会場 C領域 9, 11C-1

i 相 Ag-In-Yb 準結晶表面におけるペンタセン分子の安定吸着構造の探索
鹿児島大院理 A , NIMSB

佐藤壮紀A , 廣戸孝信 B , 松下能孝 B , 野澤和生 A

走査型トンネル顕微鏡を用いた先行研究により、icosahedral(i) 相 Ag-In-Yb 準結晶 2 回軸表面に吸着したペンタセン (Pn)分子は、基板の Yb 原子の分布に依存して準周期的に配列することが確認されている。また、個々の Pn 分子は、基板の 5 回及び 2 回対称軸方向に沿い、Yb 原子のペアから成るサイトに吸着することが報告されている [1]。
本研究では、この 2 回軸表面における Pn 分子の吸着を密度汎関数理論 (DFT) による理論計算によって調査した。計算にはVienna Ab-initio Simulation Package を使用した。従来の DFT 計算では、周期性を持たない準結晶表面を扱うことができないため、既存の原子構造データ [2] から切り出した原子クラスタにより表面を近似する方法 (クラスタモデル) を用いて計算を行った。また、クラスタモデルは原子吸着エネルギーの計算精度がクラスタの大きさに依存するため、以前我々が行った吸着エネルギーのクラスタサイズ依存性の検証結果 [3] を計算精度の目安として用いた。今回の計算では、Pn 分子 1 つを円柱状クラスタに対して水平に配置し、Pn 分子の位置を 5 回又は 2 回対称軸方向に沿って変位させながら吸着エネルギーを求めた。また、同様の計算を複数の異なるサイトにおいて行った。発表では、これらの計算結果をもとに、準結晶表面における Pn 分子の安定吸着構造について議論する予定である。
参考文献[1] A. Alofi, D. Burnie, S. Coates, R. McGrath, H.R. Sharma, Mater. Trans. 62 (3), 312-316 (2021).
[2] H. Takakura, C.P. G ó mez, A. Yamamoto, M. de Boissieu, A.P. Tsai, Nat. Mater. 6, 58-63 (2007).
[3] M. Sato, T. Hiroto, Y. Matsushita, K. Nozawa, Mater. Trans. 62 (3), 350-355 (2021).

21

C-2

酸素原子吸着による PdZn(111) 表面の構造変化の第一原理計算
鹿児島大理 A , (株)RKKCSB , 中大理工 C

岩村和哉A , 大谷友輔 B , 石井靖 C , 野澤和生 A

PdZn 触媒は、メタノール水蒸気改質 (Methanol Steam Reforming , MSR) において Cu 系触媒と同程度の活性、CO2 選択性を持つ。この PdZn 触媒の CO2 選択性に関して、MSR 反応中に触媒表面に形成される ZnO の重要性が指摘されているが、ZnO が MSR 反応中に PdZn 表面に形成されるメカニズムは不明である [1,2]。そこで本研究では、ZnO 形成の可能性や、形成される場合の仕組みを明らかにするため第一原理計算を用いて酸素原子を PdZn(111) 表面に吸着させた際の表面の構造変化を調査した。
計算には、擬ポテンシャルと平面波基底を用いた第一原理計算パッケージである VASP(Vienna Ab-initio SimulationPackage) を使用した。表面構造はそれぞれ 6 層の原子層と真空層から構成されるスラブモデルを用いて近似した。真空層においては約 12 Åの厚さをとり、原子層においてはバルク側の 3 原子層を固定し、真空側 3 層を構造緩和させた。(2x2) 単位胞を用いて、酸素被覆率が 1ML に至るまで酸素原子を吸着させ、表面の構造変化を調査した。
酸素被覆率が 0.75ML に達した際、最表面 Zn 原子と吸着酸素原子からなる擬似 ZnO 構造が得られた。この擬似 ZnO 構造は、ZnO(ウルツ鉱型構造) に見られる Zn-O の六角形リングと、subsurface に入り込んだ吸着酸素原子によって特徴付けられる構造である。酸素被覆率 1ML の際にも、同様に擬似 ZnO 構造が得られた。この特徴的な構造は酸素被覆率 0.125ML 0.625MLの際には出現しなかった。
。

