第 63 巻

第4号
2023 年度

光に操られるスピンの超高速な動きを可視化する装置を開発­スピン流が光で発生する瞬間を捉えた­
微生物が光に反応してカリウムイオンを運ぶしくみの解明と神経科学への応用­四半世紀ぶりに発見された
全く新規のカリウムイオン選択性のしくみ­2023

第 63 巻第4号
2023 年度

contents
1

1

光に操られるスピンの超高速な動きを可視化する装置を開発−スピン流が光で発生する瞬間を捉えた−

川口 海周、黒田 健太、Zhigang Zhao、谷 峻太郎、小林 洋平、近藤 猛

4

微生物が光に反応してカリウムイオンを運ぶしくみの解明と神経科学への応用−四半世紀ぶりに発見された全く新規のカリウムイオン選択性のしくみ−
井上 圭一

4

9

物性研究所に着任して

三澤 貴宏

11
13

宮田 敦彦

令和５年度

物性研究所一般公開の報告

杉野 修

13

16
21
24
27

【物性研究所短期研究会】○第 68 回物性若手夏の学校

開催報告○「階層型方程式と機械学習」報告【物性研究所 ISSP 国際ワークショップ】○｢9th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems (9IDMRCS)｣【ISSP ワークショップ】○第 3 回ナノスケール物性科学の最先端と新展開

29 【物性研究所談話会】
31 【物性研究所セミナー】
44
45
47
9

11

【物性研ニュース】○東京大学物性研究所人事異動一覧○東京大学物性研究所教員公募について

物性研だより第 63 巻目録 ( 第１号〜第４号 )編集後記
物性研だよりの購読について

光に操られるスピンの超高速な動きを可視化する装置を開発－スピン流が光で発生する瞬間を捉えた－

附属極限コヒーレント光科学研究センター

川口 海周 黒田 健太* Zhigang Zhao**
谷 峻太郎 小林 洋平 近藤 猛（*現所属：広島大学大学院 先進理工系科学研究科)（**現所属：山東大学情報理工学部（中国）)〈概要〉

用が期待されている。ある種類のトポロジカル絶縁体では、スピンの流れ(スピン流）を光で制御し情報伝達技術に光が当たることでスピンが流れる現象 [3] が提案されて活かすスピントロニクス研究が現在活発に行われている。

おり、その直接的な観察を通じた制御技術の構築が望まれ

しかし、物質内の電子が持つスピンの動きが光の照射と共ている(図 1）。

に具体的にどう動くのかを微視的に観察することは困難なため、新たな実験手法の開発が求められていた。本研究では、物質内の電子一つ一つの動きを描く電子構造(電子の運動量とエネルギーの関係）を実験的に決定できる角度分
解光電子分光技術を発展させ、光の照射と共に変化する電子のスピンのベクトル量を 3 次元かつ 10 兆分の 1 秒間隔の超高速で観察可能な装置を実現させた [1]。本装置を用いることで、スピン流がトポロジカル絶縁体表面にパルス光の照射直後に発生するまさにその瞬間を超高速で観察す
ることに成功した。物質内電子のスピンの振る舞いが手に取るように見える本装置は、日本発の技術として世界的に着目されているペロブスカイト太陽電池の動作原理の微視的解明および効率向上に向けた評価方法となるなど、広範囲に渡るスピントロニクス研究の基盤を支える実験技術になることが考えられる。

〈研究の背景〉
人々の生活を豊かにするための材料開発・デバイス開発
は進化を続けており、特に、エネルギー問題の解決を大きな課題として、光を効率的に活用する発電技術やエレクト

図1：電子・スピン・光と電子構造の関わり。スピンと電子構造における、光励起との関わりを示した概念図。太陽電池では、電子が光で高いエネルギーに励起されることで電気エネルギーに変換される。最近着目されるペロブスカイト半導体では、ラシュバ構造と呼ばれるスピン分裂した電子構造が発電効率に大きな役割を果たしていると考えられている。トポロジカル絶縁体では、光励起によってスピン偏極したコーン状の電子構造が出現し、スピン流の制御が可能であることが本研究からも明らかになった。

