中にある Mn
原子のスピンの揺らぎによるものと思われる。

D-12

強磁場 X 線回折実験による Mn1.8 Co0.2 Sb の磁場中結晶評価
鹿児島大学大学院理工学研究科 A , 東北大学金属材料研究所 B
大輔 A , 廣井政彦 A , 三井好古 B , 高橋弘紀 B , 小山佳一 A

近年、磁場によって磁気一次相転移を制御し、機能性を発現させることが注目されている、正方晶 Cu2 Sb 型構造を持つ Mn1.8 Co0.2 Sb は、温度低下に伴い、フェリ磁性 (FRI) −反強磁性(AFM) 一次磁気相転移を生じる。今回我々は、この物質の磁場中結晶特性評価を目的に、東北大金研強磁場センターの強磁場 X 線装置を用いて磁場 0 − 5 T、温度 10 − 300 K においてMn1.8 Co0.2 Sb の構造特性について調べた。図に X 線回折パターンの温度依存性を示す。(a)ゼロ磁場中冷却 (ZFC) において 150 K までは

FRI 相の回折ピークのみであるが、100 K 以
下では AFM 相の回折ピークのみである。(b)
磁場中冷却 (FCC-5T) において 110 K までは

FRI 相の回折ピークのみであるが、10 K において FRI 相と AFM 相の二相共存状態であった。
得られた結果は、磁気一次相転移に伴う構造変化も磁場によって抑制されることを示している。

28

折橋広樹A , 満永

D-13

Mn2 Sb1−x Gex の磁気特性
鹿児島大学大学院理工学研究科 A , 東京大学物性研究所 B 島田大輔A , 折橋広樹 A ,満永大輔 A , 伊藤昌和 A , 廣井政彦 A , 松林和幸 B , 上床美也 B , 小山佳一 Aの拡大は観測されなかった。講演では印加磁場

Mn2 Sb は Cu2 Sb 型の正方晶で、550 K 以
下でフェリ磁性である。Mn を Co で置換しの違いによる効果等を含め報告する予定である。

た Mn1.85 Co0.15 Sb は磁気相転移温度 Tt(〜150

K) でフェリ磁性 (FRI) から反強磁性 (AFM)
へ一次相転移が起こり、それに伴い電気抵抗の変化や結晶の歪みが観測されている。さらに、この物質では磁場印加による相転移の抑制効果が見出されている。一方、Mn2 Sb でも Sb を他の元素で置換した Mn2 Sb1−x Gex は温度低下に伴い、Tt〜200 K で FRI から AFM に一次相転移する。しかし、この物質について磁場による相転移抑制効果の関係は明らかにされていない。本研究の目的は Mn2 Sb1−x Gex の磁場印
加による磁気相転移の振る舞いを調べることである。右図は Mn2 Sb0.92 Ge0.08 の磁化測定のグラフである。5 T の磁場中での転移温度は零磁場に比べて 25 K 程度減少している。しかし

Co の置換系と比べ相転移に伴うヒステリシス

D-14

MnBi の強磁場中示差熱分析
鹿児島大理 A , 東北大金研 B , NHMFLC 小山佳一A , 三井好古 B , 池原佑基 B , E.S.

ChoiC , E. PalmC
MnBi は 温 度 Tt（=630K）で 、強 磁 性 体
MnBi →常磁性 Mn1.08Bi ＋液体 Bi に分解し、強磁性が消失する。我々は、MnBi の強磁場中の分解・凝固過程を明らかにするため、世界最高定
常強磁場下で熱分析ができる装置を製作した。
この装置を東北大金研および米国強磁場研究所のハイブリッドマグネットに組み込み、MnBiについて最大 45T までの強磁場中示差熱分析(HF-DTA) に成功した。図に HF-DTA の結果を示す。Bi の融点 TmBi は磁場によって変化しない。しかし、Tt は 45T 磁場印加によって 714Kに達する。45T までの実験によって、Mn1.08Bi→ Mn+Bi(液体) の分解温度 TmHTP も強磁
場 に よ り 上 昇 す る こ と を 見 出 し た 。本 研 究の一部は科研費（22360285）を受けている。

29

D-15

Ru2 CrSi の物性について
鹿児島大学理工学研究科 A

内田かおりA , 廣井政彦 A , 伊藤昌和 A , 重田出 A

近年，バンド構造計算によりホイスラー化合物 Ru2−x Fex CrSi がハーフメタルか，それに近0.005作製した Fe-rich の試料はその候補である事がわかった。一方，Ru-rich の Ru1.9 Fe0.1 CrSi では，
スピングラス的振る舞いが見られる事を我々は報告してきた。また，最近 Ru2 CrSi が比熱と磁ρ ( Ω* cm )い高いスピン分極率をもつと予想され，実際に

0.004
0.003

TN

0.002

化率から TN = 13 K で反強磁性転移を示す事0.001がわかった。したがって，本研究では，さらに

00

Ru2 CrSi の物性について調べるために，アニー
ル前とアニール後の試料の電気抵抗と磁化率をRu2CrSi ( anneal )

100

200

300

Temp ( K )測定した。図は，アニール後の試料の電気抵抗率の温度変化を示す。13 K 付近で折れ曲がりが見られる。これは，磁化や比熱のピークと一致する事から，反強磁性転移によるものと考えられる。
また，アニールによる物性の変化はなかった。

D-16

Mn1−x Fex P1−y Siy の磁性と磁気熱量効果
九大理 A , 九大院理 B

高原剛A , 片桐高大 B , 和田裕文 B

近年、新しい冷凍技術として磁気熱量効果
を原理とする磁気冷凍が注目されている。我々は巨大磁気熱量効果を示す物質の一つとして、一次転移を示す (Mn,Fe)2 (P,Si) に注目して研究を進めてきた。この化合物に関して様々な組成の下で物性の測定を行なっているが、今
Mn Fe P Si

回の発表では P: Si を固定し Fe の比率が高y1-y 0.6

0.4

150

い (x ≧ 1.0) 化合物の物性を報告する予定でy=1.2ある。試料は熱処理の仕方で転移点、温度ヒ

y=1.0

ステリシスが変化するが、試料はすべて 1100
100

M (emu/g)℃で 5 時間保持した後、850 ℃で 50 時間保持、そして炉冷、という熱処理をしている。これは、650 ℃で 50 時間保持よりも 850 ℃の50方が再現性が取れるためである。また、現時点で分かっていることは、Fe を増やしていくと転移点が上昇していくことや、格子の体積0150が減少していく傾向があることなどがある。
図は x=1.0,1.2 の磁化-温度曲線である。より細かい組成依存性、考察などは会場にて述べる。

30

200

250

T (K)

300

350

D-17

Ni ナノサイズ接点における近藤効果の探究
九大院工 A , 金沢大教育 B , 九大稲盛フロンティアセンター C
A

A

A

A

家永紘一郎A , 酒井A

純也 , 横田智彦 , 中島尚也 , 稲垣祐次 , 河江達也 , 辻井宏之 B , 木村崇 C
近年、強磁性金属 (Fe,Co,Ni) 単原子接点の微分伝導度測定において近藤効果に由来する Fano 共鳴が報告されいる [1] 。この報告は強磁性金属において原子サイズレベルではスピン自由度が復活することを示唆しており、サイズの微小化によって現れる新しい現象であると言える。だが一般的に強磁性相互作用と近藤効果は相反する効果であるため、今回我々は強磁性相互作用と近藤効果の関係について探求するべく、極低温下においてバルク強磁性が復活していると期待されるナノサイズ
領域から１原子接点領域まで連続して微分伝導度測定を行った。
実験試料として Ni を用いた。実験方法としてはピエゾ制御により接点径の自在変化が可能である MCBJ 法を用い、極低温・高真空を組み合わせ熱流入と表面酸化を防ぐことで、接点の数時間のキープを可能とした。
実験の結果、単原子接点から接点径が数ナノメートルの領域まで Fano 共鳴が観測出来ることが分かった。本講演ではこの結果に加え、磁場の印加の効果など一連の結果を報告する。

[1]M. Reyes Calvo et al Nature 458, 1150(2009)

D-18

Pd ナノサイズ接点における電気伝導測定
九大院工 A , 金沢大教育 B , 九大稲盛フロンティアセンター C

中島尚也A , 酒井純

也 A , 横田智彦 A , 家永紘一郎 A , 稲垣祐次 A , 河江達也 A , 辻井宏之 B , 木村崇 C
我々は前回、強磁性金属である Ni の数原子の講演では接点径を変化させた結果を含め、一接点における近藤効果について報告した。こ連の実験結果について報告する。

のことは試料を微小化することで、バルクで[1]T. Shinohara et al ., Phys. Rev. Lett. 91, 197201 (2003)

は観測されなかったミクロ由来の物性が発現することを示している。ミクロ由来の物性発現の例として、Pd の超微粒子において強磁性が出現するという報告もされている [1] 。そこで今回は Ni と同族の Pd に注目し、4.2K 真空中で Pd ナノサイズ接点の磁場中電気伝導測定を行った。
接点作製法には MCBJ 法を用い、この方法
ではピエゾ素子により接点径の自在制御が可能である。図は接点抵抗が 40Ω付近のサイズにて、磁場を±120Oe の範囲で変化させた抵抗測定
結果であり、磁気抵抗効果が観測された。今回

31

D-19

エレクトロマイグレーション法による Ni ナノサイズ接点の電気伝導測定
九大院工 A , 金沢大教育 B , 九大稲盛フロンティアセンター C

酒井純也A , 横田智

彦 A , 中島尚也 A , 家永紘一郎 A , 稲垣祐次 A , 河江達也 A , 辻井宏之 B , 野々口誠
二 C , 木村崇 C
我々のグループは今回の講演で、MCBJ 法

え、真空中・He ガス中での比較を行った。本により作製した強磁性金属 Ni の数ナノサイズ

講演ではこれらの結果に加え、数ナノサイズ

接点における近藤効果を報告しており、強磁性接点における電気伝導度測定の結果を報告する。

相互作用と近藤効果の関係についてさらなる探SEM画像求が必要である。しかし MCBJ 法では磁場・温度・圧力等の外部パラメータの変動に対し接点の維持が困難である。そこで機械的強度の高い数ナノサイズ接点を得るため、高電圧を印加することで試料を破断させる EM 法に着目し、～70nm制御条件を探求した。

EM 法 に お い て は 電 圧 の 局 所 的 印 加 (数100mV) が必要なため、試料として電子線リ
ソグラフィーにより作製した最小幅 100nm のくびれを持つ Ni パターンを用いた (挿入図)。
実験条件として、室温下・極低温下の比較に加D-21

メタ磁性的挙動を示す有機ラジカル弱強磁性体の圧力効果
九州工大 A , Dep. of Chem., Univ. of WaterlooB
樹 A , Richard T. OakleyB , 出口博之 A , 高木精志 A

有機ラジカル弱強磁性体である C12 H5 N2 OS4は、メタ磁性的挙動を示しており、我々は同誘導体の強磁性体との対比という視点より注目している。空間群は P21 21 21 であり、a 軸方向に

180 °ごとに分子が回転する型で積層し、a 軸方向には強磁性相互作用 (J) が働く。その強磁性
鎖間には反強磁性相互作用 (J ) が働き、鎖間のスピンどうしは 180 °よりわずかにずれていると考えられている。[1] そこで我々は、この物質に圧力を印加し J を増大させ、一方、Jを抑圧することで強磁性状態への転移を期待した。図 1 に、ネール温度 T N の圧力依存性を示すが、加圧により TN が減少している。これは、静水圧力下では 3kbar 付近を境に J が大きく減少することを示唆している。[1] Xin

Yu et al., Chem.Commun., 47 (2011) 55-4657

32

山口洋A , 才所誠也 A , 美藤正会場 E
領域 5, 6, 13

E-1

第一原理分子動力学法による液体 AsS の圧力誘起構造変化
熊大院自然 A大村訓史A , 下條冬樹 A
における共有結合について議論する。

液体 AsS や液体 Se に代表される液体カルコ
ゲン系は、加圧に伴い金属化することが知ら

1. S. Ohmura, et al., PRB 83 134206 (2011)

れている。しかしながら、その詳細なメカニズ
ム、金属化した後の性質についてはあまり知ら

P (GPa)

れていない。これまでに我々は、第一原理分子6

動力学法を用いて、液体 Se の加圧に伴う金属化の詳細なメカニズムを解明した。1 我々の計05d α (10-9 m /s)

10.0

20.0

Metallic

42ていることが分かった。このような結果をうけ

5.0

As
S

算によって、液体 Se の金属相には鎖構造の名残、つまり、共有結合の名残が局所的に存在し

2.0

1.0

て今回、分子性液体の液体 AsS について、第一原理分子動力学シミュレーションを行い、加圧に伴う金属化のメカニズムを詳細に調べた。図32は、計算から得られた拡散係数の圧力依存性である。この図から、金属化が起こった後に、拡1

散係数が圧力と共に上昇しているのが分かる。
これは、液体 SiO2 などの共有結合性液体に見0られる性質であり、液体 AsS の金属相にも共

1

0.9

0.8

0.7

V/V0

有結合が存在している証拠である。講演では液体 AsS の金属化のメカニズムに加え、金属相

33

0.6

0.5

E-2

液体 GeTe 混合系の動的性質の圧力依存性
熊大院自然 A , 熊大学生支援部 B

高良明英A,B , 大村訓史 A , 下條冬樹 A

A7 的な局所構造を持つ V 族や IV-VI 族混合系液体の静的・動的性質と局所構造の関係を明らかにする目的で、これまで多くの実験的・理論的研究が行われている。これまでに我々は第一原理分子動力学法を用いて、液体 GeTe 混合系における Ge 原子、Te 原子の平均二乗変
位 (MSD) の傾きに大きな差が生じることを報告した。今回、我々は液体 Gex Te1−x 混合系(x=0.15, 0.25, 0.33, 0.5) に対して第一原理分子
動力学法に基づく計算機シミュレーションを行
い、動的性質の圧力および組成依存性について
詳しく調べた。図は Ge15%と 50%組成における1000 K での拡散係数 DGe 、DTe の圧力依存性を示している。圧力の増加に伴って拡散係数が減
少していくが、特に 50%では Te の拡散係数の減少が大きく、拡散係数に差が生じていることがわかる。講演では、動的性質の圧力・組成依存性について、構造変化等と関連づけて議論する。

E-3

Theoretical analysis of the physical properties of ion conducting
polymers
Grad.Sch.Sci.Tech., Kumamoto Univ.A

SaharaA , 安仁屋勝 A

Recently, the temperature dependence of the viscosity of trehalose-water-lithium iodide system
has been investigated by the means of the Bond Strength-Coordination Number Fluctuation(BSCNF) model, which has been found to reproduce perfectly the VTF behavior. The resultof the analysis indicated that the viscosity of the system is controlled by the connectivity ofthe structural units of trehalose molecules. This ﬁnding is interesting, because the physicalproperties of the system can be changed largely by controlling the chemical composition of thesystem. On the other hand, it is expected that the optimization of the ionic conductivity could
be searched by studying the viscosity-conductivity correlation. Based these backgrounds, in thepresent work, the physical properties such as viscosity and fragility of some ion conducting polymers are investigated by using the BSCNF model and other models widely used in the literaturesuch as VFT and WLF equations. The interrelation between the parameters of these models
will be presented.