[1] M. Friedrich, D. Teschner, A. Knop-Gericke and M. Armbruster, J. Catal. 285, 41 (2012)[2] G. K. Smith, S. Lin, W. Lai, A. Datye, D. Xie and H. Guo, Surf. Sci. 605, 750 (2011)C-3

低温水素吸蔵を利用したパラジウム水素化物の生成とその超伝導特性
九大工 A , 九大院工 B , 岡山理科大 C

加藤遼馬A , 宮川一慶 B , 廣田壮平 B , 稲垣祐次 C , 河江達也 B

パラジウム水素化物 (Pd-H) は、水素吸蔵金属の典型例として基礎物性から応用まで幅広い分野で長年大きな注目を集めている。Pd は水素を吸蔵すると、まず Pd の非常に大きな磁化率が急激に抑制されていく。そして反磁性が出現した後、水素濃度 (x =H/Pd) が x = 0.75 以上になると超伝導が出現する。この超伝導転移温度は水素濃度の増加とともに上昇し、x = 1 では約 10K 程度になる。我々の研究室では温度 T ≦ 200K で水素吸蔵を行うことで、常圧下でも高水素濃度の PdHx が生成可能であることに注目して実験を行っている [1]。Quantum Design 社の MPMS SQUID 磁束計と研究室自作の 3He インサートを組み合わせた測定システムを構築し、PdHx の超伝導転移における温度−磁場相図などを明らかにしている [2,3]。一方、PdHxの超伝導ギャップなどそのミクロ物性についてはほとんど実験がない。そこで本研究では点接合分光実験用の超伝導薄膜試料作製を目的に、Pd 膜 (15 μ m) への水素吸蔵とその超伝導特性の測定を行っている。講演ではこれら実験結果について報告する予定である。

[1] H. Akiba et al., Phys. Rev. B92, 064202 (2015).
[2] Y. Inagaki et al.,J. Phys. Soc. Jpn, 87, 123701 (2018).
[3] T. Kawae et al., J. Phys. Soc. Jpn, 89, 051004 (2020).

22

C-4

超伝導ナノコンタクトを利用した低温水素吸蔵の高精度検出
九大院工 A

宮川一慶A , 高田弘樹 A , 河江達也 A

我々は、水素が持つ強い量子性に着目して、液体水素[2] 家永, 高田, 河江, 固体物理 53, 317 (2018).

(LH2 ) 中に浸した金属ナノコンタクトの電気伝導特性の変化を追跡することにより、低温における金属内部への水素吸蔵、拡散の直接的観測を行っている。これまでに、Nb, V, Pd から作成した金属ナノコンタクト両端に LH2 中で 30 mV 以上の電圧を印加すれば T ∼ 20 K でも水素吸蔵が促進されることを明らかにしている [1,2]。今回、超伝導ナノコンタクトの電気伝導特性を利用することにより、微小な電圧印加でも水素吸蔵が誘起されるかに着目して実験を行った。
図 1 は T ∼ 4.4 K で水素中に曝露した Nb ナノコンタクトの I − V 特性を示しており、それぞれ、8, 40, 70 mV の電圧を印加後に測定したものである。印加電圧を増加すると、ゼロバイアスにおけるジョセフソン電流の大きさが抑制されることが分かる。この抑制は、ナノコンタクト周辺に吸着した水素原子がコンタクト内部に侵入したことによって、透過率

図 1. T ~ 4.4 K で水素中に曝した超伝導 Nb ナノコンタクトに対して、最大で 8, 40, 70mV の電圧を印加後に測定された I-V特性の変化。

が減少したためだと考えられる。講演では、より微小電圧印加の場合についても詳細に報告する。

[1] K. Ienaga, H. Takata, Y. Onishi, etal., Appl. Phys. Lett. 106, 021605 (2015).