ロニクスに変わる新しい情報技術の開拓が求められている。
その身近な例となる太陽電池では、光が半導体に当たると、電子の動きを視覚的に理解する手法が、光電子分光法にその内部の電子が光のエネルギーを吸収することで、電気よる電子構造の観察である。電子構造とは、電子 1 つ 1 つエネルギーに変換される。最近では特に、電子が持つ電荷をエネルギーと運動量の関係でプロットすると浮かび上がだけでなく、スピンの性質も活用した太陽光発電が着目さる模様を意味する。物質内では、無数の電子があたかも乱れている。日本で最初に発見されたのち世界中で研究競争

雑に動き回っているため、その集団運動を理解することはが進むペロブスカイト太陽電池の高い性能は、電子のスピ

一見不可能に思われる。しかし、それを電子構造に焼き直ンの向きが光のエネルギーを吸収することで反転する現象

すと物質固有の美しい模様が描け、量子力学に則った規則により実現すると考えられている [2]。スピンの活用は、

正しい集団運動として視覚的に理解できるようになる。電エレクトロニクスに変わるスピントロニクスにおける情報子の持つスピンの情報まで電子構造の模様に反映させる実技術においても重要で、その制御に光を用いるデバイス応

験手法がスピン分解光電子分光であり、電子構造に対して

1

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

図 2：本研究で開発した「時間・スピン・角度分解光電子分光装置」の概念図。本装置では、励起光と測定光を用いたスナップショット方式により、光励起後における電子構造の変化を時間分解観測することができる。電子構造は
光電効果によって放出された電子をアナライザーに通すことで得られる。さらに、本装置の特徴として、磁石の反射を利用したスピン検知器を搭載しており、光励起後の電子構造変化をスピンまで含めて明らかにすることができる。

スピンの向き(上向・下向きなど）に応じて赤青で着色しルス光により活性化された電子のスピンを測定するとなる表現することが一般的だ(図 1)。このように、スピンの情とさらに効率が落ちることから、実現が難しい実験手法で報を盛り込んだ電子構造の模様を“見る”ことで、電子やス

あるとみなされて来たことにあった。その悲観的な常識をピンが物質内部でどう動き、物質の電気・磁気的な性質を打破するために本研究チームは、従来のスピン検出とは異司っているのかを直観的に理解することが可能となる。しなる測定原理を用いた高効率スピン検知器、および新たにかしながら、上に述べたペロブスカイト太陽発電や光によ開発した大強度レーザー光源を用いた装置開発を行った。

るスピン流の生成などを視覚化するために、光で制御されこれまでの装置では、スピン検出としてはモット検出器、るスピン情報を含む電子構造を決定することは、実験技術

またレーザー光源としてはチタン添加サファイアレーザー

的に非常に困難であるとされていた。

が一般的に用いられてきた。本研究ではこれらを一新し、〈研究の内容〉

スピン検出には磁石の反射を利用することで高効率化させ本研究チームは、パルス光により活性化された電子のス

た低速電子線回折(VLEED)方式 [5] を、また、レーザー

ピン情報を含めた電子構造を、超高速に動画として撮影で光源としては高繰り返しのパルス発生に最適なイッテルビ

きる装置「時間・スピン・角度分解光電子分光装置」を開

ウム添加ファイバーレーザー [6] を初めて採用した。こ発した(図 2)。光電子分光では、光を物質に照射した際にれらの試みにより、従来の測定と比べ約 100 倍もの高効率

外へ飛び出す電子(光電子)のエネルギーを測定する。光電化を達成した。さらに、測定用のパルス光として、10.7

子の角度からは、物質内の電子の運動量が決定される。スeV という高いエネルギーのレーザー光源を開発した。こピンの情報は、スピン検知器によって、光電子のスピンがれにより、物質の電子構造を決定する上で必要となる電子どちらの向きを向いているかを選択的に測定することで得の運動量全域を測定することを可能にした。これらすべてられる。超高速動画を得るための時間分解測定では、パルの要素を集結させることで、「時間・スピン・角度分解光

ス光により活性化された物質内の電子が元の状態へ戻る前

電子分光装置」の開発を実現できた。この新たな装置を使に 2 発目のパルス光を照射し光電子分光を行うことで可能って本研究チームは、パルス光により活性化された瞬間にとなる。今回開発した装置では、光で活性化された物理現発生するスピン流を直接観測することに成功した。特に注