34

E-4

イオン伝導と場に依存する電気分極の相関
熊大院自然科学 A

池田祥典A , 安仁屋勝 A

固体中のイオン伝導を説明するモデルの一つである結合揺らぎモデルによると，イオン伝導には原子周りの電子雲の変化のしやすさ (電子分極) が重要な役割を果たす．このモデルから，光学的性質の一つである非線形光学定数とイオン伝導の間に相関があるとの予測が立てられ，その正しさは
最近の研究で確認された．今回の報告では，固体の力学的及び熱的性質を特徴付ける量である圧縮率の温度依存性と熱膨張率から，外場に依存する電気感受率を取り出す試みを紹介する．次いで，
イオン導電体の電気感受率の非線形性と弾性的性質の相関を議論する．高いイオン伝導性を示す

Ag ハライドは，アルカリハライドと比べ圧縮率の温度依存性が大きい．圧縮率の温度依存性は原子間ポテンシャルの非調和項に起因する為，Ag ハライドでは原子間ポテンシャルの非調和性がア
ルカリハライドより大きいことが分かる．また Ag ハライドの圧縮率の温度依存性は，イオン拡散と密接に関係する欠陥濃度の温度依存性にも依存する．外場に依存する電気感受率は原子間ポテン
シャルの非調和性に大きな影響を受けるが，Ag ハライドでは電気感受率の温度依存性や電場依存性 (分極の非線形項) が大きい．特に電気感受率の非線形項の増加は，分極の増大を生み，結合電子の電子雲分布に影響を与える．つまり結合の揺らぎ易さも増加する．モデルから，欠陥濃度の増加に加え，相関を持ったイオン伝導の背景が理解できる．

E-5

アルカリボロハイドライドにおける体積弾性率と生成エンタルピーの相関
熊大院自然科学 A

野口雄大郎A , 貞国治人 A , 安仁屋勝 A

現在、固体水素化物による水素貯蔵材料が注目され、多くの研究がなされている。その中でも特に、10-20 mass ％程度の高い水素貯蔵能を有するボロハイドライド (B-H 系) の研究が活発化している [1]。このような研究の過程の中で、LiBH4 の高いイオン伝導度 [2]、Mg(BH4 )2 が示す異常な熱膨張 [3] などの振る舞いが見出されている。
金属ボロハイドライド系に関する研究の主流は、水素吸蔵と放出過程の理解、およびそれらの現象の利用にあるように思えるが、本研究では, 異なる観点から金属ボロハイドライド、特に、アルカリボロハイドライドの基礎物性を理解することを試みる。
材料という観点からこれらの物質を見た場合、重要なパラメータの一つに水素放出温度がある。
この温度は物質の安定性や物質の硬さ、つまり凝集エネルギーや体積弾性率と関係していると思われる。予備的検討の結果によると、この予想は単純な形では成り立たないが、生成エンタルピー密度という観点から見た場合、体積弾性率との間に興味深い相関があることを見出した。同様の相関は最近、単体金属においても見出された [4]。

References[1] 砥綿真一, 李海文, 折茂慎一: セラミックス 46 (2011) 183.
[2] M.Matsuo, Y.Nakamori, S.Orimo, H.Maekawa, H.Takamura: Appl. Phys. Lett. 91 (2007)
224103.
[3] Y.Filinchuk, R.Černý, H.Hagemann: Chem. Mater. 21 (2009) 925.
[4] S.Wacke, T.Górecki, Cz.Górecki,K.Ksiażek: J. Phys. Conf. Ser. 289 (2011) 012020.

35

E-6

高イオン伝導体の Anderson-Gruneisen パラメータ
熊大院自然科学 A

貞国治人A , 安仁屋勝 A

AgCl と AgBr は融点以下の高温域で異常に高い欠陥濃度をもつことで知られている。また，２価の金属のハロゲン化物には，CaF2 や PbF2 に代表されるような，高温域で非常に高いイオン伝導度を示すものがある。この振る舞いもこれらの結晶がもつ非常に高い欠陥濃度によるものであると理解されている。一方，イオン性結晶の高い欠陥濃度はイオン伝導性だけでなく，弾性スティフネ
ス定数などの弾性パラメータにも大きな影響を与える [1,2]。
弾性定数の温度依存性を記述する上でよく用いられる Anderson-Grüneisen パラメータは物質に対する多くの情報を含む。その中でも特に，非調和性と当該パラメータとの関係を明らかにしておくことはイオン伝導を理解する上で重要である。そこで，本研究では融点以下の高温域で異常に高い欠陥濃度を示す AgCl，AgBr，PbF2 などの Anderson-Grüneisen パラメータを求めた。その結果，当該パラメータは通常あまり温度に依存しないとされているが，これらの物質では非常に大きな温度依存性をもつということが分かった。

Reference[1] M.H. Dickens, W. Hayes, M.T. Hutchings, W.G. Kleppmann: J. Phys. C 12 (1979) 17.
[2] L.S. Cain, G. Hu: Phys. Rev. B 64 (2001) 104104.

E-7

RMC modeling of Ag0.5 (GeSe3 )0.5 superionic glass by EXAFS, x-ray
and neutron diﬀractio
Fac.Sci./Kyushu UnivA , JASRI/SPring-8B , J-PARC/JAEAC , RISSPO/HASD ,PAL/POSTECE , LLBF
KumaraA , OharaB , KawakitaC , JovariE , HidakaA ,SungE , BeuneuF , TakedaA

Chalcogenide glasses of the Ag-Ge-Se system are good solid electrolytes with a highAg ionic conductivity at room temperature

K. Ohara et al, J. Phys.

[1]. We focused to study the structure of
Ag-Ge-Se superionic glass by X-ray and neutron diﬀraction and EXAFS of each Ge, Se
and Ag K edges. It has been observed thatthe distribution of Ag ions in the GeSe4/2
tetrahedral network is inhomogeneous suggesting the presence of Ag conduction pathsin the covalent network [2]. Fig. 1 shows
atomic conﬁguration model of the chalcogenide glass network and Ag distribution at1223 K. The local surrounding of Ag atoms
by the FT magnitude was obtained for theglass at Ag K edge in our EXAFS study.
[1]M. Mitkova et al, Phys.Rev.Lett. 83 [2]

36

Soc.

Jpn.

79

E-8

銀系超イオン伝導体の構造解析
九大院理 A , JASRI/SPring-8B , 原子力機構 J-PARCC , 広大院総合科 D , PALE
安永晃教A , 尾原幸治 B , 島倉宏典 A,C , 川北至信 C , 乾雅祝 D , 梶原行夫 D , 小原真
司 B , Y.J.ParkE , 武田信一 A

AgI-AgPO3 混 合 系 の 銀 イ オ ン 伝 導 経 路
を 定 量 的 に 解 析 す る た め 、混 合 系 の 構 造
因子の組成変化をポーハン加速器実験所の X 線回折装置 (3C2) と SPring − 8 の高エ ネ ル ギ ー X 線 (BL04B2) を 用 い て 測 定した 。さ ら に 中 距 離 構 造 を 詳 細 に 解 析 す る
ため SPring − 8, BL04B2 のイメージングプ
レ ー ト を 用 い た 小 角 散 乱 実 験 を 行った 。図
に SPring − 8 で測定した x = 0.0, 0.1, 0.3の室温でのガラスの全二体分布関数を比較している。約 r = 1.5, 2.4, 2.9(Å) の各ピー
クは、PO4 四面体の P − O, O − O, P − P の各 相 関 を 表 し て い る 。講 演 で は 、 (AgI)x −(AgPO3 )1−x の組成変化に伴う PO4 ネットワ
ークの中距離構造の変化に注目して議論する。

E-9

超イオン導電ガラスの伝導と構造の相関
九大院理 A , JASRI/SPring-8B , 原子力機構ｊ-PARCC

八尋惇平A , 安永晃教 A ,尾原幸治 B , 川北至信 C , 小原真司 B , 武田信一 A
室温でも高いイオン伝導度を示す超イオンていくというキャタピラー拡散機構モデルが導電ガラスは固体電解質としてバッテリーや唱えられている。Ag−Ag相関がこのモデルにフラッシュメモリ等への応用が期待されてい対応していると考え、伝導度の周波数依存性

る 。AgPO3 単 体 で は ほ と ん ど 導 電 性 を 示 さが変化する組成比近傍でその相関を見ると変ない が 、AgI をド ー プ し た 超 イ オ ン 導 電 ガ化があることが分かった。図は AgI−AgPO3

ラ ス (AgI)x (AgPO3 )1−x は 10−3 (1/Ωcm) 程の構造モデル (黒 Ag、灰 I、四面体 PO4 ) で度の高いイオン伝導度を示すことが知らあ る 。今 回 は 交 流 伝 導 度 の 変 化 と Ag−Ag

れて い る 。そ の 交 流 電 気 伝 導 度 を 測 定 す る

相関の変化との関係について報告する。

と AgI の 割合によって 10MHz 以 上の高周波数領域では伝導度の周波数依存性に違いが見られる。これは Agイオンの伝導経路の次元性に関係しているとの報告がなされてい る 。我々は (AgI)x (AgPO3 )1−x (x = 0、 10、30) について交流インピーダンスの測定を行い、周波数依存性のある伝導度の結果を得た。また、SPring−8 の BL04B2 での X 線回折実験の結果を再現する構造モデルから得られた Agイオン分布と、得られた伝導度との関係を調べた。Agイオンには協調的に伝導し

37

E-10

イオン液体 [Bmim][PF6 ] の構造モデリング
九大院理 A , SPring-8/JASRIB , 原子力開発機構/J-PARCC , アドバンスソフト(株)D , 京大院理 E , PALF 脇阪有衣子A , 尾原幸治 B , 島倉宏典 A,C , 川北至信 C ,森田秀利 D , 八尾誠 E , 永谷清信 E , Y.J.ParkF , 武田信一 A
イオン液体は、陽イオンと陰イオンの分子組クをもち、6A のピークは C4, C5 側に P が存在

成から形成される常温常圧で液体の化合物ですると考えられる。今回、得られた構造モデル

ある。我々は複雑な分子 (イオン) を成すイオ

から [Bmim][PF6] の配向分布 (図 3) を決定し

ン液体 [Bmim][PF6 ](図 1) の構造を詳細に調べ、イオン間の相関を詳細に見ていく。

るため、SPring − 8 の BL04B2 ビームライン[1]H.Morita, S.Kohara and T.Usuki J.M ol.Liq. 2009, 147, 182−において高エネルギー X 線を用いた回折実験を、ポーハン加速器実験所の 3C2 ビームライ
ンにおいて低波数側で精度の高い回折実験を行った。実験により得られた構造因子 S(Q) を再現するような構造モデルを得るために、分子構造を分子力学 (MM) 法で拘束し、分子間構造についてを逆モンテカルロ (RMC) 法で決定する RMC − MM[1] を用いた。図 2 は構造モデルから導出されたイミダゾリウム環内の C2・C4・C5 と陰イオンの P との部分二体
分布関数 gij (r) である。二つの N に挟まれ185

た C2 の gC 2−P (r) は 4A と 6A に二つのピー

E-11

連続比熱測定法
九大院理 A

金崎直史A , 矢山英樹 A

比熱は、物質の温度を 1 K 上昇するのに必を維持できない為、高速で測定可能な本測定法

要な熱量であり、物性研究では相転移により起が有効な手段である。

こる比熱の変化から、相転移点の観測等で用い当日は、高純度アルミニウムの TC = 1.2K でられるパラメータである。超伝導‐常伝導相転の二次相転移について測定結果を発表する。

移のような二次相転移では転移点で比熱の跳びがあるが、この大きさは非常に小さく、高い測定精度が必要である。
dT −1
本測定法では C = dQの式を用い
dt ·( dt )て比熱を求める。 dQ
dt は、熱結合体により低温部へ逃げる熱量であり、用いた熱結合体によ
∫
S TB
り、 dQ
dt = l TA κdt と計算で求めることができる。よって本測定法では、連続的な温度変化dTdtを計測することで、高速かつ精密に比熱の測定を行う。
これまでに、図のような鉛の二次相転移による比熱の跳びを観測しており、本実験では断熱
消磁冷凍機を用い、更に低温での転移の観測を目的とする。断熱消磁冷凍機は、ヘリウムフ
リーで 1 K 以下まで温度を下げる性能を持つが、消磁後に自然昇温があり、数十分しか低温

38

E-12

振動条件下での He 表面電子の電気伝導度測定
九大院理 A , 九大理 B
樹

八山陽介A , 内山啓介 B , 下田悠太 B , 吉崎聡一郎 B , 矢山英A

液体ヘリウム液面に垂直上向きに直流電場を上のヘリウムガス中に存在しているため、0.8

印加し電子を供給すると、電子は液面に押さえ〜2 K の温度範囲ではヘリウムガスによる散乱

つけられ 2 次元の電子系が形成される。この系が支配的で、図中の実線で示したような高温でを実現するためには、2 K 以下の低温が必要で移動度が低下する電気伝導の温度依存性を示すある。我々は GM 冷凍機を搭載した無冷媒希ことが知られている。今回得られたデータは、

釈冷凍機を用いて 10 mK までの低温で実験す

実線で表された過去の実験データとよく一致ることを計画している。その際、GM 冷凍機がしている。この結果から、振幅が数μ m 程度

発生する振幅数μ m の振動が液面に波を生じ、であれば影響を受けないことが明らかになった。

実験に影響を及ぼすことが予想される。今回、振動の振幅と電気伝導の関係を調べるため、前実験として、移動度の温度依存性を測定し他の実験値と比較した。実験には液体ヘリウムクラ
イオスタットを用い、振動源としてバスポンピ
ングを油回転ポンプで行った。その結果、平方向に 1.8〜1.9 μ m、鉛直方向に 0.9〜1.0 μ mの振動振幅が観測された。そのときの電子の移動度を、図中に四角の点で示す。この電子系
は、鏡像ポテンシャルにより液面から 10 nm

E-13

In-Zn-Ga-O 3 次元膜の磁気抵抗、電子局在と熱処理効果 II
九大院理 A , 情通機構 B , 電通大情報理工 C , 出光興産先進研 D

日高和也A , 江崎

翔平 A , 牧瀬圭正 B , 山田和正 A , 小久保伸人 C , 浅野貴行 A , 篠崎文重 A , 苫井重
和 D , 矢野公規 D , 中村浩昭 D

In 酸化物に代表される縮退半導体のキャリア

うに τ so と τ in は作成状態によらず ρ にのみ

は主として酸素欠損に由来する電子が担ってい依存する分かる。講演では事実と自由電子モデると考えられている。抵抗率 ρ はスパッター作成

ルで予想される ρ 依存性矛盾を交えて議論する。

時の条件、特に O2 濃度に大きく依存する。又、成膜後の熱処理によっても ρ、キャリア数 n を制御でき、金属的特性から半導体特性まで幅広く変化することが可能である。前回 IZGO を大気中で熱処理し、ρ(T)、ホール係数 Rh (T)、および磁気伝導度 ∆σ(T,H)=1/ρ(T,H)-1/ρ(T,0)の測定を行い、∆σ の解析から求まる非弾性散
乱頻度 1/ τ in とスピンー軌道散乱頻度 1/ τ soの比 τ so / τ in の変化と関連させて議論した。
今回我々はスパッタ作成時の酸素濃度を変化させ室温で異なる ρ を持つ Asdepo 膜を作成し調べた。図１は、T=15K での D τ so と D τ in と

ρ のグラフである。温度を変えて熱処理した膜と酸素濃度を変化させて作った asdepo 膜との振る舞いはガイドラインである破線が示すよ

39

E-14

透明導伝膜 In-Sn-Zn-O の輸送特性
九大理 A , 九大院理 B , 情通機構 C , 電通大情報理工 D , 出光興産先進研 E
鈴川槙一郎A , 江崎翔平 B , 日高和也 B , 牧瀬圭正 C , 山田和正 B , 小久保伸人 D ,浅野貴行 B , 篠崎文重 B , 苫井重和 E , 矢野公規 E , 中村浩昭 E

縮退半導体である indium-tin-oxide, indium-ξL 2 (T ) を用いても、理論曲線は実験値を再zinc-oxide 薄膜は高い電気伝導度、可視光透過率を併せ持つ。最近 indium-zinc-gallium-oxide(IZGO) や indium-tin-gallium-oxide(ITZO) が現しない。充分低温では他の散乱機構が考えられるが、はっきりしたことは分からない。