C-5

砂山の斜面の揺らぎ
九大院理 A

山科スミレA , 稲垣紫緒 A

山の斜面は角度が小さいほど長い時間山崩れを起こさず安定を保つが、日本では 35°を境に 急激に崩壊しやすくなる[1]。そのため、ほとんどの条例で 30°以上の斜面を崖と定義している。このように斜面を形成する粒子が滑らず安定を保つ最大の角度のことを 安息角 いう。室内実験ではこれまで斜面を形成する粒子のサイズや密度などの違いにより安息角が変化することが確かめられてきたが、正確なメカニズムは未だ解明されていない。我々の砂山の角度を測った実験では、粒子の物性だけでなく床の材質などの外的要因によっても角度が異なることを確認している。また、安息角は各粒子がとれる最大の角度とされているものの、注入法や排出法などの実験の系や解析方法によっても異なるという問題がある [2]。
そこで我々は砂山の斜面全体の角度ではなく、局所的に斜面の角度を観測しその揺らぎを見た。その際の各角度の発生頻度を確かめた。[1] S.Yanai , 光珠内季報 No.72, 6 (1988) [2]

Y. Grasselli , H.J. Herrmann. Physica A 246, 301 (1997)

23

C-6

粉体斜面流における障害物周りの速度場
九大院理 A

山口雅也A , 稲垣紫緒 A

大会場で非常事態が起こり、大人数が一斉に出口から出ようとすると、密集して出づらくなる [1]。サイロなどでも粒子の集団が狭い出口から出ようとするとき、詰まって出なくなったり、出るスピードが遅くなったりする。これは主に粒子の数密度が出口付近で大きくなり、アーチを形成することが原因である。しかし、出口手前に障害物を設置すると粒子の流れが変わり、詰まりにくくなったり、出るスピードが速
図 1：セットアップ

くなったりすることがある [2]。また、砂時計のような容器に入った粉粒体は、液体と違って残りの量にかかわらず一定の流量で排出されることが知られている [3]。今回は粒子の詰まりが起きにくい二次元斜面系 (図 1) に粒径 5mm のアルミナボールを約 4000〜6000 個流し、狭い出口から排出される 1秒当たりの粒子数や障害物周辺の速度場を実験的に測定した。
そして、障害物の有無や位置などにどれほど影響されるのか調べた結果を報告する。

図 2：高速度カメラを用いて速度場を実験的に測定した

参 考 文 献 [1] Dirk Helbing, Transportation Science

39,1, (2005).
(2011).

C-7[2] Iker Zurigul et al., PRL 107, 278001[3] 砂 時 計 の 七 不 思 議 、田 口 義 弘 著 、中 公 新 書

高充填回転円筒系における粉粒体の輸送現象
九大院理 A

米田翔一A , 稲垣紫緒 A

回転ドラムにおける粉粒体の分離現象とは，サイズが 2 種100mm類の混合粒子が入った円筒を中心軸を水平にして回転させる(a)ことで，粒子が分離して縞模様が円筒表面に表出する現象のこ1hourとである．円筒内の充填率に依存して，縞模様の振動や中央から両端に向かう進行波などいくつかのパターンが観察され(b)10mmている [1]．今回我々は単種粒子を用いることで，分離現象が(c)ない場合における移流構造を調べた．同心二重円筒を単種粒−𝐿/2子で満たし，一部はストライプ状に色だけ異なる粒子を配置す

0

軸方向位置

𝐿/2

図1. (a) セットアップ(b) 回転中の円筒表面 (c) 5時間後の断面図2. 速度分布の観測値とモデル○: 表層の𝑣 の観測値*: 内層の𝑣 の観測値ることで，移流の時間発展を観察した．回転中の円筒表面と回転後の断面 (図 1) の光量を計測することで，着色粒子の移流の定量化を行った．移流構造の特徴（実験事実）を満たす軸方向速度分布モデル (図 2) を提案する．非圧縮性物質とパッシブスカラー輸送の仮定から導かれる体積流量の保存を用いて，

図3. 断面における速度分布モデル (等値線つきヒートマップ)(a) 軸方向速度(b) 動径方向速度

軸方向速度から動径方向速度分布 (図 3) を導出した．速度が100mmを比較して，モデルの定性的な評価を行った．[1] S. Inagaki,H. Ebata, and K. Yoshikawa. PRE, 91, 010201(R) (2015)

動径方向位置

回転時間 (hour)法によって求めた．最後に，観測値とシミュレーション (図 4)10mm0

空間依存する移流方程式を立式し，着色粒子の比率を有限差分

5−𝐿/2240𝐿/2−𝐿/20𝐿/2
軸方向位置
軸方向位置
図4. 着色粒子の比率のシミュレーション (ヒートマップ)(a) 回転中の円筒表面(b) 5時間後の断面C-8