象の時間経過を 10 兆分の 1 秒間隔という超最速で撮影す

目すべきは、トポロジカル絶縁体 Sb2Te3 についての発見ることが可能である。この測定手法が実現した際の有用性である。この物質では、光を照射する前の安定状態ではスについては認識されていた。それにも関わらずこれまで成ピン流が存在しないが、パルス光によって電子を活性化す

功していなかった主な理由は、通常の光電子分光測定に比ると瞬時にスピン流が発生することを電子構造の観察によ

べスピンの検出効率が桁違いに低い [4] ことに加え、パって視覚的に示すことに世界で初めて成功した。

■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

2図 3：本装置で測定されたスピン流生成の直接観測結果。開発した装置を用いて測定した、トポロジカル絶縁体 Sb2Te3 の光励起後における電子・スピン状態のダイナミクスを電子構造として可視化した。光励起前には存在しなかった電子構造が光励起によって出現し、それがスピン流に由来することが、スピン分解された
電子構造の測定により初めて直接的に示された。この結果は、ス
ピン流が光によりスイッチングされたことを意味する。

〈今後の展望〉
開発した本装置によって、光で活性化された物質内の電子やそれらのスピンの状態が超高速で時間変化する様子を、視覚的に捉える電子構造から解明できるようになった。この新しい実験技術の有用性を、光励起によるスピン流の生成を世界で初めて直接視覚化し、実証した。今後の研究ターゲットは、ペロブスカイト太陽電池で予想されるスピン偏極電子構造に基づく光スピン変換理論の構築、光磁気デバイスの性能向上に求められる材料の物性理解、スピント
ロニクス材料の特性評価など、幅は広大である。これらを実現する上で必須となるツールとして、本実験技術は今後、
学界・産業界問わず普及して行くことが期待される。

〈参考文献〉[1] K. Kawaguchi et al., Rev. Sci. Instrum. 94 (2023).
https://doi.org/10.1063/5.0151859[2] F. Zheng et al., Nano Lett. 15, 7794–7800 (2015).
[3] J. W. McIver et al., Nat. Nanotechnol. 7, 96–100(2011).
[4] T. Okuda et al., J. Phys. Soc. Jpn. 82, 021002 (2013).
[5] K. Yaji et al., Rev. Sci. Instrum. 87, 053111 (2016).
[6] Z. Zhao et al., Opt. Express. 25, 13517–13526 (2017).