注 目 さ れ て い る 。今 回 ITZO を ス パッタ ー
法 で 、蒸 着 時 の 酸 素 分 圧 を 変 化 さ せ 、膜 厚350nm の試料を作成し、2.0K ≤ T ≤ 300K,−5T ≤ H ≤ 5T の温度、磁場範囲で電気抵抗の振る舞いを調べた。電子局在理論を適用する√
ことで, 非弾性散乱長 ξL = Dτin (T ) を磁気伝導度 ∆σ(T, H) = [1/ρ(T, H) − 1/ρ(T, 0)] の解
析から求めることが出来る。
図 に 1h 大 気 中 ア ニ ー ル し た ITZO 膜 の∆σ(T, H) を 示 す。実 線 はξL を パ ラ メ タ ーに選び実験にあわせた理論線である。T ≤10K で は 理 論 、実 験 は 良 い 一 致 を 示 す。しかし、T=2.0K については、挿入図に示す。

ξL 2 (T ) を T=2.0K に 外 挿 し て 得 ら れ る 。

E-15

超伝導 NbN 薄膜の磁気伝導度と非弾性散乱時間
九大院理 A , 情通機構 B

尾堂智隆A , 江崎翔平 A , 浅野貴行 A , 山田和正 A , 牧瀬圭

正 B , 寺井弘高 B , 山下太郎 B , 三木茂人 B , 王鎮 B , 篠崎文重 A
近年、超伝導現象を用いた量子情報通信技術

膜厚の試料についても同様の結果が得られた。

の一つに超伝導単一光子検出器 (SSPD) があ

今回の発表ではさらに NbN 薄膜の TÀTc でのり、その代表的な材料に窒化ニオブ (NbN) があ

常伝導領域における特徴的な R(T) を議論する。

る。これは超伝導転移温度 Tc が 17K と高いた
め、GHz を超える周波数光に対応できる利点がある。転移もシャープで良質の超伝導特性を示す。今回我々は、平滑な単結晶 MgO 基板上にNbN を epitaxial 成長させ、膜厚の異なる NbN
薄膜を作製した。そして、膜厚の異なる NbN
薄膜の Tc , 移動度 µ に加えて ∆σ を極めて Tc 近
傍まで精密に測定した。図は NbN 薄膜（膜厚d=2.6nm）で様々な温度に固定したときの ∆σH（磁気伝導度 ∆σ=1/Rsq（H）-1/Rsq (0)）の結果をまとめたものである。実線は磁気伝導度の揺らぎ理論を表す。この理論式には非弾性散
乱時間 τ in が含まれており、実験値と合うようにτin を決めた。挿入図は、τin -T の結果を表す。

τin は低温側でピークを持ち、これは他の異なる

40

E-16

超伝導 NbN 薄膜のゆらぎ伝導度と対破壊パラメータ
九大理 A , 情通機構 B
B

江崎翔平A , 尾堂智隆 A , 浅野貴行 A , 山田和正 A , 牧瀬圭

B

正 , 寺井弘高 , 山下太郎 B , 三木茂人 B , 王鎮 B , 篠崎文重 A器の研究が盛んに行われている。今回研究対象

Maki-Thompson 項 (MT 項) と AL 項の和から得られた計算結果である。MT 項は対破壊パラとした窒化ニオブ (NbN) は、テラヘルツ受光

メータ δ を含み、すべての試料について実験器や単一光子検出器として応用されている。そのような NbN の基礎物性を詳細に調べることを再現するように δ を求めた。挿入図は、δ の
Rsq 依存性を表す。δ は Rsq の増加に伴い増加でさらなる応用の展開が期待される。

するという結果が得られた。この振る舞いは局

近年、SIS ミキサや TES を用いた高性能検出

今回我々は、DC マグネトロンスパッタ法に在理論から得られる δ = πh̄/8kB T τin (τin :非弾

より MgO(100) 基板上に異なる膜厚の NbN 単性散乱時間) と τin の Rsq 依存性から説明できる。
90

結晶薄膜を用意した。膜厚は、2nm-20.2nm で80ある。各試料について、300K-2K の温度範囲で70

面抵抗 Rsq の温度依存性を測定した。

60

AL + MT

測定結果について、超伝導ゆらぎ理論を用

AL

1

いて解析を行った。図に NbN(膜厚 13nm) の

40

0.5
0.3

σ N /σ 0 − T を示す (σ N ：常伝導状態の伝導度,
σ 0 = σ(T ) − σ N：ゆらぎ伝導度)。青線は、超伝

30

δ

σN/σ'

50

0.1
0.05
0.03

20

10

10

導ゆらぎ理論の Aslamazov-Larkin 項 (AL 項)

1000

0
13

14

15

を表す。また、赤線は他の超伝導ゆらぎ理論の

E-17

100
Rsq [Ω]

16

17

18

19

20

T [K]

超伝導細線の温度‐抵抗特性
九大理 A , 電通大情報理工学部 B

上原広大A , 江崎翔平 A , 多持洋孝 A , 小久保伸

人 B , 山田和正 A , 篠崎文重 A
微細加工技術の進歩に伴い、ミクロ、ナノス性を示す。各マークは印加電流 Iex が異なケールサイズを有する試料が作成でき、メゾス

る。i)Iex を増やすと、Iex=50〜80µA 付近

コピック超伝導体の研究が可能になった。1990

で APR が発生し始める。ii)Iex 増加に伴い、代年以降、バルクの超伝導体では現れない超伝導細線特有の輸送特性が明らかになり、盛んに

APR は 増 加 す る 。ま た 、iii)Iex=250µA の場合、APR の高温側に微細なステップ構造

研究されてきた。特徴の一つに「臨界温度 T c

が 現 れ る 。講 演 で は APR に 与 え る 磁 場 効

近傍で抵抗値が極大値をとり、常伝導状態の抵果、及び臨界電流の温度依存性等を議論する。

抗 Rn を上回る」という Anomalous Peak Re-

sistance(APR) がある。これには i) サイズ依存性、ii) 磁場依存性、iii) 印加電流依存性など様々!'な振る舞いが報告されている。

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今 回 我々は APR の 原 因 を 調 べ る 目 的!%で 実 験 を 行った 。試 料 は ス パッタ ー 法 で 作!$成したアモルファス NbGe 薄膜をリフトオ!#

フ法で細線加工した。形状を挿入図に示す。

!"

試料幅 w=678nm, 膜厚 d=200nm である。
図は転移温度付近における抵抗の温度依存

41

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E-18

駆動状態における磁束格子の方位と試料端の形状効果
九大院理 A , 電通大情報理工 B

多持洋孝A , 小久保伸人 B , 篠崎文重 A

第二種超伝導体において電流駆動された磁束量子のフロー状態は、駆動速度に応じて磁束配列の並進・回転対称性が動的に変化し、動的固化や格子方位の回転など多彩な物理現象を伴う大変興味深い問題である。今回我々は試料形状に着目し、これが駆動状態での磁束格子の方位に与える影響についてアモルファ
ス MoGe 超伝導膜（Tc=7.2 K）を用いて調べた。上図はジグザグ形状（α=120 °）に整えた試料の結果を示す。低磁場で格子方位が平行から垂直へ回転した。ストレート形状の試料（下図インセット右）やジグザグ形状の位相差を半周期分ずらした試料（下図インセット左）ではこのような方位回転は見られず、全ての磁場範囲で垂直な格子方位となる。特に後者
では、平行な格子方位に整合するジグザグ形状（α=120 °）に整えても、垂直な格子方位運動が現れる。これらの結果は磁束格子の方位運動が試料端の形状で定まらないことを示す。

E-19

超伝導のエネルギーギャップと転移温度の比 (2∆(0)/kB Tc ) が 4 より大きくなる理論モデル
熊本大 A , 兵庫県立大 B

岸木敬太A , 上野開 A , 長谷川泰正 B

BCS 理論では、電子間の有効引力相互作用のエネルギー依存を無視した場合、 2∆(0)≤ 4 となるkB
2∆(0)

ことが知られている。実際、多くの超伝導体では、 kB Tc ≤ 4 である。しかしながら、4 よりも大きな値になる超伝導体はいくつか存在する。特に、高温超伝導体ではかなり大きな値が実験によ2∆(0)

り評価されている。例えば、Bi2 Sr2 CaCu2 O8+δ では、6.8 ∼ kB Tc ∼ 22.1、 YBa2 Cu3 O7−δ では、

3.6 ∼ 2∆(0)
kB Tc ∼ 7.7 という評価がトンネル実験からされている。本研究では、電子間の有効引力相
2∆(0)
互作用と状態密度にエネルギー依存を考慮し、BCS 理論において kB Tc が 4 よりも大きくなるか
どうかを吟味する。

42

E-20

ダイヤルゲージを用いたヤング率の測定 II – ザールとの比較
久留米工大 A

篠田啓介A , 巨海玄道 A

ダイヤルゲージを用いたヤング率の測定−サール法との比較久留米工大、篠田啓介、巨海玄道

初年次物理学実験のテーマの一つに、ヤング率の測定がある。代表的な実験法としてこれまで
ユーイングの装置が知られている。この装置を用いた場合、金属棒のたわみ量が非常に小さく、測定が難しいばかりでなく、光学系の調整などに時間がかかり、２コマの実験時間内に終わらない場合がある。そこでこのたわみ量の測定にダイヤルゲージを用いたところ、測定に要する時間が 1/3に短縮でき、低コスト・省スペースで実験が可能であり、測定の難易度もそう高くないと感じる学生が多いという利点があることを昨年本学会で報告した [1]。今回新たに、ヤング率の測定方法としてサールの装置を用いた場合にどのような利点があるかを調査した。この方法はまだいくつかの大学で使われているようである。その際、実験の精度、実験に要する時間、実験者のこの方法を用いた時の感想などの観点から、上で述べた２つの方法を含めたそれぞれの測定方法の長所と短所を比較検討した。

本講演では、サールの装置の原理や具体的な実験方法を簡単に紹介し、これを用いた場合の利点と、ダイヤルゲージや光てこを用いた測定方法との詳細な比較を報告する予定である。

[1] 篠田啓介、巨海玄道：第１１６回日本物理学会九州支部例会（長崎大学、平成２２年）Ｂ−
１５．

E-21

大学全入時代の基礎物理教育
久留米工業大学教育創造工学科 A , 九州大学大学院理学研究院 B

巨海玄道A , 野田常雄 B
現在進学を希望する高校生の９０％近くが大学生となっており、この数字は近いうちに１００％になること、即ち大学全入が予想されている。また大学進学者は１８歳人口の５０％を超えているが、４年制の私立大学の４０％は定員割れを起こしており、定員確保のため各私立大学はオープン
キャンバスや多様な入試などを行っている。九州内にはすでに全入に近い大学や学部もあるようである。新しく入ってくる学生の基礎学力の背景は多様であるため、そのことを考慮した新しい基礎教育の構築が望まれる。本研究においてはこの多様な基礎学力をつかむため新入生の学力調査を行うとともにそれを基にした物理基礎教育の試みを行ったので紹介したい。

43

E-22

空気抵抗を考慮した水平投射された物体の運動の解析
福岡教育大学

物理教室 A , 福岡教育大学

物理教室 B古賀直哉 A , 三谷尚A

理科の課題として、一般人が陥りがちな「力が働かなければ静止し、一定速度で走るものには力が働いている」という、いわゆるアリストテレス的な認識から、児童生徒をこれから引き離すことが挙げられる。しかし、児童生徒は、学校における理想的な実験で見られる運動はニュートン力学に基づくが、帰宅後に見る前述の様な物体の運動はニュートン力学の適用外だと考えるかもしれな
い。１つの解決策として、これら日常で見られる運動について、（１）空気抵抗を含めたニュートン方程式の解の提示、（２）空気抵抗を含んだボールの運動の軌跡を解析し、方程式の解の再現を試みる。特に、この実験解析は中等教育現場で期待される。
（１） 空気抵抗（粘性抵抗）を含めたニュートン方程式（ｘ、ｙ成分）は、

mdVx= −bVx · · ·
dt

(a)

m

dVy
= −bVy − mg · · ·dt(b)と表され、それぞれを解き、時間を消去すると、軌跡が得られる。
ｙ＝

ｘ∞
b ｘ∞
(Vy0 + mg/b) + mg 2 /b2 log(
)
Vx
m Vx0

· · · (c)（２） 空気抵抗を含んだボールの運動の実験：軌跡の解析
微傾斜した斜面を転がり投射された後のボールの運動実験を行い、基本的に（ｃ）式との比較を試みた。しかし今回の実験では、偶然に水平方向位置の漸近する位置 x∞が認識できなかった。

そのため、(a) 式に戻って、X = x − x∞ として、log(X) = log(v0∞ ) − log(β) − βt の式が、直線になるグラフを、x ∞を少しずつ大きな値を与えて探した。ただし、この x ∞値を以て「直線になった」との判別は、非常に微妙で、確定的な x ∞ を得たとは考えにくい難点があった。

E-23

2 次元における磁性モデルの相転移
福岡工業大学 工学部 電子情報 A 時田正彦 A , 善明和子 A , 松木裕二 A , 曽根泰之A

現在まで磁性体の性質を理解するために，数多くの研究が行われてきた．その一番簡単なモデル
として，1925 年に E．イジングはよく知られているイジング・モデルを提案した．このモデルは1 次元では相転移が起こらないことが知られている．また，2 次元イジング・モデルは，1944 年にL．オンサーガーが厳密解を得ることに成功し，2 次の相転移が起こることを示した．しかし, 2 次
元イジング・モデルに磁場を入れた場合や，3 次元のイジング・モデルは未だに厳密解が得られていない． 本研究では磁性体のモデルとしてイジング様モデルを採用し，その相転移について調べる．ここでのイジング様モデルとは，スピンの大きさを 1（スピンの状態：+1，0，− 1）にとり，更に各スピン準位に縮退を導入したモデルである． 近似法として，平均場近似と，それを改良したベーテ近似を考える．この 2 つの近似法を用いて，このモデルにおける相転移（転移温度と相転移の次数）を調べた．数値計算の結果は，発表時に報告する．
参考文献：1) H．Nakano， Prog．Theor．Phys．53 (1975)1566．

44

会場 F
領域 7, 8, 9絶縁体組成 Bi2212 の誘電特性と不純物置換効果
佐賀大院工系 A , 東北大金研 B

雪竹央乃A , 真木一 A , 西嵜照和 B , 小林典男 B

銅酸化物高温超伝導体はモット絶縁体にキャ的な誘電カタストロフィや不均一空間電荷分布

リアをドープした系である。このとき、モットが連想され、たいへん興味深い。当日は、印加

転移近傍でどのように金属的性質が現れるか

電圧依存性や不純物置換効果などの詳細を報告は未解明である。複素誘電率は絶縁体金属転する。1 M. Maki et al., JPSJ 76 (2007) 044711.