同期している振動子間の非対称な結合強度の推定
九州大学大学院芸術工学研究院 A , 九州大学数理・データサイエンス教育研究センター B , 九州大学芸術工学部 C , 東京大学大学院新領域創成科学研究科 D森史A,B , 岩見貴弘 C , 郡宏 D , 伊藤浩史 A,B

非侵襲での測定が望ましいシステムにおいて、要素間相動子結合系を用いて検証したところ、実効的な結合強度の比互作用の計測には工夫が必要である。ノイズ等の要因を勘案を推定することができた（図）。メトロノームを使った検証実

すると、要素間の相関を測ったとしても結合の強度が必ずし験の結果も報告する予定である。

も得られるわけではない。非対称な結合強度をそれぞれの方[1] Fumito Mori and Hiroshi Kori, Inference meth-

向ごとに知る方法があれば、例えば、植物の根に存在する概ods for interaction and noise intensities using only spike-

日時計と葉に存在する概日時計の間に、主従関係があるのか、

time data on coupled oscillators.

arXiv:1308.6140v2あるいは、対等な関係なのかという問いに、答えることができる。
本研究では、対称結合系に限られていた推定理論 [1] を拡張し、ノイズ環境下にある２つの振動子（同一である必要はない）の非対称結合系において、２方向それぞれの結合強度の比を、１周期に１回訪れる同位相時刻（スパイク時刻）列のデータだけから推定する理論を構築した。FitzHugh–Nagumo 振C-9

概日リズムの出力系のゆらぎ
九州大学芸術工学部 A , 九州大学芸術工学研究院 B , 数理・データサイエンス教育研究センター C 梶穂高A ,森史 B,C , 伊藤浩史 B,C

生物の約 24 時間周期の活動リズムは概日リズムと呼ばれのゆらぎを振動子より小さくできることが分かった。このている。原核生物であるシアノバクテリア 1 細胞の概日リことから、概日リズムのゆらぎを抑えるメカニズムとして、ズムの遺伝子発現を生物発光により観察すると、周期は一定出力系への伝達が重要ではないかと考えている。[1] Mihal-

ではなく、サイクルごとにゆらいでいる [図 (a), 1]。概日リ

cescu et al. Nature 2004 [2] Mori & Mikhailov PRE 2016

ズムは細胞内在の振動子によって作られ伝達され、出力系で(b)(a)振動子出力系生物発光ある発光遺伝子の発現がリズミカルに起こる [図 (b)]。本研
究では「振動子」と「出力系」の周期のゆらぎの大きさを比較するため、「ノイジーな振動子の周期のゆらぎに関する理発光物質伝達論」[2] を元に振動子と出力系の結合のモデルを解析した。そ1の結果、発光物質の分解速度を変えることで、出力系の周期2523時間 ( 日 )45

プロモーター(遺伝子発現制御)

C-10

液晶電気対流におけるノイズの影響
九州工業大学 許研究室 A

塩見雅人A , 許宗焄 A

本研究では，交流電圧によって発生する液晶電気対流現象と，ノイズによる確率共鳴現象に注目した．印加する交流電圧 V(t)の振幅と位相に対しノイズを加え，対流が発生する閾値電圧 Vc への影響について調査した．ノイズは cutof f 周波数 fc によるカラーノイズとホワイトノイズ（fc →∞）を用いた．先行研究ではそれぞれに独立した位相，振幅ノイズ (ΦN ，VN ) を加えると，Vc が単調的に減少，増加するものと，非単調的な振る舞いをする確率共鳴現象を示す結果が得られた (図は位相ノイズのみ加えた結果)．そこで今回の研究では，位相，振幅の両方に同時にノイズを加え，閾値電圧 Vc がどのように変化するかを数値計算の手法で調査した．ΦN ，VN の強度によって単調的な振る舞いを示すものと，非単調的な振る舞いを示す確率共鳴現象や逆確率共鳴現象等の興味深い結果が得られた．