3

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

微生物が光に反応してカリウムイオンを運ぶしくみの解明と神経科学への応用

物性研究所・機能物性研究グループ
研究概要

井上 圭一

用されており、大きく注目されています。

光刺激によってイオンを輸送する膜タンパク質であるチ

これまで光遺伝学ツールとして実用化されてきたイオンャネルロドプシン(注 1、2)は、実験動物の神経活動を生輸送型ロドプシンのうち、中心的役割を果たすのがチャネ

きたまま光制御する「光遺伝学ツール(注 3)」として広く

ルロドプシンです。チャネルロドプシンは光受容により開利用されてきました。近年カリウムイオンを選択的に輸送

孔して細胞膜を介したイオンの受動輸送を行う光駆動型イ

するカリウムチャネルロドプシン(KCR、注 4)が発見され、オンチャネルです。最初に発見されたチャネルロドプシン

神経活動を抑制する理想的な光遺伝学ツールとして期待さはナトリウムイオンをはじめとする様々な陽イオンを非選れています。しかし、KCR は既知のカリウムイオンチャ

択的に輸送したことから、神経細胞を光で活性化させる興

ネルとはあらゆる面で全く異なっており、KCR がどのよ

奮性の光遺伝学ツールとして実用化され、現在も広く利用

うにカリウムイオンを選択的に輸送するかは大きな謎となされています。

っていました。

この一方で、神経細胞の活動を抑制する「抑制性の光遺本研究の研究グループは、クライオ電子顕微鏡(注 5)を伝学ツール」の発展は遅れています。現在用いられている

用いて KCR の立体構造決定に成功しました。電気生理学

代表的な抑制性の光遺伝学ツールとしては、光刺激により(注 6)、分光学(注 7)及び計算科学(注 8)を組み合わせる

塩化物イオンを細胞内側に輸送する陰イオンチャネルロド

ことで、KCR は細胞外側の選択フィルター(注 9)、細胞

プシンが挙げられますが、軸索末端やシナプス終末では細内側の脱水和システム、そして生理的条件下で形成される

胞内外の塩化物イオン濃度差が逆転しているため、その利

イオン濃度勾配を利用することにより、高いカリウムイオ用範囲が限定的であるという問題がありました。生理的条ン選択性を実現していることが明らかとなりました。

件において、神経細胞の活動抑制はカリウムイオンの細胞

既知のカリウムイオンチャネルによるイオン選択性のし外への流出に伴う膜電位の再分極によって起こります。こ

くみは 1998 年に Roderick MacKinnon 博士らによって解のため、カリウムイオン選択的なチャネルロドプシンは理明され、同氏は 2003 年にノーベル化学賞を受賞しました

想的な抑制性の光遺伝学ツール候補と考えられてきました。

が、本研究成果ではおよそ四半世紀ぶりに、生物が有する

しかし、既知のカリウムイオンチャネルはチャネルロドプ

全く新たなカリウムイオン選択機構を解明したことになりシンと様々な点で大きく異なっており、そもそもカリウムます。さらに、本研究グループが開発したカリウムイオン

イオン選択的なチャネルロドプシンというものが存在し得

選択性をさらに向上させた KCR 変異体(KALI)は、次世代るのかどうかすら不明でした。

の光遺伝学実験を可能にするツールとして神経科学や遺伝子治療の発展に貢献することが期待されます。

そうした状況下で 2022 年ついに、自然界よりカリウム
イオンを選択的に輸送する 2 種類の KCR(HcKCR1 野生型および HcKCR2 野生型)が発見されました。しかし、
KCR はこれまで報告されてきたどのカリウムイオンチャ

研究の背景
ロドプシンは光を受容する膜タンパク質の一種であり、ネルとも配列相同性を持っておらず、KCR による光受容

動物の視覚や微生物の走光性など、多様な生命現象に関わや、そのユニークなカリウムイオン選択性の分子機構は完ります。このうち、光受容に応じて細胞膜を介したイオン

全に不明でした。

透過を担うイオン輸送型ロドプシンは、遺伝子導入技術や光学系と組み合わせることで、標的細胞の膜電位を高い時
空間分解能で光制御することが可能です。この光遺伝学と研究の内容と成果
今回、本研究グループは、クライオ電子顕微鏡を用いて、呼ばれる革新的技術は、神経科学をはじめとする基礎生物

HcKCR1 野生型、HcKCR2 野生型、そして構造情報をも学分野だけでなく、近年ではヒト疾患の遺伝子治療にも応とにカリウムイオン選択性を向上させた HcKCR1 H225F■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

4変異体(KALI-1)の計 3 種類の立体構造を分解能 2.6 Å、
2.5 Å、2.7 Å(1 Å は 100 億分の 1 m)でそれぞれ決定する
ことに成功しました(図 1)。これらの KCR はいずれも単量体内に 7 本の膜貫通へリックスと光応答を担う発色団を形成するレチナール分子を有し、それぞれ 3 量体を形成していることが明らかとなりました。

図 2：HcKCR1 および HcKCR2 のレチナール構造の違いによる応答波長(A) HcKCR1 野生型(左)および HcKCR2 野生型(右)の β-イオノ
図１：HcKCR1 野生型、HcKCR2 野生型および HcKCR1 H225F

ン環と周辺構造。HcKCR1 野生型のスレオニンとグリシンに対応

変異体(KALI-1)のクライオ電子顕微鏡ポテンシャルマップ

するアミノ酸残基が HcKCR2 野生型ではそれぞれアラニンとな

HcKCR1 野生型、HcKCR2 野生型、HcKCR1 H225F 変異体っている。β-イオノン環が図の下側のアラニンと立体障害を起(KALI-1)はそれぞれ 3 量体を形成しており、各単量体の中心部こすことで、HcKCR2 野生型ではこの環構造がねじれ、6-s-cisに発色団を形成するレチナールが結合している。図は単量体ごと型をとっている。特にレチナールの 17 番目の炭素原子近傍に位に色付けしている。