移近傍の電気的性質の変化を検知できるので、モット転移の特徴を調べる有効な手段だと考え

5[·10 ] 1

られる。そこで、我々は Bi2212 の絶縁体組成0.8

域 Bi2 Sr2 DyCu2 O8 (Dy-Bi2212) の単結晶試料

i ' abを作製し、複素誘電率測定を行っている。図は

CuO2 面内と面間 (c 軸) のそれぞれの方向で測定した誘電率 (実部) の温度依存性である。面間方向の誘電率は、230 K 程度以上の高温で

0.6

200
40 Hz
400 Hz
4 kHz
40 kHz
100

0.4
0.2

電荷キャリアの動きを反映して増大する 1 。一0
0

方、CuO2 面内では低温から 104 もの巨大な誘電率を観測した。この誘電異方性からは 2 次元

100

200
T(K)

45

0
300

i 'c

F-1

F-2

Nax CoO2 の電気抵抗率と熱起電力
佐賀大理工 A

高倉将一A , 雪竹央乃 A , 真木一 A

式価数が３価と４価の間で変化し、系には多彩の量が異なるにもかかわらず、同程度の値をで興味深い物性が現れる。x が大きい領域では示すことが分かる。当日は現在測定している

高い熱起電力が報告されており、熱電材料としゼーベック係数の結果も含めて詳細を報告する。

40

して CoO2 の積層状態が変わり、x=0.9〜1 で(m cm)

はα相、x=0.55〜0.67 ではβ相、x=0.3〜0.5
及び 0.7〜0.74 ではγ相と呼ばれる構造が現れることが知られている。特定の濃度では、Na原子が規則的に配列する可能性も指摘されており、結晶構造が電子状態に及ぼす影響には興

30

(004)

ての期待も高まっている。一方、x の値に依存

x=0.45(102)(103)(104),(006)気抵抗率は共に金属的であり、電子ドーピング(002)

結果は両者がγ相であることを示している。電Intensity(arb units)

Nax CoO2 は、CoO2 層と Na 層を積み上げた結晶構造をもつ。x の値を変えると Co の形

x=0.7520 0 10 20 30 40 50 60
𦣪

10

味がもたれる。そこで本研究では、同一の結晶

x=0.75構造をもつ試料を作製し、その電気的性質を比較することにした。図は x=0.45, 0.75 の電気

0

抵抗率ρの温度依存性である。挿入図の XRD

F-3

x=0.45

100

T(K)

200

V2 O3 ナノ結晶の金属絶縁体転移
佐賀大院工 A , 九大総理工 B , 台湾 NSRRCC , 弘前大院理工 D , 九大院工 E
糸山真央A , 白石達也 A , 末廣智 A , 木田徹也 B , 石井啓文 C , 手塚泰久 D , 稲垣祐次 E , 河江達也 E , 石渡洋一 A

図1

V2O3 ナノ結晶の金属絶縁体転移（MIT）と
化学ドーピングの関係を調べるために、サイズが約 20 nm のノンドープナノ結晶と Cr を

O 1s XAS

1 ％ドープしたナノ結晶を液相合成して、その

180 K
60 K

に、V2O3 バルクについても測定した。図 1 はKEK-PF-BL2C で測定した酸素 1s 励起軟 X 線
吸収（XAS）スペクトルである。バルクではMIT 前後の温度で測定したときに、吸収端のシフトが見られる。同様のシフトは、ノンドー
プナノ結晶と Cr ドープナノ結晶にも見られる。
これは、ノンドープナノ結晶と Cr ドープナノ結晶における MIT の発現を示す。一方、ノン

Intensity (arb. units)

構造・電子状態・磁性を調べた。比較のため

Non-doped NC

Cr-doped NC
180 K
100 K

300 K
65 K

ドープナノ結晶と Cr ドープナノ結晶では、吸収端の直上付近に温度依存性がない成分も見Bulkられる。この成分はノンドープナノ結晶に、より多く含まれる。詳細については当日報告する。

528

46

530
532
534
Photon Energy (eV)

536

F-4

導電性高分子ポリアニリンの抵抗率・キャリア数の温度依存性 II
九州大学大学院理学府 A , 出光興産株式会社 先進技術研究所 B , 九州大学理学部 C
成清敬史A , 花田智紀 C , 山田和正 A , 篠崎文重 A , 板東徹 B , 黒田憲寛 B , 中村浩昭 B

高分子ポリアニリンはスルホコハク酸エステ

ρ−Ｔを示したものである。同じドーパント

ルをドープすることによりキャリアが生成され濃度でもρ−Ｔの振舞いが異なっていること

導電性を示す。更に第 2 ドーパントを加えるこが分かる。本発表ではこれら第 2 ドーパンとにより大きく伝導率を変化させることがでトの異なる 3 種類の試料について比較をし、きる。これまで我々は第 2 ドーパントとしてそれぞれのドーパント濃度依存性について測

m-cresol を選び、濃度を 0 ％〜50 ％までを変化させ低効率ρのドーパント濃度依存性の電気定結果及び考察について述べる予定である。
0.04
4IPP
4EtoPhmCR0.035

測定を行ってきた。第 2 ドーパントの濃度が 1

0.03〜10 ％の間で抵抗率は約 4 桁と大きく変化す0.025
ρ [Ωm]る。この一連の試料についてホール係数を測定しキャリア密度 n、移動度μについて調べてき

0.02
0.015

た。

0.01

今回は異なるドーパントによる効果を調べ0.005

る目的で 4EtoPh と 4IPP を選び実験を行っ

0
-200

-150

-100

-50

た。図は各第 2 ドーパントの 5 ％における

F-5

0

50

T [oC]

導電性高分子膜におけるゼーベック係数のドーパント依存性
九州大学理学部 A , 九州大学大学院理学府 B , 出光興産株式会社 先進技術研究所 C
花田智紀A , 成清敬史 B , 山田和正 B , 篠崎文重 B , 坂東徹 C , 黒田憲寛 C , 中村浩昭 C

ポリアニンはスルホコハク酸エステルをドーの変化を示すかどうかは不明である。今回のプすることで導電性を持つ。さらに第 2 ドー

講演では前回測定した m-CR と 4EtoPh,4IPP

パントとして m-CR をドープしその量を変えを比較し、キャリア密度とゼーベック係数のることでポリアニンは異なった導電率を示す

関係などについて報告する。

ようになることをこれまで報告してきた。さらに、これらをドープした試料に対しゼーベッ
ク係数 S を測定した。S は ∆V/∆T で定義さ

棡鴈

れ、試料の温度差を変えることでその両端の

1

4

0

E

+

0

.

2

0

E

+

0

.

0

0

E

+

0

8

.

0

0

E

+

0

0

6

.

0

0

E

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0

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4

.

0

0

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2

.

0

0

E

+

0

0

0

.

0

0

E

+

0

0

1



䅏籞笽穖祲逃豬

1

.

1

)

K

電圧が変化する。S を測定することでキャリア

/

1

1

V

m



C

R

(

の種類とキャリア密度に関する情報が得られ、その電気伝導について解明することができるためである。グラフは導電率とゼーベック係数の関係を表したもので、今回新たに測定した䅏籞笽穖祲逃豬

S

4

47

I



E

P

P

4

1

.

0

0

E

0

1

1

.

0

0

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0

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1

.

0

0

E

+

0

1

棡鴈

4EtoPh は m-CR とは逆に導電率σに比例してS が増加しているようであるが、4IPP が一定



1

.

0

0

E

+

j

0

(

1

2

1

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.

0

0

籗

m

E

+

)

0

3

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.

0

0

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+

0

4

1

.

0

0

E

+

0

5

t

o

P

h

F-6

RPt2 Si2 (R=Y,La,Lu) の超伝導と構造転移
九大院理 A , 東大物性研 BB

永野雄太郎A , 和田裕文 A , 光田暁弘 A , 荒岡信隆 A , 市

B

原正樹 , 礒部正彦 , 上田寛 B
正方晶 CaBe2 Ge2 型構造 (空間群 P 4/nmm) を[1] R. Ballestracci and G. Astier, C.R. Acad.
Sci. Paris 286(1978) 109.

持つYPt2 Si2 ,LaPt2 Si2 は T c 〜2K 付近で超伝導を示す [1,2]。我々は同構造をもつ LuPt2 Si2 で[2] D.Gignoux et al, Phys. Lett. A 117 (1986)
145も新たに超伝導を観測した。図は我々が測定したLaPt2 Si2 の電気抵抗の温度依存性を示したものである。

LaPt2 Si2 の電気抵抗は基本的には金属的に振る舞うが、T ∗ 〜100K で低温に向うにつれて僅
かな電気抵抗の上昇が見られる。これは電荷密度波 (CDW) 転移の可能性が考えられる。電子 − 格子相互作用により格子歪がおこりCDWが形成される。その歪を観測するため、低温における粉末 X 線回折と電子線回折を行った。
低温における粉末 X 線回折では、T ∗ 以下において格子が斜方晶に歪むことを示唆するピークの分裂を観測した。また電子線回折にでは T ∗以下でのみ超格子反射のスポットが観測された。当日は、これらの結果からCaBe2 Ge2 型構造におけるCDW と超伝導との関係を議論する。

F-7

元素置換による新しい Eu 系価数揺動物質の探索
九州大学理学研究院物理学部門物性物理学 A , 九州大学理学研究院物理学部門物性物理学講 B , 九州大学理学部物理学科磁性物理学研究室 CB

弘 , 合木悠佑

和田裕文 A , 光田暁

C

価数揺動を示す金属を適切に混合することによって、価数揺動状態の様子が大きく影響を受けることがあり、さらに希土類元素 Sm、Eu、Yb を含む化合物の中には温度、圧力、磁場などの外場に影響されるものがあることが知られている。

Eu は一般に化合物中で 4f 電子数が 7 個（Eu2+ :2 価）の状態と 6 個（Eu3+ :3 価）の状態で存在しており、ある種の化合物中では Eu の価数がこの 2 価と 3 価の間で移り変わり、2 価と 3 価の間の価数状態（価数揺動状態）をとる場合があり、価数揺動を示す金属である。
この Eu 系化合物における価数揺動は強い温度依存性を示すことが特徴であり、また Eu 自体は
その磁気モーメントが Eu2+ 、Eu3+ それぞれで 7μB 、0μB となっており、価数揺動状態が磁場の影響を受ける化合物が中にはある。
その Eu 系化合物の一つとして価数揺動状態をもつ系である EuPd2 Si2 （正方晶、CeAl2 Ga2 型構造）が挙げられ、この系では Pd を Au（〜15 ％）で置換、または Si を Sn（〜4 ％）で置換することにより価数揺動状態に大きな変化が生じることが報告されている。
そこで、EuPd2 Si2 と同型構造で価数揺動状態をもつ系である EuCu2 Si2 に注目し、この系の Cu
を Au（0, 5, 10, 15, 20 ％）で置換し、それによる価数揺動状態への影響を調べた。
当日の発表ではその結果内容について詳しく述べる。

48

F-8

Eu-T-P(T=Ni,Pd,Pt) 系の試料作製と磁性
九大理 A

梅田真史A , 杉島正樹 A , 光田暁弘 A , 和田裕文 A

EuMP(M=Ni,Pd,Pt) は層状六方晶 Ni2 In 型

い。一方、ネール点は TN =4.8K に低下する。

構造をもち、いずれも価数転移を示す。M=Pt

講演では更に置換した試料の結果も報告する。

の場合、T1 =246K と T2 =200K で一次の価数転移を、TN =8K で反強磁性転移を示す。我々の研究で価数転移に伴い Eu2+及び Eu3+の層が規則的に積層する価数秩序を示すことが明らかになってきた。今回は、EuPtP の Pt サ
イトに Pd または Ni を置換した試料の作製を試み、この物性に対する化学的圧力効果を調べることにした。現在のところ、Pd 置換の試料作製に成功している。SEM-EDX による組成分析から見積もられる Pd 置換量は 1〜3%である。図に磁化率の温度依存性を示す。2つの価数転移が観測されるがややブロードになっており、転移温度はあまり変化していな

F-9

四極子秩序物質 PrPb3 の磁場温度相図
九大院工 A , 物材機構 B , 広大院先端 C

牧山駿A , 佐藤由昌 A , 稲垣祐次 A , 河江達也 A , 鈴木博之 B , 鬼丸孝博 C

AuCu3 型の立方晶構造を持つ PrPb3 は非磁性 Γ3 ２重項の結晶場基底状態を持ち、TQ =0.4K で反強四極子秩序することが知られている。この四極子転移温度 TQ は磁気異方性を示し、その磁気相図は [100], [110], [111] の３つの結晶軸方向において大きく異なる。特に [110] 磁場方向 H=6T 以上において、低磁場相と異なる秩序パラメータをもつ高磁場秩序相が存在することが知られている[1]。また最近、[100] 磁場方向で磁場中比熱測定を行った結果、[110] 方向だけでなく [100] 方向においても高磁場秩序相の存在を示唆する結果を得た [2]。
我々は今回、純良単結晶 PrPb3 の [110] 磁場方向で磁場中比熱測定を行い、[110] 結晶軸方向における磁気相図を調べた。TQ の磁場依存性はリエントラントな振る舞いを示し、H=6T 以上で高磁場秩序相が出現することを確認した。また H=0T において、TQ =0.43K よりも低温の T ∗ =0.25K
で比熱異常が見られた。この T ∗ での異常は大きな磁気異方性を示し、[100] 方向では H=1T まで、[110] 方向では H=2.5T まで確認できるが、それ以上の磁場領域では 1 次転移と重なっていく。この異常の原因は分かっていないが、各結晶軸方向で異方性があることから四極子の異方性に起因す
るのではないかと考えている。
[1] T. Onimaru, et al., J. Phys. Chem. Solids 68 (2007), 2091.
[2] Y. Sato, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 79 (2010), 093708.

49

F-10

四極子秩序物質 PrB6 の多重極限環境下比熱測定
九大工 A , 九大院工 B , 広大先端 CB也 , 世良正文

前場貞徳A , 諸富大樹 B , 稲垣祐次 B , 河江達C

PrB6 は約 8K 以下の低温領域で、温度、磁場、圧力、結晶方位に依存して多彩な秩序状態を示すことが、世良グループによる電気抵抗測定等の結果から明らかになっている [1][2]。常圧下では整合相と 2 種類の不整合相が温度―磁場相図10に見られ、さらに両相互作用のバランスに直接
8
TN, TIC (K)関わる Pr − Pr 間距離に変化をもたらす圧力下においては、常圧下では見られない新しい正体不明の相（A 相）も観測されている。そこで本研
究では圧力下磁場中比熱測定により A 相の同定も含めた PrB6 の物性解明を目指す。図 1 はゼロ

642

磁場における PrB6 の温度―圧力相図であり赤00.0

丸は我々の比熱測定の結果である。当日はより高圧の結果を加えて詳細な報告をする予定である。

0.5

1.0
P (GPa)1.5

2.0

図１ 常圧下におけるPrB_{6}の温度―圧力相図。

[1] S. Kobayashi et al. J. Phys. Soc. Jpn. 70 (2001) 1721.
[2] H. Iwakubo et al. Phys. Rev. B78 (2008) 12409.