C-11

キラルなフォトニック結晶におけるトポロジカル相
九州大学理学府物理学専攻 A

米澤弦起A , 福田順一 A

ブリルアンゾーン内の波数ベクトルでモードを指定するバンド理論は固体電子論で用いられてきた手法であるが，量子ホール効果やトポロジカル絶縁体の研究を契機に，バンド構造をトポロジカル不変量で分類するという新たなアプローチが生まれた．このアプローチは古典系に対しても有効であり，興味深い例としては屈折率が周期的に変化する構造体であるフォトニック結晶が挙げられる．実際，先行研究 [1] では蜂の巣格子状のシリンダーからなるフォトニック結晶を変形することによってトポロジカルなフォトニック結晶を実現している．本研究では今まであまり注目されてこなかった鏡映対称性の破れた系を考え，先行研究と同様にトポロジカルなフォトニック結晶が実現することを確認した．また，鏡映対称性が破れた場合に特有の電磁場の伝播も見られた．

[1]Long-Hua Wu and Xiao Hu, Phys. Rev. Lett 114, 223901 (2015).

26

C-12

保存力学系におけるカオス拡散の統計的性質
福岡県立大人社 A

石崎龍二A

流体粒子のカオス的運動は、ラグランジアンカオスと呼ばれる [1]。ラグランジアンカオスの研究においては、通常、流体の非圧縮性が仮定され、流体粒子の運動を記述する方程式は保存力学系となる。低次元保存力学系におけるカオス拡散の解析的および数値的研究は、乱流輸送現象を力学系の観点から解明するための有効な手がかりを与えるものと期待される。
低次元保存力学系におけるカオス拡散では、相空間上でブラウン運動のような通常拡散（平均 2 乗変位が t に比例）や異常拡
散［平均 2 乗変位が t のべき乗（指数が 1 とは異なる）に比例］が生じる。
講演では、代表的な保存力学系の 2 次元の標準写像 [2]pn+1 = pn+1 −K
sin 2πθn ,2πθn+1 = θn − pn+1と標準写像を結合した 4 次元写像における相空間内でのカオス軌道の拡散 [3] の統計力学的性質について報告する。
参考文献[1]T. H. Solomon and J. P. Gollub:

Chaotic particle transport in time-dependent Rayleigh-Bénard convection,

Phys. Rev. A38, pp. 6280-6286 (1988).
[2]R. Ishizaki, T. Horita, T. Kobayashi and H. Mori: Anomalous Diﬀusion Due to Accelerator Modes in the Standard
Map, Prog. Theor. Phys., Vol. 85, No. 5, pp. 1013-1022 (1991).
[3] 石崎龍二「保測写像におけるカオス軌道の相対拡散」, 福岡県立大学人間社会学部紀要, Vol. 17, No. 2, pp. 109-118（2009).

C-13

DFF walker モデルによる自己回避、自己回帰性
九州工業大学 情報工学部

物理情報工学科 A

大澤智興A[ 序論 ]
樟脳粒を水面に浮かべると、自己駆動粒子として振る舞うことが知られている [1]。樟脳分子 は、粒から水の表面への溶解、拡散するが、濃度の対称性が破れ、濃淡が生じると、濃度が高い 方が表面張力が低くなり、結果的に樟脳粒は表面張力の大きい方へ、つまり樟脳濃度が低い方向へ移動する。このような自己駆動粒子は、微分方程式によりモデル化 [2] されてきたが、その一方で、動的フロアフィールド (DFF) モデル [3] を用いてモデル化と解析を行った [4-5] 。

[ 方法とモデル ]既に [4-5] において、モデル樟脳粒は、直進運動性を示し、自己駆動粒子として振舞うことを解析的、数値的に示したが、1 次元のみを対象としていた。そこで、2 次元内に拡張し、その特徴を捉えるために、移動距離の 2 乗平均 < r 2 > 等を指標として比較を行った。

[ 結果と考察 ]< r2 > は、DFF モデル中のパラメタである α (拡散), δ (昇華),kD (選好),fP (溶解) に依存して大きく変化した。より小さい
kD では、< r2 > はランダムウォーク (RW) よりも大きく自己回避性を示し、より大きい kD では、逆に自己回帰性を示した。
本モデルは、自己の過去の粒子の存 在位置がフィールドに履歴として残存するため、kD = 0 など、履歴を無視できる条件以外
では、 RW から大きく離れた振る舞いを示す。

[1] S. Nakata, Y. Iguchi, S. Ose, M. Kuboyama, T. Ishii, K. Yoshikawa, Langmuir 13 (1997) 4454.
[2] Y. Hayashima, M. Nagayama, S. Nakata, J. Phys. Chem. B 105 (22) (2001) 5353.
[3] A.Kirchner, K. Nishinari, A. Schadschneider,Phys. Rev. E 67,056122(2003).
[4] 大澤智興, 第 26 回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集,55(2020).
[5] 大澤智興, 日本物理学会秋季大会、23pL1-13(2021).