置するアミノ酸がグリシンではない時、チャネルロドプシンの吸収波長が短波長側にシフトするということが本研究により判明した。
(B) all-trans 型(左)と 6-s-cis 型(右)のレチナールの化学構造。

今回得られた立体構造から、まず KCR による光受容の分子機構を考察しました。先行研究から、HcKCR1 野生型は緑色光に応答するのに対して、HcKCR2 野生型はより短波長側の青色光に応答することがわかっていましたが、このような応答波長の違いがなぜ生じているのかは不明でした。今回得られた HcKCR1 野生型と HcKCR2 野生型の立体構造を比較すると、発色団を形成するレチナール分子
およびその周辺環境に特徴的な違いが存在すること、すな
わち、HcKCR1 野生型には他のチャネルロドプシン同様
all-trans 型 レ チ ナ ー ル が 結 合 し て い た の に 対 し て 、
HcKCR2 野生型には 6-s-cis 型と呼ばれる別異性体のレチナールが結合していることがわかりました(図 2)。この
6-s-cis 型レチナールでは、all-trans 型と比べてレチナー
ルの先端部分に存在する β-イオノン環と呼ばれる環構造がねじれており、これによって応答波長の違いが生じていると考えられました。このレチナールのねじれは周辺の 2アミノ酸残基の違いに伴う立体障害に起因すると推察されたため、変異体を用いた分光学的解析によりこの仮説を検証し、その実証に成功しました。これらの結果を踏まえ、次に、KCR のカリウムイオン選択機構を明らかにする
ため、今回得られた KCR の構造と代表的なカリウムイオ
ンチャネルである KcsA の構造とを比較しました。これまでに報告されてきたカリウムイオンチャネルは、例外なく2 量体や 4 量体といった多量体構造を形成し、多量体界面にイオン透過経路を持っていました。さらに、経路内には対称性の高いイオン選択フィルターを有しており、このイ
オン選択フィルターによってカリウムイオンの選択的輸送が実現していることが知られていました(図 3)。これに対して、KCR のイオン透過経路は 3 量体界面ではなく単量体にそれぞれ存在しており、その経路の細胞外側にはN99、W102、Y222 という 3 つのアミノ酸残基により特徴的な狭窄部位が形成されていることがわかりました(図 3)。
さらに電気生理学実験と計算科学実験を組み合わせて解析したところ、この 3 アミノ酸残基が集まって形成される狭窄部位こそが、KCR における独自のイオン選択フィルターであることが明らかになりました。

β-イオノン環近傍のアミノ酸とチャネルロドプシンの応
答波長との間に存在する普遍的ルールの一つを解明することができました。

5

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

となります。カリウムイオンは自由に選択フィルターを通過して細胞内へと輸送されるため、結果的にナトリウムイ
オンもカリウムイオンも透過する、イオン透過性の低いチャネルとして振る舞うようになると考えられます。

図 3：カリウムチャネルロドプシン KCR と代表的なカリウムイオ
ンチャネル KcsA との構造比較
KcsA を含む既知のカリウムイオンチャネルでは、多量体界面に対称的の高い選択フィルターを有している。この選択フィルターを形成するカルボニル酸素原子間の距離はカリウムイオンの大きさに最適化されているためカリウムイオンに対する高い選択性が実現している。一方で、KCR は N99、W102、Y222 からなる非対称的な選択フィルターを有している。特に W102 はナトリウムイオンと比較してカリウムイオンとより強い π―カチオン相互作用を形成するため、KCR が有する高いカリウムイ
オン選択性に寄与している。(ただし、後述するように KCR のカリウムイオン選択性には選択フィルター以外の要素も重要である。)