F-11

Prx La1−x InAg2 の極低温帯磁率測定
九大院工 A , 九大院理 B , 物材機構 C , 九工大院工 D

佐藤由昌A , 牧山駿 A , 中村有

花 B , 坂元康剛 A , 蓮尾斎彦 A , 稲垣祐次 A , 河江達也 A , 鈴木博之 C , 美藤正樹 D ,北井哲夫 D
近年，PrInAg2 や PrMg3 などの低温において非フェルミ液体的振る舞いを示す物質に興味が向けられている．
我々は極低温における精密磁化測定を行う
ため，SQUID 磁束計用の 3 He インサートを製作し，それを用いて Prx La1−x InAg2 (x=1, 0.1)の帯磁率及び磁化測定を T =0.5K まで行った．

x=0.1 における磁化率の温度依存性を図 1 に示す．帯磁率の温度依存性はどちらの濃度でもT =15K 以上で Γ3 基底の下での結晶場スキー
ムでよく再現される．しかし一方で，低磁場のH=0.25T において T =15K 以下では − ln T 依存を示し，非フェルミ液体的振る舞いを示す．また，磁場を印加するにつれて − ln T 依存性が抑図

1

制され，H=7T において −T 2 依存性が現れた．

50の帯磁率温度依存性 挿⼊図は結晶場フィッティングによる計算 実線 と
の⽐較

F-13

液体 4 He 中における Au 原子サイズギャップ間のトンネル電流測定
九大院工 A , 金沢大教育 B
A

江達也 , 辻井宏之

横田智彦A , 中島尚也 A , 家永紘一郎 A , 稲垣祐次 A , 河

B

近年、STM や MCBJ といった単原子接点の制御技術の向上により、分子架橋系に対するスピンと伝導電子の相互作用の研究が盛んに行われている。そこで我々は原子サイズギャップ間に４ He と３ He を介したトンネル電流測定を行うことで、３ He のもつスピンと伝導電子の相互作用についての探求を考案している。今回は装置作製及び予備実験として液体４ He 中での原子サイズギャッ
プにおけるトンネル電流測定について報告する。原子サイズギャップ間に液体４ He を導入する為、下図の装置を作製した。装置は二重断熱管構造となっている。伸縮可能なベローズとピエゾ制御に
より、液体４ He を導入した内側断熱管内の試料を機械的に破断させ、原子サイズギャップを作製することが可能である (MCBJ 法)。トンネル電流測定の結果、真空環境下と比較して４ He 由来と思われる異常が観測された。

F-14

マルチフェロイック物質 DyMnO3 のナノスケールサイズ効果
九工大工 A , 福岡大理 B

濱本健太A , 安藤祐規 A , 菊池雄介 A , 出口博之 A , 美藤正

樹 A , 高木精志 A , 田尻恭之 B , 香野淳 B
マルチフェロイック物質 DyMnO3 は、磁場にIRM（等温残留磁化）と TRM（熱残留磁化）の磁場依存の実験結果も報告する予定である。

より誘電率が大きく変化する巨大電気磁気効果で注目されている物質である。我々は DyMnO3のナノスケール結晶を作成し、磁性におけるサイズ効果を調べている。

0.006

図１は零磁場冷却における直流磁化の温度依0.005

存である。バルク試料においては T ＝５ [K] 付

0.004

M[emu]

TDy =5 [K]

近に Dy の秩序化によるピークが存在している

0.003のに対し、ナノスケール試料においてはピーク0.002

が見られず、Dy の秩序化が消失した。

0.001
0
0

この他にも交流磁化率測定、ESR 測定、直流磁化過程の測定を行った。その結果、ナノス

図１

ケール試料において反強磁性転移温度の低下、
磁気相互作用の変化、超常磁性による常磁性成分の増大というサイズ効果が見られた。当日は

51

バルク
ナノ粒子

20

40
60
T[K]

80

100

DyMnO 3のバルクおよびナノ粒子の直流磁化の温度依存（ZFC）

F-15

YBCO 超伝導セラミクスのカイラルグラス転移における臨界指数
九工大工 A , 京都工繊大基盤科学 B , 徳島大総合科学 C
AAA

加藤康大A , 吉田英志 A ,A

木太久遼 , 出口博之 , 美藤正樹 , 高木精志 , 萩原亮 B , 小山晋之 C
銅酸化物超伝導体のサブミクロンサイズの指数 zv の値は，6.2 となりカイラルグラスのグレインの焼結体は，0 結合とπ 結合がラン

理論値 7〜8 と比較してやや小さい．この他にダムに配列したジョセフソン結合ネットワーク

も Tc2 の磁場振幅依存や I − V 測定より導出し系とみなすことができる．この系のπ 結合をた抵抗率から求めた臨界指数の値についても予奇数個含むπ-リングによる超伝導ループ電流

想される理論値との比較を行ったので報告する．

と XY スピン系のカイラリティが対応するこ61とにより，グレイン間において超伝導ループ電60流の向きがランダムに凍結するカイラルグラ

59

TC2[K]

ス転移が予想されている．我々は YBa2 Cu4 O858

セラミクス試料についてグラス転移近傍での温度・磁場・周波数依存より静的および動的臨界57

指数を実験的に導出し，川村らの理論と比較検56討を行った．交流磁化率測定より非線形磁化率55を導出し，極大値を示す温度をカイラルグラス
転移温度 Tc2 とした．Tc2 の交流磁場の周波数

図

1

2

ω1/zν

3

4

転移温度TC2の交流磁場周波数依存

依存を図に示す．図のように周波数依存はベキ乗則に従い，フィッテングより求められた臨界F-1630GPa を超える高圧領域での YBa2 Cu3 O7 の交流磁化率測定
九工大工 A

庄司和平A , 今給黎匠 A , 長井宏輔 A , 美藤正樹 A , 出口博之 A , 高木精志A
銅酸化物超伝導体の高圧力実験には非常に0 [GPa]in-phase of AC susceptibility [emu]多くの研究報告がある。しかし超伝導転移を消失させるまで高圧力下での研究は、2011 年

YBa2 Cu3 O7 における Muramatsu らの電気抵抗測定が初めてであった。彼らは 29 GPa まで圧力をかけ 25 GPa 付近で超伝導体から半導体的になったと報告している1 。我々は同様の研究を磁気測定の側面から実施しており、その途中経過を報告する。具体的には SQUID
磁束計 MPMS（Quantum Design 社製）と超4.1[GPa]
7.2[GPa]
10.5[GPa]19.0[GPa]23.0[GPa]

小型 DAC（ダイヤモンドアンビルセル）を組み合わせた交流磁化率測定でマイスナー効果を追跡した。図 1 に各圧力下での交流磁化

60率の温度依存性を示す。今のところわずかな超伝導転移の減少が見られているだけである。

労1

70

80
90
100
Temperature [K]

YBa2Cu3O7 貢㔾椀陪真行抗杭鵠誓╂1 T. Muramatsu, D. Pham, and C. W. Chu, Appl. Phys. Lett. 99, 052508 (2011)

52

110

120

泌伹貢繫柤属岼淤

F-17

銅酸化物超伝導体 YBa2 Cu4 O8 の高圧力下交流磁化率測定
九工大工 A , 物材機構 B , 名大院エネルギー理工 C , 東北大金研 D
A

A

A

A

今給黎匠A , 長B井宏輔 , 庄司和平 , 美藤正樹 , 出口博之 , 高野義彦 , 吉田隆 C , 淡路智 D ,松本要 A
銅酸化物超伝導体の転移温度 T c は、CuO2 面に加えた荷重をロードセルで読みとったものでが積層構造を有していることから異方的な圧力ある。約 1.5 [GPa] までの領域で Tc の上昇率効果が期待される。しかし、これまで行われてきは 5.5 [K/GPa] を上回る 6.4 [K/GPa] を得た。

た圧力実験のほとんどが静水圧力実験で、一軸

-7

1 10

圧力の中でもポアソン効果を許容しない一軸圧c̀P0

縮実験は未だ行われていない。J. J. Scholtz ら'[emu]

は YBa2 Cu4 O8 多結晶試料に対して静水圧力実験を行い、そこでの Tc の上昇率は 5.5 [K/GPa]であったと報告している1 。そこで今回、我々はより大きな上昇率を期待し YBa2 Cu4 O8 単結晶

Hac = 4 [Oe]f = 10 [Hz]-1 10-7-2 10-70kgf
500kgf
750kgf
1000kgf
1200kgf
0kgf-return-3 10-7試料を用いて、c 軸に対して平行または垂直方向に圧縮させた一軸圧縮実験を行った。図 1 は、
c 軸に対して垂直に圧縮させた際の結果である。
荷重値はピストンシリンダー型クランプセル-4 10-7
70

75

80
85
90
Temperature [K]

95

100

溱槏𣝣玢誓╂ 泌伹 eÓ"潙繫柤属岼淤

労1 YBa2Cu4O8潙返

1 J. J. Scholtz et al., Phy. Rev. B. 45 (1992) 3077.

F-18

YBCO 超伝導セラミクスのカイラルグラス相におけるメモリ効果
銅酸化物超伝導体のサブミクロンサイズのグレインの焼結体は，0 結合とπ結合がランダ

九工大工 A , 京都工繊大基盤科学 B , 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．このようなセラミ徳島大総合科学 C 芦田拓弥A , 首藤充弘 A ,クスでは、グレイン内超伝導転移，グレイン間グラス転移の２段階の相転移をすると予想

A
B
佐々木悠太 A , 出口博之 A , 美藤正樹 されている．我々は, 高木精志 AYBa
, 萩原亮
, 小山晋之 C
2Cu4O8 セラミクス試料について磁気測定を行い，グレイン間のカ
イラルグラス転移について調べている．今回，我々の試料がグラス相を形成していることを確認するため，スピングラス磁性体のスピングラス相で観測される磁気メモリ効果が銅酸化物超伝導体のサブミクロンサイズのグ効果の測定結果を示す．両者ともグラス転移温YBCO 超伝導セラミクスのカイラルグラス相において観測されるか検証を行った．図１にレインの焼結体は，0 結合とπ結合がランダム

Tc2 より磁化のメモリ効果の測定結果を示す．両者ともグラス転移温度
度 ZFC
T c2磁化，TRM
より低温の冷却時に停止した温度Ts 付近に配列したジョセフソン結合ネットワーク系と低温の冷却時に停止した温度 Ts 付近で磁化に変化が現れ，メモリ効果が観測された．
で磁化に変化が現れ，メモリ効果が観測された．

みなすことができる．このようなセラミクスで-6[10 ]

は、グレイン内超伝導転移，グレイン間グラス

1

転移の２段階の相転移をすると予想されている．

ΔM[emu]我々は YBa2 Cu4 O8 セラミクス試料について磁気測定を行い，グレイン間のカイラルグラス転移について調べている．今回，我々の試料がグラス相を形成していることを確認するため，スピ0ングラス磁性体のスピングラス相で観測される
磁気メモリ効果が YBCO 超伝導セラミクスのTC2

TS=44[K]-1

H=0.05[G]

30

ΔMZFC
ΔMTRM

TS

40

50

60

カイラルグラス相において観測されるか検証をT[K]行った．図１に ZFC 磁化，TRM 磁化のメモリ

図１．TRM, ZFC 磁化のメモリ効果測定

53

会場 G
領域 11, 12G-1

Duﬃng 振動子系の長時間領域における相関関数
佐大医 A , 九大応力研 B , 福岡県立大 C , 九州看護福祉大 D , 福岡女子大 E 富永広貴A ,森肇 B , 石崎龍二 C , 森信之 D , 黒木昌一 E

カオスを示す力学系の軌道は短い timescale では決定論的で予測可能であるが、長い timescale ではカオスの軌道不安定性のため stochastic で random になる (カオスの２重性)。このカオス軌道の random 化は散逸力学系の場合は外力により供給されたマクロな運動エネルギーのカオスによる

random な運動エネルギーへの散逸を生み出し、強制振子や Duﬃng 振動子のカオス誘導摩擦や乱流における乱流粘性など、様々な輸送現象を示すことが予測される。
我々は、散逸系カオスを示す最も簡単な力学系である Duﬃng 振動子に対して、森の射影演算子
法に従い、集団振動数 Ω0 と記憶関数 γ(t) を導入して線形発展方程式を導いた。この記憶関数の特性時間がマクロな変数の特性時間と比べて非常に小さい場合は、カオスによるランダムネスは急速に減衰し記憶関数の項は定数とみなすことができ、長時間領域では、マルコフ過程と同様に、マクロ変数の時間相関関数は指数型減衰をしめす。ところが、我々が扱ったパラメータ領域では、記憶関数とマクロ変数の特性時間が同程度になることがわかった。そして、それにより、長時間領域においてマクロ変数の時間相関関数には指数減衰型とは異なる時間相関関数が見られることが分かってきたのでご報告させていただく。
[1 ] H.Mori et al.,Prog.Theor.Phys.109(2003),333.,111(2004),635.
[2 ] H.Tominaga et al.,Prog.Theor.Phys.109(2003),575.,120(2008),635.
[3 ] R.Ishizaki et al.,Prog.Theor.Phys.109(2003),169.,116(2006),1051.

54(e-mail:hirotaka@cc.saga-u.ac.jp)

G-2

非定常時系列のパターン・エントロピーによる特徴づけ
福岡県立大人社 A , 鹿大名誉教授 B

石崎龍二A , 井上政義 B

私たちは，非定常時系列の変動の複雑さをパターン・エントロピーを使って定量化する試みを行ってきた。具体的には、ラットの睡眠覚醒状態のレベルの特徴づけのため、ラットの脳波のパ
ターン・エントロピー時系列法による解析を行った [1]．また、株価，為替レートなどの非定常な時系列に対しても、パターン・エントロピーを使って、期間別の時間変動の複雑さの定量化を試みている [2]。
今回、為替データを例にして、円ドル為替レート、円ユーロ為替レート、ドルユーロ為替レートなどの複数時系列データに関するパターン・エントロピーの統計的性質について報告する。

参考文献[1] R. Ishizaki, T. Shinba, G. Mugishima, H. Haraguchi, and M. Inoue: Time-series analysis
of sleep-wake stage of rat EEG using time-dependent pattern entropy, Physica A, Vol.387,
No.3, pp.3145-3154 (2008).
[2] 石崎龍二: 株価・為替レート時系列のパターン・エントロピー時系列による特徴づけ, 統計数理研究所協同研究リポート「経済物理とその周辺 (7)」, 第 259 巻, pp.1-7 (2011).

G-3

チューリング不安定性を介して出現する新規な定常パターン
福岡大理 A

坂本文隆A , 西山明子 A , 宮川賢治 A

一般的な反応拡散系は、例えば酸化還元など

グ不安定性を消去すると、三状態パターンがの二状態でパターンが構成される。三状態以単純な伝搬波へと変化した。これは、今回報上の多重安定パターンが現れる反応拡散系の告する三状態パターンにチューリング不安定構築ができれば、自己組織化による、より多性が重要な役割を果たしていること示している。

様なパターン形成の理解が進むと考えられる。
今回、チューリング不安定性下の Belousov-

Zhabotinsky（BZ）反応において、酸化還元の中間状態を背景とした酸化還元パターン（三状態パターン）が自発的に現れることを見出した。三状態パターンとして、酸化還元
スポットペアや酸化還元スポットが連なったネックレス状パターン（図）などが現れた。
このとき、この系のチューリング不安定性は

BZ 反応場として用いた油中水滴型のマイク
ロエマルション（ME）によって導入される。
ME の水滴の体積分率を大きくしチューリン

55噪巉尤祐匹旨治紫詞昨資紫屍鴫旨

歯祉実執

G-4

微小液滴中の自己触媒反応による力学振動福岡大理 A

西山明子A , 坂本文隆 A , 宮川賢治 A

近 年 、様々な 系 で 見 ら れ る ア ク ティブ マ
ターについて興味が持たれており、Belousov-

Zhabotinsky(BZ) 反応に伴う表面張力の変化によって形状を変化させる液滴もその一つといえる。
本研究では、界面活性剤を含むオイル相に半
径数百μｍの BZ 液滴を作製して、実験を行った。右図の時空間プロットは、BZ 反応液滴の色の変化と、液滴とオイル相の境界部分の動きを示している。酸化状態が液滴の中心から外側に向かって伝播し、界面に達したところで、液滴の形状の変化が起きていることがわかる。今
回、複数個の BZ 液滴による結合振動子系について特に注目した。BZ 反応溶液の化学振動とそれに伴う力学振動について、実験結果の詳細は当日報告する。
右図：縦軸に時間の経過を示す
明るい部分は酸化、暗い部分は還元状態を表す

G-5

適応結合した化学振動子系のクラスタリング
福岡大理 A

山崎省二A , 宮川賢治 A

複数の要素が動的に結合した系では、様々な集団ダイナミクスが観測される。今回、我々は要素間の結合強度が動的に変化する系でど(A)のようなダイナミクスが現れるかを調べた。、(B)

Belousov-Zhabotinsky 反応をする複数の振動子を用い、系の反応情報を光学的な方法でフィードバックをかける事で、動的な結合強度を実現した。i 番目の振動子に照射する光強度 Ii は、∑N
Ii (t) = I0 + j=1 Kij (f (Bj (t)) − f (Bi (t))) で表される。ここで、I0 、N 、K 、B 、f (B) はそれ
ぞれ、照射光強度、振動子数、結合強度、振動子