27

C-14

第一原理計算による Lieb 格子上の水素原子の磁性状態解析
福岡工業大学 A森亮輔A , 西将輝 A , 丸山勲 A

Lieb 格子はフラットバンドとディラック型バンドを同時て，フェリ磁性状態（図中の黒点にダウン磁化，白点にアッに持ち，光格子により実現されるなど注目されている．光格プ磁化）が得られた．発表では，これら磁性状態の詳細につ子中の原子や物質中の電子を一般に扱うと次近接ホッピングいて議論する予定である．[1] 下柳田千晶，森亮輔，西将輝，や粒子間多体相互作用などにより問題は複雑になるが，Lieb

丸山勲：全電子計算法と強束縛模型を用いた Lieb 格子の研格子上に同一元素を配置した場合には格子定数を変化させれ

究，第 126 回日本物理学会九州支部例会 (オンライン)，2020．

ばディラック型バンドが現れることが第一原理計算法により分かっている [1]．しかし，そこでは磁性状態は解析されていない．よって本研究では第一原理計算プログラム (VASP) を用いて Lieb 格子上（図）に水素原子を配置した際の磁性状態を解析することを目的とする．
計算条件として，ユニットセル中に 3 原子配置し，擬二次元面を作成するため格子面の間隔を格子定数× 5 とし，カットオフエネルギーを 250eV，全エネルギーの許容誤差を 1.0 ×

10−4 eV，k 点を 7 × 7 × 1 点，幅 0.1eV のガウス型スメアリングを使用した．また，スピンを考慮し，Projector Augmented-Wave(PAW) 法の Perdew, Burke, Ernzerhof(PBE) による擬ポテンシャルを使用している．
九州大学 ITO システムを利用して計算した結果，複数の準安定なスピン配置が得られたが，主に安定なスピン配置とし

C-15

n 媒体（ガラス等）内での相対論的光行路と光行差
長崎県立五島高校 A

山本文隆

28

C-16

感染症の周期的感染曲線の自己組織化
科教総研 A , 九大 B

小田垣 孝A,B

2019 年に始まった COVID-19 の感染状況は, いくつかの

λ0 = (Ih − Il )/2(−Ih Il )(1/2) で与えられる（下図 (２))。こ国を除いて今なお収束とはほど遠く, ほとんどの国で波状の結果は, 感染を収束させるためには, Il < 0 となるゼロコロの感染曲線が見られる。感染曲線の波動の周期は, 国毎にナ政策が必要であることを意味している。

異なっていることから, 季節性ではなく, むしろ政府の対策[1] T. Odagaki, Physica A 573 (2021) 125925.と人々の行動自粛の変化によって生じると考えられる。こ

この研究は, 科研費基盤研究 (C) (18K03573) の支援を得ての特徴を理解するために, 感染者数の時間依存性が dI/dt=行われた。

λ (I)I で記述され, 増減率 λ が実際に見られるように λ-I 面上の楕円 (λ/λ 0 )2 + [(I − I0 )/∆]2 = 1 で与えられるモデルを考える。この感染モデルは厳密に解くことがで
き [1], a = (Ih −Il )/(Ih +Il ) ただし Ih = I0 + Δ、Il = I0 − Δ, をパラメータとして次の性質が示される。(1)a < 1(すなわち Il > 0) のとき, 感染曲線は振動を示し, 周期 T は
0 = π (Ih −Il )/(Ih Il )(1/2)

T λで与えられる（下図 (1))。(2)a = 1(すなわち Il = 0) のとき, 感染曲線は一つのピークを示し, その後べき指数 − 2 のべき関数で減衰する（下図 (1), (2) 両方に示す)。(3)a > 1(すなわち Il < 0) のとき, 感染曲線は一つのピークを示し, その後指数関数的に減衰する。緩和時間τはτ29