㨠

表面の明るさ、B の関数である。振動子 i、j 間の結合強度 Kij は、K̇ij = α(1−cos(β(φi −φj )))で決定される。ここで、φij は位相、α、β はパラメータである。α=700、N=100 で実験を行なったところ、図のような結果が得られた。この結果、結合強度が動的に変化する系では、β の値によってクラスタの数が変化することが分かった。

ii࿑ ᝄേሶߩ૏⋧ߩᤨ㑆ㅴዷ‫(ޕ‬A)ߪ β=1.0‫(ޔ‬B)ߪ β=2.0

56

G-6

フラクタル構造体による音波散乱
九州大学大学院芸術工学府 A

奥尾章矩A , 河辺哲次 A

フラクタル構造体とは、全体とその一部が同カーペットの特徴を与えることで、カーペット

じ構造、すなわち自己相似性を有するものであからの反射波を計算することができる。本講演

る。 音響分野では、多孔質材質のモデルとして

では、数値シミュレーションによる結果を報告

フラクタルの応用が考えられている。

する。

コンサートホールやスタジオなど高い音響効果が要求される場所では壁面で音を等方的に反射、散乱させることが重要となる。堅さや凹凸など音響アドミタンスがフラクタル形状に分布している壁面は音を一様に散乱させ得る。本研
究では代表的なフラクタルの一つであるシルピ
ンスキーカーペットによる音波の反射、散乱を

Kirchhoﬀ の回折理論を用いて解析した。
回折理論によれば、xy 平面上に置かれた反射
板からの回折波振幅 U(P) は (1) 式で表される。
∫ ∫i
U (P ) = −Aeikr dS(1)
λr0
Sλ、k は入射波の波長および波数、r0 は原点から観測点までの距離、r は反射板内の点 Q から観測点までの距離、A は反射板表面での振幅を表している。この A と積分領域にシルピンスキー

G-7

雷鳴の音響特性九州大学大学院芸術工学府 A

光永誠A , 河辺哲次 A

雷放電は自然界で起こる大規模な火花放電である。雷放電には雷鳴と呼ばれる音波が伴う。静電
気による放電など、身近に観測される短い距離の火花放電に伴う音波はパルス的で高い周波数成分まで含んでいる。一方雷鳴は数十秒間にわたって持続する音である。また雷鳴の周波数成分は高い
方から時間と共に減衰して、低い周波数成分が残る。
本研究では以上のような雷鳴の音響特性を説明するため、雷放電路を用いて雷鳴のシミュレー
ションを行った。雷放電路上に音源が分布しており、それらの音源からの音波の重ね合わせが、観測点での雷鳴と考える。この時、観測点 x における雷鳴の音圧振幅 Φ(x, t) は、∫∫
exp{iω(t − |x − x’|/c)}Φ(x, t) = dωA(ω) d3 x0|x − x’|Γ(1)と書ける。ここで A(ω) は雷放電路上の音源で発生する音波のスペクトル、Γ は雷放電路の形である。これらのパラメータを変えることで、音源における音波や雷放電路の形が、観測点での雷鳴の音圧波形に与える影響を考察する。

57

超離散化された線形波動方程式の構造

G-8

九州大学大学院芸術工学府 A

儀保伸吾A , 河辺哲次 A「超離散」とは、微分方程式の大域的な性質を失わずに、独立変数 (時間・空間) と従属変数 (状態)を離散的に扱う方法である。超離散化された方程式には、粒子性と波動性が現れるので、現象の新しい解析モデルとして期待されている。
本研究では、線形波動方程式

∂2p
1 ∂2p
− 2 2 =0
(1)
2
∂x
c ∂t
の超離散化を試みた。(1) 式は、音波や電磁波など、多くの物理現象を記述する、最も基本的で重要な方程式の一つである。(1) 式を超離散化すると、tt
Fnt+1 + Fnt−1 = max[2Fnt , Fn+1
+ Fn−1− L](2)を得る。ここで、L は速度に対応するパラメータである。
解析の結果、次の二つのことが分かった。
tt(A) この式を変数変換 utn = Fn+1
− 2Fnt + Fn−1
で書き換えた方程式は、パラメータ L = 0 のとき、(1) 式の特徴を再現する。

(B) この書き換えた方程式は、超離散戸田格子方程式
ut+1− 2utn + ut−1
= max[0, utn+1 − L] − 2 max[0, utn − L] + max[0, utn−1 − L]
n
n

(3)

と一定の関係がある。
本講演では、これら (A) と (B) について報告する。

Aliev-Panﬁlov 方程式における不安定固定点の安定化

G-9

熊本大教育 A

上松英介A , 大村詠一 A , 福島和洋 A

Aliev-Panﬁlov(AP) 方程式はイヌの心臓拍動に対し, 上の制御を行うことによって, 不安定のモデルである. 我々は不整脈の一種である心固定点を安定化させることに成功した. 図は数室頻拍によく似た周期運動を行う状態に対し制値シミュレーションを行った結果であり上か御を行った. 制御を行う方法としては 2004 年

ら u, w の時間発展を表している. couplingを開に Pyragas らによって提案された不安定コント

始して少し時間が経つと, AP 系はリミットサ

ローラによる時間遅れフィードバック結合 [1]イクルから固定点へ転移する. そのとき, コンを用いる. コントロールシステムは次の 3 つのトローラは微小な値で推移する. 右枠内に転移方程式で記述される.

区間の拡大図を示す.

∗
u̇ = −cu(u− a)(u() − 1) − uv + wsgn(u − u ){}v− v − cu(u − b − 1)v̇ = ² + µµ21+u[1]K. Pyragas et al. : Phys. Rev. E 70 (2004)
056222.

ẇ = λw − K(u − uτ )sgn(u − u∗ )u不安定コントローラに送り, さらに AP 方程式へ

1.0
0.5
0.0
-0.5

w

この系において, AP 方程式から時間遅れ信号を

1.0
0.5
0.0
-0.5

フィードバックさせている. ここで u, v はそれぞれ AP 方程式の速い変数と遅い変数であり, w は不安定コントローラである. また, u∗ は u の不安定固定点であり, τ = 2π, uτ = u(t − τ ) で∗ある. 我々は, u のまわりで周期運動する状態

0

500

1000

0
coupling start

500

1000

time

58

400

500

400

500

0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
600
1.0x10-2
0.0-1.0x10-2-2.0x10-2-3.0x10-2
600

G-10

ステルスダイシング過程におけるシリコンウェハー内のボイド形成の MD シミュレーション
熊本大学大学院

自然科学研究科 A , 浜松ホトニクス株式会社 B

島村孝平A , 奥間惇治 B , 大村訓史 A , 下條冬樹 A
半導体を作る工程に「ダイシング」という作イド形成が再現されている。特に図中の丸の部業がある。シリコンウェハーを個々の IC チップ

分が Fig.1 の突起部の形状とよく一致している。

に切り離す作業である。浜松ホトニクス (株) で開発された「ステルスダイシング（SD）」と呼ばれるダイシング法はウェハーに対し透過性の波長をもつレーザーをウェハー内部に集光し、集光点付近のみを改質させウェハーを分断する。この方法は表層部へのダメージが無いなど
従来の方法よりも多くの利点があるが、改質領域形成及び亀裂破壊の機構については未解明の部分がある。現在我々はこれの解明の為分子動力学法 (MD) を用いた計算機シミュレーションを行っている。今回の講演ではボイドの形成過程について報告する。Fig.1 はウェハー断面写
真のレーザー集光領域を拡大したもので黒い窪みがボイドである。Fig.2 は我々が作成したモデ
ルのスナップショットで、レーザー照射後のボG-11

2 次元平面に吸着した環状高分子の形状の圧力依存性
九州大学 A , 九州大学 B , 九州大学 C

蓬田光樹A , 坂上貴洋 B , 中西秀 C

環状高分子はトポロジーに由来する幾何学的を用いてモンテカルロシミュレーションを行っ

な拘束条件のために鎖状高分子とは異なった性た。その結果、Rg の N 依存性についてはべ

質を示すことが知られている。例えば、排除体

き乗則を示し、べき指数は |p| の大きなとこ

積鎖のボンド相関において線形鎖ではべきで 0

ろで理論値 58 となることを確認した。また、に収束していくのに対し、環状鎖では負の相関

Rg の p 依存性については変化が小さいので指数を正確に求めることは不可能であるが、を持つことが知られている。

2 次元固体表面に吸着された環状鎖メルトの興味深い点の 1 つに、環状鎖の内側に同じモノ

1
結果は理論値 − 12と矛盾しない。[1]G.Witz,

マー数の別の環状鎖が入り込んだ 2 重リングのPhys.

K.Rechendorﬀ,
Rev.

J.Adamick,Lett.

andG.Dietler

106, 248301 (2011)60

構造の存在がある。2 つの環状鎖はお互いに押N = 400
200
100

50

し合って圧力を及ぼし合う結果、特異な形状を
p=-1

p=0

40

p=1
Rg

取る。最近、ローザンヌの実験グループは、メ
ルト中のリングや 2 重リングの構造と加圧下で

30
20
10

の単一リングの構造の類似性を指摘した。[1]01e-06 1e-05 0.0001 0.001

本研究では、2 次元平面に吸着した環状高

0.01

0.1

-P

分子に圧力を加えた時の形状を調べるため

図 1: 内圧 p を加えたときのリングの形状に、2 次元正方格子上の可変ボンド長モデル

59

図 2: 慣性半径 Rg の圧力依存性

1

G-12

AFM probing opioid signalosome on neuroblastoma
九州大学物理 A , IPBS/CNRSB
B

Tardin , 水野大介

Lara Gay Mocorro VillaruzA , CatherineA

AFM probing opioid signalosome on neuroblastoma
Lara Gay M. Villaruz1, Catherine Tardin2, Daisuke Mizuno1 1Department of Physics, Kyushu
University 2IPBS/CNRS, University of Toulouse, France
Opioid receptors on the nerve cell surface are the major target of pain treatment since they
are responsible for sensing and relieving the pain signals. The conﬁnement domains composedof a cluster of opioids and many other membrane proteins and lipids could play the role ofsignaling platforms (signalosome) that permit the encounter of the various proteins involvedin the enzymatic cascades and therefore the fast response of receptor signaling to extracellular
activation. It is therefore likely that the proper receptor function would coincide with dynamic
physical properties of the signalosome. As a ﬁrst step towards this motivation, we aim todetect and quantify the speciﬁc interaction between the opioid receptor and its antibody. AFM
probe carboxyl-functionalized is converted into a biosensor by covalently coupling an aminecontaining antibody (T7 mouse monoclonal antibody) through a Polyethylene glycol cross-linker.
The tip modiﬁed with anti-T7 can detect the T7-tagged complementary receptor on SH-SY5Y
neuroblastoma cell line. Forces between the tip and receptor were monitored by continuously
indenting and retracting the tip at constant lateral positions. Molecular recognitions are evident
from the attractive signals of a unique shape, as a result of antibody-receptor interaction during
the retract phase. The attractive force increases until the bond between the antibody andreceptor breaks. Distribution of unbinding forces is obtained at diﬀerent loading rates, diﬀerent

G-13

The thermal and athermal ﬂuctuations in active gel
九州大学 物理 A

Heev AyadeA , Peijuan ZhangA , 豊田聖啓 A , 水野大介 A

Thermal and Athermal Fluctuations in an Active Gel
Heev L. Ayade1, Peijuan Zhang1, Toshihiro Toyota1, Irwin M. Zaid2, Julia Yeomans2 andDaisuke Mizuno1 1Department of Physics, Kyushu University, 8158581 Fukuoka, Japan 2Rudolf
Peierls Center for Theoretical Physics, University of Oxford, Oxford OX1 3NP, UK
In an active gel system (actin/myosin gel), motor proteins spontaneously generate forces anddrive the system out of equilibrium. In this study, we examine the non-equilibrium statistics
and dynamics of the system by analyzing the athermal ﬂuctuation, which is probed by tracking
the position of the embedded particles (video microrheology). The lag-time dependence of the
distribution of the displacements of probe particles, known as van Hove correlation function,
implies the dominance of athermal ﬂuctuations over thermal ﬂuctuations. The distributionof the athermal ﬂuctuation is found to be far from Gauss, which is linked to the activities
of relatively small numbers of motor proteins. Furthermore, the instantaneous distribution isfound to be understood with Leacute;vy statistics including the rapidly decaying tails due to thetruncation in the actual ﬂuctuation. Sum action of multiple motor proteins, which drives theprobe particle, only slowly converges to Gauss distribution because of the 1/r2 spatial decay ofthe motor impacts. We discuss the dependence of the statistics of athermal ﬂuctuations on theparticle size, substantially equal to changing the concentration of myosin motor proteins.

60

G-14

非熱的に駆動された細胞モデルの非平衡レオロジー
九州大学 物理 A

Peijuan ZhangA , Heev AyadeA , 水野大介 A

Non-equilibrium mechanics of athermally driven cell models Peijuan Zhang, Heev Ayade, Daisuke
Mizuno We investigate the non-equilibrium mechanical properties of cells which are driven outof equilibrium by the molecular motors. Athermal and thermal ﬂuctuations both in the reconstituted cytoskeleton in vitro and in the cytoplasm in vivo were probed using video microrheology
by tracking probe particles embedded or phagocytosed in the sample. We analyzed the full distribution of probe particles displacements (lag-time dependent Van Hove correlation function) andfound that in vitro and in vivo results showed similar feature ; both exhibited a central Gaussian
and the exponential tails. After regulating (increasing) the concentration of cytoplasm in vivo by
imposing hypertopic stress on the cell with 30mM sucrose, it was found that the exponential side
tail distribution disappeared and the characteristic length for the central Gaussian distribution
was decreased. Since the volume change induced by the hypertonic stress was 20

G-15

外力下における vimentin ネットワークのマイクロレオロジー
九州大学

物理 A , 崇城大学 B

張通A , Peijuan ZhangA , 木下英 A , 安藤祥司 B ,水野大介 A
真核生物の細胞内部には細胞骨格と呼ばれ合させた vimentin ゲルに均一なずり変形を加る繊維状のタンパク質重合体（アクチン、微小えつつ、内部に分散させたコロイド粒子の熱管、中間径フィラメント）からなるネットワー

運動を顕微鏡観察した (ビデオマイクロレオロ

クが張り巡らされている。外部から加えられジー)。このときコロイド粒子の熱運動は、そ

力学刺激もしくは内部で自ら生成した力に対れぞれの運動方向の力学特性を主に反映する

して、細胞は生理的に応答するが、そのメカことが期待される。事実今回の実験では、加えニズムを理解するには、まず応力の存在下にたずり場（x-方向）に対して vimentin ゲルがおける細胞骨格の微視的な力学応答を調べる

異方的に硬化することを示唆する結果が得ら必要がある。そこで本研究では、大変形に抗れた。従来、様々な細胞骨格ゲルは、応力が加して細胞の力学的安定性を保持する機能を持えられた方向に非線形に硬化することがマク

つ中間径フィラメント (type:vimentin) を用
いて、ずり場印加によるネットワークの粘弾性

ロレオメータを用いて確認されてきたが、他変化を調べた。Vimentin は主に間葉系細胞中によれば、細胞内部の微視的な力学環境は分に大量に発現するため、例えば上皮性の癌細子組成や構造の分布のみならず、分子モーター胞が間葉系に転換して転移・浸潤能を獲得すが各所で発生させている応力の向きと分布にる際のマーカーとして用いられるが、その力も強く依存して変化していることが予想される。

の方向の力学特性は不明であった。今回の結果

学的性質や生理的役割については不明な部分が多い。本研究では、0.75mg/ml の濃度で重

61

G-16

粒子法を用いた原形質流動の数値モデルに関する研究
佐世保高専・電気電子 A

三橋和彦A , 中川龍之介 A

細胞の原形質を Moving Particle Semi-implicit (MPS) Method (Koshizuka) を用いてモデル化し、原形質流動を数値的に模倣することを試みた。細胞内の原形質と呼ばれる液体状の媒質は粘弾性をもつ。例えば光ピンセットを用いた実験によって、原形質が pN オーダーの駆動力に対し 0.1sec
オーダーの応力緩和を示し、加硫ゴムの百万分の一程度の弱い剛性率を持つことが報告されている (Mitsuhashi)。これは、レイノルズ数が非常に小さいと考えられてきた細胞内であっても、内容物の弾性が力学現象に関与している可能性を示している。本研究では、こうした弾性が流動の形成と安定化にどの様に寄与するかを検証するため、粒子法による二次元数値モデルを研究した。

MPS 法に従い Navier-Stokes 方程式を二次元で離散化するため、圧力項に勾配モデルを、粘性項に Laplacian モデルを適用した。弾性に関しては、今回は単純な線型バネモデルに重み関数をかけた粒子間相互作用として記述し、流動の安定性と境界条件に対する影響を調べた。原形質流動の駆動力は正方形、八角形、円形などの境界の接線方向にはたらくように印可し、粒子が壁面に一定距離以内に侵入したときのみ作用させた。数値計算の結果、流動安定性については弾性によって界面の駆動力が遠方まで伝搬し、粒子群が結晶塊のような集合体を形成しつつ流動する様子が見られた。また正方形以外の境界条件では、弾性係数の増加とともに流体内の速度と圧力の不安定性が増加した。本会では一連の数値計算の結果を報告するとともに、細胞内の力学現象における弾性の物
理的意味について議論する。

G-17

大きな粒子の拡散〜粒子と溶媒の間の引力の効果〜
九州大学大学院理学府物理学専攻 A , 九州大学大学院理学研究院物理学部門 B , 九
州大学大学院理学研究院化学部門 C

稲吉裕子A , 吉森明 B , 秋山良 C●目的：最近タンパク質程度の大きな粒子の拡引力による拡散係数の変化はほとんど変わらな散に対して新しい理論が開発され、剛体球系やかった。² = 1 のときの拡散係数 D1 と ² = 4２成分系の研究に用いられている。この理論でのときの拡散係数 D との比は、理論 A では

は、溶媒の動径分布関数から簡単な計算で拡散

D1 /D = 1.02、新しい理論では D1 /D = 1.19 となり、１割程度の違いしか見られなかった (図)。

係数を求められる。しかしこの新しい理論は導出の過程で近似を行っており、これらの近似の妥当性を調べることを目的とする。

%#$"

より精度の高い理論（理論 A）によって求められた値とを比較する。引力には kihara-potential!"#$%"&'!(

係数について、新しい理論によって求めた値と、!"#$%"●手法：溶質―溶媒間に引力が働くときの拡散%"
56789!

!#$"

89)"を仮定した。引力の大きさを表すパラメータ ²を変化させて拡散係数を計算し、理論 A による!"!"結果と比較した。
●結果：新しい理論による拡散係数の絶対値は、
理論 A による値より 0.5 倍程度ずれた。しかし、

62

%"
&"
'"
("
$&'()*+,-./01234"G-18

大きな粒子の拡散〜溶媒 2 成分系の理論〜
九大院理 A中村有花A , 吉森明 A , 秋山良 A

たんぱく質程度の大きな溶質粒子の拡散には、溶質周りの溶媒粒子の分布が影響を与える。特に溶媒が 2 成分から成る場合、その混合比によって分布が大きく変わるため、比率を変1えることで分布の効果を調べることが出来る。

0.9

D/DSE

2 成分系において分布の効果を考慮した拡散係数の理論を、1 成分系 (Ref.G-17) と同様に摂動理論を使って開発した。溶媒の大きさが各成分で異なる場合にも適用できる。

共溶媒の大きさ
2
3
4
5

0.8
0.7
0.6

この方法を用い、溶質と 2 成分の溶媒 (以下0.5

それぞれ溶媒、共溶媒) ともに剛体球のときの

0.01

0.02

0.03

mole fraction of co-solvent

拡散係数の計算を行った (Fig.1)。その結果、共Fig.1 新しい理論により計算した拡散係数(D)

溶媒を少量添加しただけで拡散係数に大きな

横軸は共溶媒のモル分率、縦軸のDSEは、
Stokes-Einstein則から計算した値。粒子の大きさは 溶質:溶媒:共溶媒=50:1:2～5。

影響が現れ、Stokes-Einstein 則で計算した値

DSE からのずれは共溶媒を添加していくとさらに大きくなることが分かった。

G-19

0

大きな粒子が狭い空間に入るときの溶媒の効果
九州大学理学府物理学専攻 A , 理学研究院物理学部門 B , 京都大学大学院エネルギー科学研究科 C , 京都大学エネルギー理工学研究所 DC一 , 木下正弘

原諒平A , 吉森明 B , 天野健

Dる確率を追い抜くことが分かった (図)。ただ粒子が狭い空間の中に入る現象はシャペロニンの作用機構など、生体内で多く知られていし、D は拡散係数、dS は溶媒の直径である。つる。天野、木下は平衡状態の計算でシャペロニ

まり、粒子は始めシリンダーの中央に留まる

ンの作用機構に溶媒が重要であることを示唆しが、時間が経つとシリンダーの底まで移動する。

た。この示唆を確かめるために、ダイナミクスを計算することで狭い空間でどの位置に粒子が入るかを明らかにし、シャペロニンの実験の結果と比較することを目的とした。
天野、木下はシリンダー状の狭い空間での粒子の平均力ポテンシャルを溶媒の効果をとりいれた積分方程式理論を用いて計算した。そのポテンシャルで、フォッカープランク方程式により粒子の分布確率の計算を行った。
その結果、始めは、粒子がシリンダーの中央にいる確率が高いが、時間 55d2S /D がだけ経
つと、シリンダーの底にいる確率が中央にい

63

G-20

Lennard-Jones-Gauss 系の固液相転移
九州大学 A , 東京電機大学 B
垣孝

末松安由美A , 吉森明 A , 才木将史 A , 松井淳 A , 小田B[目的] Lennard-Jones-Gauss (LJG) 系の固ー液相転移点を計算し相図を作成する。LJG 系は、[結果] LJG 系の広いパラメーターでの相図を作成したところ、MD シミュレーションの二つの極小をもったポテンシャルで相互作用す

結果と定性的に一致した (図)。相図においてる粒子系である。また、単成分でガラス転移がは、どちらの結果も二つ目の極小の深さ ε を起きることで注目されており、パラメーターに大きくすると、fcc 結晶が安定であった。一

より二つ目の極小の位置 (rG ) と深さ (ε) を変え

方、MD に比べて理論の結果では液相の領域ることができる。３次元 LJG 系に理論的手法が広く出た。また、1.15 < rG /σ < 1.4 でを適用した結果を分子動力学 (MD) シミュレー

は、ε/ε0 < 1 でともに結晶化しなかった。

ションと比較し、理論の有効性を検証するとともに MD シミュレーションのみでは分からない

1

LJG 系の特徴を明らかにする。
[手法] 自由エネルギーの計算に密度汎関数法

0.8
¡/¡0

(DFT) を用いた摂動論を適用した。引力部分を摂動項として、斥力部分を剛体球で近似し、剛体球の部分は DFT で求めた。この手法は LJGのような複雑なポテンシャルでも問題なく適用

0.6
0.4

理論による安定な相
○液相

0.2

●固相
実線は、MDシミュレー
ションによる融点を示すできる。得られた液相と固相の自由エネルギー0をプロットして共通接線を引き、その接点から

11.1

共存密度を求める。

G-21

1.2

1.3
rG/m

1.4

1.5

1.6

溶媒内イジングモデルの研究
京都大学大学院エネルギー科学研究科 A

天野健一A

本発表では、等間隔、一次元的に配置された溶質の理論的研究をし、それの物理的性質を紹介する。ここで、それら溶質は矢印の様な形（例：円錐）をした剛体であり、各溶質の方向は上か下に向く事ができる。この溶質らが真空中または連続溶媒中にあった場合、それらの方向性に何ら興味深い事は起きず、ランダムのままである。しかし、その溶質らが粒子浴（例：剛体球溶媒）中にあった場合、興味深い物性が現れる。最近接溶質間の距離が変化する事で、溶質らの方向性が、強磁性「的」⇔ランダム⇔反強磁性「的」に変化する事が分かった。また、その溶質間距離が十分に長くなると、溶質らの方向性は完全にランダムになる事が分かった。本発表では、この特殊と思えるシステムが、どの様に実在するシステムと関連があるのかも示す。

64

会場 H
領域 12

H-1

アルギン酸水溶液のゲル化に伴うパターン形成
佐賀大院工 A , 広大院理 B , 九大院理 C之成田貴行A , 大石祐司 A , 大西勇 B , 鴇田昌

C

多糖類水溶液の一種であるアルギン酸の水溶液を毛細管内に封入した状態でカルシウムイオンを拡散させると、巨視的なパターンを持つゲルを作成できることを見いだした。アルギン酸は昆布の主成分で β − D − マンヌロン酸とα − L − グルロン酸の 2 種のブロックが (1 − 4) − 結合した直線状の共重合体で、その水溶液はカルシウムイオン存在下でゲルを形成する。ゲルに現れたパターンを分類し、毛細管の管径のサイズ及びカルシウムイオン濃度がパターンの形態及び周期性に与える影響を検討した。この結果をもとにパターンの形成機構について考察する。ゲルは任意調製したアル
ギン酸ナトリウム水溶液を毛細管内に充填し、毛細管の一端を封閉した後、任意濃度の硝酸カルシ
ウム水溶液に漬け込むことで得た。ゲルに現れた周期構造は顕微鏡像から得て解析した。ゲルに現れた形態は大きく分けて 5 つの形状に分類できた。棒状ゲルの内部に空洞が現れるゲルは比較的毛
細管径の小さい領域みられ、カルシウムイオン濃度の高い方からチューブ、セルチュープ、セルの順に形態が変化した。毛細管径の増加に伴い順に、螺旋、筍型のゲルが現れた。ゲルに現れたパターンの繰り返し、波長λと毛細管径 2r0 の間には比例関係が見出された。一方、カルシウム濃度φとはλ ∝ φ−0.5 の関係が見出された。不溶な 2 成分からなる液体を毛細管内に封緘すると、液体間の界面張力と管への濡れに起因したレイリー不安定性が現れ、液体同士が巨視的な周期構造を形成する。この周期構造の波長λre は毛細管半径 r に比例する。この比例関係と今回形成されたゲルパターンの波長 − 毛細管径の関係が一致した。また、一方、カルシウム濃度 − ゲル波長との関係には、スピノダル分解に見られる相関長 − クエンチ深さの関係との関与が見出された。

65

H-2

κ-carrageenan ゲルのリーゼガング現象に及ぼす電場の効果
九大院理 A , 佐賀大理工 B , 広大院理 CBC

貴行 , 大西勇 , 鴇田昌之

岡村香奈A , 柳澤実穂 A , 向井貞篤 A , 成田Aκ-カラギーナンは海藻由来の多糖類であり、制移送し、パターン形成に及ぼす電場の効果を

高濃度の１価金属イオンの添加により液晶ゲ

明らかにする目的で研究を行ったので報告する。

ルを形成することが知られている。近年、κカラギーナン溶液とカリウムイオンの拡散・反応系において、ゲル中に液晶相が周期的に形成される現象が見いだされた。得られた周期的パターンの解析により、κ-カラギーナンのパターン形成はリーゼガング現象の一種に分類されることが明らかになった。この系では、陽イオンがκ-カラギーナン溶液中に自由拡散することによりパターン形成が形成される。しかしながら、低分子イオンの拡散には電場の有無が大きな影響を与えることが容易に想像できる。そこで我々は、電場を印加することによりカリウムイオンをκ-カラギーナン溶液中に強H-3

ゲル中における界面活性剤の相分離
九州大学大学院理学府物理学専攻複雑流体研 A , （株）ニプロパッチ B 横井龍一A ,柳澤実穂 A , 向井貞篤 A , 後藤元彰 B , 鴇田昌之 A

界面活性剤は様々な分野で利用されている．
しかしながら，その正確な相挙動は十分に理解されているとはいえない．我々は汎用の界面活
7X-100/水系の相挙動についての研究を行ったので報告する。Triton/水系

0性剤である Triton

6

5

6

0

5

5

5

0

4

5

4

0

3

5

の相図を以下の方法で決定した．様々な濃度の

靭
靭 禩䈎

靭

水溶液を調製した．これらの溶液を恒温槽に静値し，温度を 20 ℃/min で上昇させた．この過程
で水溶液が白濁する温度を目視により決定した．
この温度を曇点とし，曇点の濃度依存性を求めた。結果を図に示した．Triton

X-100 は典型的な下部臨界相溶温度（LCST）を有する系で

0

5

1

0

1

孖燵

あることがわかる．次にこの系をポリアクリル
アミドゲル中に導入し，その相図を求めた。ゲルの濃度は 420mM に固定した。得られた結果を図に示してある．相境界が低温側にシフトし，また相境界の形も大きく変化することがわかる．

66

5

2

0

2

5

H-4

ゼラチン-PEG-水三成分系の相挙動
九大院理 A

山下祐太朗A , 柳澤実穂 A , 向井貞篤 A , 安中雅彦 A , 鴇田昌之 A

ゼラチンはコラーゲンを変性して得られるポ果、相境界は添加する PEG の分子量と濃度に強リペプチドを主成分とする物質であり、非常にく依存することが明らかになったので報告する。

高い親水性を示す。ゼラチン水溶液は、高温では均一な溶液状態であるが、温度を下げるとゲルを形成する。しかしながら、僅かな量の親水○ cloud point● melting temperature of gel性高分子 poly(ethylene glycol) (PEG) を添加することにより溶液の性質が大きく変化する。
Temperature (℃)

僅かな量の PEG を添加したゼラチン‐PEG‐水三成分系溶液は、高温では均一な溶液状態にあるが、温度を下げると曇点が表れ、ゼラチンリッ
チ相と PEG リッチ相に二相分離する。例とし

1 phase sol
2 phase solて、図に PEG 水溶液 (Mw:20,000、濃度 1.7 ％)gel

を溶媒とした、ゼラチン溶液の相図を示した。
本研究では、濃度や PEG の分子量などを変え、様々な組成の溶液について測定を行った。その結

H-5

Concentration of gelatin (g/100ml)

気液界面上における単一泡の寿命と粘弾性の関係
九大院理 A

前田智A , 柳澤実穂 A , 向井貞篤 A , 安中雅彦 A , 鴇田昌之 A

泡は様々な分野で利用されている。洗浄、断熱材、消火剤などは典型的な例である。これらのような中には、泡の寿命の長短を制御することで、より効果を高めることができるものがある。我々は、単一泡の寿命を決定する物理的な因子を明らかにする目的で泡の寿命を測定したので報告する。本研究では、特に液体の粘弾性が寿命にどのような影響を与えるかについて着目
し、分子量 50 万のポリエチレングリコール水溶液で泡を作成した。我々は単一泡の寿命の高分
子濃度依存性と温度依存性を測定した。単一泡の寿命の温度依存性を図に示している。講演では溶液の粘弾性測定の結果と合わせて報告する。

67

H-6

ゲル中の鎖状高分子の振動電場による伸張運動
九州大学大学院理学府物理学専攻統計物理学 A 雪山裕貴A , 坂上貴洋 A , 中西秀 A

分子量の大きな DNA や染色体分子を伸長

ながった粒子系としてモデル化する。高分子させる技術は効率の高い遺伝子解析法においの伸長の程度を表す量として、主慣性モーメて極めて重要である。これまで、レーザート2 2
ント I1 ,I2 を用いた量 I = ( II11 −I+I2 ) を計算した。

ラップ法を用いた力学的伸長などいくつかの

configuration(t=17750)
20"data17750.dat""abs5.dat"15

方法が提案されてきたが、最近、別の手段と

10
5
0
y

して、ゲルや高分子溶液中の DNA に振動電-5-10場をかけて伸長させる方法が開発された1 。こ

-15
-20

の手法は DNA に触れずに伸長させることが

-15

図1

できるという点においても優れている。本研
究では、振動電場をかけた場合の鎖状高分子

-10

-5

0
x

5

10

15

I ∼ 1 のときのスナップショットの一例

n50 o5 v01 f001 sec asphericity1’asphericity1000003.dat’ using 1:2

0.9の伸長運動について 2 次元の MD シミュレー

0.8((I1-I2)/(I1+I2))2

0.7

ションを行い、振動電場の周波数や振幅、ゲ

0.6
0.5
0.4
0.3

ルの密度や高分子の長さと、高分子の伸長の

0.2
0.1
0

間にどのような関係があるかを調べる。高分

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

time

図2

子をランジュバン方程式に従う 1 次元的につE = 10−1 2kσB T , f = 10−2 2kξσB2T の時の I の時間変化

1 N.Kaji,M.Ueda and Y.Baba,Biophys.J.,82,(2002)335-344
1H-7

液晶中の異方性粒子の相互作用
九大院理 A

桴海文吾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する球状粒子と棒状粒子との相互作用についてはと、粒子周辺には表面アンカリングに起因し当日に議論を行う。

a

F

た液晶配向の歪みが生じる。このとき、系は粒3µm

子近傍に対となる新たな点欠陥が生じること

R

で安定化し、粒子−欠陥対を形成する。これを液晶全体の配向方向

図１．粒子とクラスター粒子の顕微鏡像

dipole 型粒子−欠陥対と呼ぶ。このような粒子間には、長距離かつ異方的な力が働くことが知られている。
本研究では、１粒子とクラスター（図１）との間に働く力 F について測定を行った。また、得られた結果と、２粒子間力の重ね合わせを用いて計算した結果との比較を図２に示す。
図２．１粒子ークラスター間の力

68

H-8

液晶コロイドの異方的相互作用
九大理 A , 九大院理 B

浦本匠A , 桴海文吾 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

ネマチック液晶中のコロイド粒子は液晶の配向秩序を乱し、さらに粒子近傍に新たな欠陥Fを誘発する。そのため、粒子間には液晶の弾性ひずみを介した長距離的かつ異方的な力が働く。本研究では、dipole 型の粒子−欠陥対間に働く力を光ピンセットを用いて直接計測した。

Lubensky らによる理論予測によれば、粒子間力 F は F =(1-3cos 2θ)/R4 で与えられる。ここ
で、Rは粒子間距離、θは粒子間を結ぶ直線と液

図１ 粒子間力測定の様子

晶の配向とのなす角である (図 1)。当日は、粒子間力Fの角度依存性θの詳細を報告する (図 2)。

図２ 粒子間力F の角度依存性θ

H-9

液晶コロイドの構造形成
九大理 A , 九大院理 B

井崎邦義A , 桴海文吾 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

液晶中にミクロンサイズの粒子を分散させると、粒子自身が欠陥となり、液晶の配向秩序を20µm乱す。このため、粒子間には液晶の配向ひずみを介した長距離かつ異方的な力が働く。近年、
この力を用いたコロイド粒子の構造形成に関する研究が盛んに行われている。

20µm

形成される構造体の形態は粒子の伴う欠陥

図１．点欠陥を伴う粒子で構成した構造体(クロスニコル)の形に依存するが、本研究では点欠陥をもつ粒子 (図１)、及びひも状の欠陥をもつ粒子 (図２) を用いて１次元鎖や２次元結晶を作成した。粒子操作および欠陥の制御には光ピンセットを用いた。なお、ひも状の欠陥をもつ粒子は、配向方向をセル厚方向に 90 度ねじった場合にのみ生じる。詳細は当日発表する。

10µm

10µm

図２．ひも状欠陥を伴う粒子で構成した構造体(クロスニコル)

69

H-10

コレステリック液晶の電気対流 I – 相図 –九大理 A , 九大院理 B

勝田康平A , 石橋優作 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

負の誘電異方性を持つネマチック液晶に電圧を印加すると、ある閾値電圧で対流が発生し、

a

b

c

d

さまざまなパターンが観測される。また、光学活性を有するネマチック液晶 (コレステリック液晶) では、通常のネマチック液晶で見られないパターンが報告されている。
今回、光学活性体コレステリルノナノエー
ト (CN) をネマチック液晶 MBBA に添加した試料において現れるパターンを観察した。右図
は観測されたパターンの一例である。添加する

CN の濃度及び印加電圧を変化させ、パターン相図を作成した。

スケールバー = 100μm

図 観察された電気対流パターンの例。

一方、同一電圧下でも、らせん構造のピッチ

周波数 50Hz セル厚 50μm(a)CN濃度 0.3wt% 、印加電圧 7.0V(b)CN濃度 0.4wt% 、印加電圧 10.3V(c)CN濃度 0.1wt% 、印加電圧 12.8V(d)CN濃度 0.2wt% 、印加電圧 14.6Vとセル厚の大小によって現れるパターンが変化することがわかった。
詳細は当日発表する。

H-11

コレステリック液晶の電気対流 II – 構造 –九大院理 A , 九大理 B

石橋優作A , 勝田康平 B , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

ネマチック液晶にコレステリック液晶を少(a)量添加すると、ピッチが長いコレステリック(b)

液晶となる。これに電圧を印加すると電気流
体力学的不安定性によって対流が発生する。
この際観察されるパターンはネマチック液晶の場合と異なることが知られている。今回、
コ レ ス テ リック 液 晶 特 有 の 電 気 対 流 パ タ ー

y
20 µm
x 電場：

ンを蛍光共焦点偏光顕微鏡 (FCPM) 法を用

：電場

z
20 µm
x

図：コレステリック液晶における電気対流パターンの蛍光共焦点偏光顕微鏡画像。
(a)xy2次元画像、(b)xz断面像。

い て 観 察 し 、3 次 元 的 な director 分 布 の 解明を試みた。詳細については当日報告する。

70

H-12

リオトロピック液晶におけるラメラ相の核形成・成長
九大院理 A

青木辰徳A , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

液晶は固体（３次元結晶）と液体の中間的な性質を持ち、それを反映した興味深い成長機構を有している。その中でも我々はリオトロピッ
ク液晶 (2 分子膜系液晶、C12 E5 /H2 O など) の、等方相からラメラ相が核形成・成長する際の成長機構に着目した。核が平衡形を保って成長する場合（安定成長）、始めに平らな層構造を持
つ円盤状の核 (図 (a)) が形成され、それが成長と共に自発的に変形し、最終的に球核状の層構造をもつオニオン構造 (図 (b)) になり、形状を保ったまま一様に成長することが知られている。一方で、我々は、実験条件によっては不安
定成長が起こることも確認した。その場合、オ50μ m

ニオン構造に成長したあと、異方的に細長く
図.1. (a)円盤状ラメラ核の膜構造の模式図(b) オニオン核の膜構
造の模式図(c) ラメラの成長不安定の様子。位相差顕微鏡観察。
C12E5は5.15vol%、hexanolは0.85vol%。

伸びていく (図 (c))。このように様々な現象が起こるが、そのメカニズムや条件などについては未解明な点が多い。そこで、膜の体積分率
や曲げ弾性などの様々なパラメータによって、核形成・成長がどのように変化するか調べた。

H-13

多成分ベシクルにおける側鎖高分子結合型脂質によるミクロ相分離
現象
九大院理 A , 東大生産研 B , 京大院理 C
研一

柳澤実穂A , 下川直史 B , 市川正敏 C , 吉川C

飽和リン脂質（DPPC）、不飽和リン脂質（DOPC）、Cholesterol（Chol）からなる３成分ベシ
クルは、転移点以下で DPPC に富む液体秩序相と DOPC に富む液体無秩序相に相分離し、ドメインを形成する。Chol 添加系では、界面長が最小となる大きな１つの円形ドメイン（モノドメイ
ン）をつくるようにマクロ相分離する。本研究では、糖鎖脂質モデルとして、親水性高分子である

PEG（polyethylene-glycol）を結合させた Chol（PEG-Chol）を Chol の代わりに混合し、PEG が相分離に及ぼす影響を調べた。その結果、PEG-Chol の量がある閾値を越えると、直径が１ミクロン程度の小さなドメインが多数分散して現れる、ミクロ相分離へと転移することを見出した。このマイクロからミクロ相分離への転移現象を、PEG 間の斥力に着目することで理論的にも説明した。

71

H-14

ヤヌス粒子の作成
九大理 A , 九大院理 B

玉井達哉A , 野口朋寛 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

ヤヌス粒子とは、その表面が異なる物性を持った二つの部分から成る異方性粒子の総称である。ヤヌス粒子はその表面の異方性によって、等方的な粒子とは違った性質を示す。我々は親水面と疎水面を持つ両親媒性ヤヌス粒子を用い、コロイド界面活性剤として新規なメゾ構
造形成を実現することを目的としている。そこ

２０μm
図1 作成したピッカリングエマルジョン
ワックス表面にシリカ粒子が張り付いていることが確認できる。

でまずヤヌス粒子の作成に取り組んだ。
ヤヌス粒子作成のために、まずシリカを分散させたワックスと水溶液を混合してピッカリン

３μm

グエマルジョン (PE) を作成する。そして PE 表
面のシリカ粒子の露出面をシランで修飾する。
APS‑RITC

次にワックスを溶かし、マスクされていた面を別のシリカで修飾する。図２は片面を蛍光標識シランで修飾したシリカ粒子である。これをみると、シランで修飾された明るい面と、未修飾の暗図２ 蛍光標識シラン(APS‑RITC)
で片面を修飾したシリカ粒子

い面が確認出来る。用いるシラン剤の種類を変えたり、修飾時の溶媒を変えること等によって、様々な表面物性を持つヤヌス粒子を作成した。

H-16

熱泳動効果によるコロイドの構造形成
九大理 A , 九大院理 B

田中小百合A , 柴田就平 B , 佐々百合子 B , 相藤貴之 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B
コロイド分散系は、個々の粒子を直接観察可能であるために、原子系のモデルとして、結晶化過程や融解に関する研究が行われてきた。
本研究では、強く集光したレーザーにより発生させた局所温度勾配を用いて、二次元コロイ
ド凝集体を作成し、レーザーを止めた後に融解していく過程を光学顕微鏡で観察した。

t=0s

20µ
µm

得られた画像の二次元フーリエ変換像を図 1に示す。初期に見られた六回対称性と並進秩序
が時間と共に消失することがわかる。また、ボロノイ分割を行い (図 2)、各セルに対して局所的な六回対称性秩序を求めた。

t=300s

動的融解過程の詳細は、当日発表する。
図１ フーリエ変換像72

図２ ボロノイ図

H-17

熱泳動効果によるコロイド結晶の生成過程
九大院理 A , 九大理 B

相藤貴之A , 田中小百合 B , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

コロイド分散系は、直接観察が不可能な原(a)子・分子からなるミクロな系のモデル系としてその凝集構造やダイナミクスに関する研究が行われてきた。
本研究では、熱泳動効果を利用して水中のシリカ粒子を温度の高い領域に凝集させ、任意に単独の結晶を作成する。この時、温度勾配によって粒子に働く力が、結晶の生成過程にどのような影響を及ぼすかを解明すべく研究を行っ

10µm

た。
具体的には、金属薄膜を蒸着させたガラス面(b)に、集光したレーザーを吸収させることによって、希薄なコロイド溶液中に強い熱勾配を生み出し、結晶を作成した。その生成過程を観察し、粒子の速度からポテンシャルを導出した。
また粒子に働く熱泳動力を温度勾配から求め、前述の結果との比較を行った。
詳細については当日発表する。
10µm
図.コロイド粒子の凝集過程(a)0s,(b)1500s

H-18

流体力学的に結合した粒子系のリズム運動
九大院理 A , 九大理 B

佐々百合子A , 田中小百合 B , 柴田就平 A , 岩下靖孝 A , 木村康之 A
粘性流体中を運動する微小物体は、周囲の流2体を介して他の物体と相互作用をする。このよ∆θ(12)

3

うな粒子系は非平衡状態であり、様々な興味深

1

い集団運動を示すことが報告されている。特に、光渦（円環状の強度分布を持った集光場）

4

上で水中を周回運動するコロイド粒子系は、リ

6

10µm

ミットサイクルを示すことがわかっている。

5

本研究では、この系において出現するリミッ
図１．周回運動する粒子

トサイクルが時間にスイッチングする現象を新たに見出した。

A B A

図１は６つの粒子が円環上を周回する様子

BA∆θ(61)

であり、図２はこのときの隣接粒子間角度の時間発展を示す。図２から、異なるリミットサ∆θ(56)

イクルＡ、Ｂが自発的にスイッチする様子が∆θ(45)

わかる。この運動形態の詳細は、当日報告する。

∆θ(34)2rad∆θ(23)∆θ(12)
0

200

400

600
Time [s]

800

1000

図２．隣接粒子間角度の時間発展

73

1200

H-19

粒径の異なる駆動されたコロイド粒子のクラスター形成
九大院理 A , 九大理 B
康之

柴田就平A , 田中小百合 B , 佐々百合子 A , 岩下靖孝 A , 木村A

粘性流体中のコロイド粒子多体系は、粒子間て お り、こ れ ら の パ ラ メ ー タ を 変 え る こ との流体力学的相互作用に起因した多彩な挙動をで 、ク ラ ス タ ー の 個 数 や 形 状 が 決 定 す る 。

示す点で大変興味深い。本研究では、ホログラ
フィック光ピンセットを用いて水中で複数のコ
ロイド粒子を円環上にトラップし、接線方向に一定の駆動力を与えて、周回運動させた。本実験には、直径３ µｍおよび２.５µｍの２種類のシリカ粒子を用い、全粒子数や大小の粒子数の比、およびその配列を変えて粒子系の粒子の運動を調べた。
大 き い 粒 子 が ２ 個 、小 さ い が 粒 子 ２ 個 の場合、図 a のような配列を初期位置として運動させたところ、図 b のようなクラスターを形成し、それ以上、他の状態には移行しないことが分かった。このことは隣接粒子間角度∆θの時間発展からもわかる (図 c)。ク
ラスターの形成は粒子数や配列に依存しH-21

高圧力下におけるソフトマター挙動の直接観察
九大院理 A

向井貞篤A

高圧力がソフトマターに与える影響について、様々な研究が行われているが、細胞スケール構造
体の圧力応答に関する研究は、装置上の様々な制約から比較的少ない。そこで我々は、400 MPa，

80 ℃の試料の高分解能観察を可能とする高圧顕微鏡システムを開発し [1]、高圧力下のリン脂質ベシクル挙動の研究を開始した。
リン脂質は飽和脂質の DPPC、不飽和脂質の DOPC を用い、直径 10 µm 以上のジャイアントベ
シクル（GV）を、自然水和法で調製した。高圧セル内部で試料を 50 ℃に保ち、200 MPa までの圧力下、60 倍の対物レンズ（NA 0.7，Nikon）で位相差観察を行った。観察を通して、1 つの GVの形状変化を追跡した。常圧で球形であった GV は、100 MPa まではその形状を保ち、球形のままであった。150 MPa 以上において変形が見られ、その後、圧力を下げると、100 MPa 以下で球形を回復した。この変形は繰り返し可能であった。形状の変化が観察された圧力は、リップルゲル
相-指組み相間の相転移圧力付近である [2]。同様の実験を、このような相転移を示さない DOPCの GV で行なったところ、形状変化は見られなかった。以上より、ベシクル形状の変化はリップル
ゲル相-指組み相転移の結果であることが示唆され、これに伴う余剰表面積の発生が原因であると考えられる [3]。また実際の生体膜では、複数種のリン脂質が含まれている。このような多成分膜
では、温度変化により膜内相分離が起こることが報告されている [4]。本発表では、多成分ベシク
ルの高圧力下における挙動についても触れる。

[1] 高圧力の科学と技術, 21, 18 (2010). [2] 高圧力の科学と技術, 17, 106 (2007). [3] ChemBioChem, 10, 251 (2009). [4] PRL, 100, 148102 (2008).

74