また、さらに電気生理実験を続けたところ、KCR は従

図 4：KCR による独自のカリウムイオン選択機構

来のカリウムイオンチャネルとは異なり、細胞内外のイオ

左は生理条件下、すなわち細胞内側のカリウムイオン濃度が高く

ン濃度組成を逆転させてナトリウムイオンとカリウムイオ

細胞外側のナトリウムイオン濃度が高い場合の KCR によるカリンの輸送方向を入れ替えると、カリウムイオン選択性が著

ウムイオン選択機構を、右は細胞内外のイオン濃度を逆転させた

しく減少することが判明しました。この、方向依存的なカ
リウムイオン選択性の分子基盤を明らかにすべく解析を進条件におけるイオン透過機構をそれぞれ示している。なお、簡略化のため、KCR の 7 本の膜貫通ヘリックスのうち 3 番目の TM3と 7 番目の TM7、イオン選択性に重要な役割を果たすアミノ酸残めたところ、KCR の細胞内側にはイオンの脱水和システ

基、および発色団を形成するレチナールを表示している。また、

ムが存在しており、細胞内側からイオン透過経路に侵入しカリウムイオン(K+)、ナトリウムイオン(Na+)、カルシウムイオン

たイオンは、それがナトリウムイオンであろうとカリウム(Ca2+)といった各種イオンや水分子(H2O)を模式的に表している。

イオンであろうと細胞外側に位置する選択フィルターに到達するまでに水和水の一部が剥がされ、選択フィルターを通過しやすくなるということがわかりました。

さらに本研究グループは、構造情報をもとに電気生理学的な解析を行い、カリウムイオン選択性を向上させた改良

以上を踏まえ、本研究では以下に記す KCR 独自のカリ型 KCR(K+-selectivity Augmented Light-Gated Ion

ウムイオン選択機構を提唱しました(図 4)。生理条件下、Channels: KALI)の創出に成功しました。そして、KALI

すなわち細胞内側のカリウムイオン濃度が高く細胞外側の(HcKCR1 H225F 変異体)のクライオ電子顕微鏡構造を決ナトリウムイオン濃度が高い場合、カリウムイオンは細胞定し、計算科学を組み合わせることで、そのカリウムイオ内側から脱水和システムを経てフィルターを通過し、そのン選択性向上のメカニズムを明らかにするとともに、培養まま細胞外側へと流出していく一方、完全水和状態のナト細胞や生きたマウスを用いた抑制性の光遺伝学実験を行う

リウムイオンやカルシウムイオンはイオン透過経路の細胞ことで、KALI が KCR 野生型よりも効率的に神経細胞の外側に位置する選択フィルターによって弾かれてしまうた

活動を抑えることができる優れた光遺伝学ツールであるこ

め、結果としてカリウムイオン選択的なイオン輸送が実現とを実証することに成功しました(図 5)。

します。しかし、細胞内外のイオン濃度が逆転した条件では、細胞内側からイオン透過経路内に侵入したナトリウムイオンが部分的な脱水和を受けたのちに細胞外の選択フィ
ルターに到達するため、フィルターを通過することが可能■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

6｢JST 創発的研究支援事業(課題番号：JPMJFR204S)｣、｢JST CREST(課題番号：JPMJCR21P3)｣｢JST ACT-X(課題番号：JPMJAX222F)｣｢JST SPRING(課題番号：
JPMJSP2108)｣、｢JST さきがけ(課題番号：JPMJPR
19G4) ｣ 科 研 費 ｢ 学 術 変 革 領 域 研 究 (B)( 課 題 番 号 ：21H05142）」、｢基盤研究(A)(課題番号：22H00400)｣、｢挑戦的研究(萌芽)(課題番号：22K19265)｣、「新学術領域研究(研究領域提案型)(課題番号：22H04742)」、「若手研究(課
題番号：23K14142)」、「挑戦的研究(萌芽)(課題番号：
20K21383)」、「基盤研究(B)(課題番号：21H01875)」、「特別推進研究(課題番号：21H04969)」日本医療研究開発機
構(AMED)｢脳とこころの研究推進プログラム(課題番号：
図 5：カリウムイオン選択性を向上させた HcKCR1 H225F 変異

JP21wm0525018)｣、UTEC 東京大学未来社会協創基金、体(KALI-1)の有効性の実証実験

中谷医工計測技術振興財団、三菱財団、風戸研究奨励会の(A) HcKCR1 の野生型と HcKCR1 H225F 変異体(KALI-1)の二光

支援により実施されました。

子励起による神経活動の抑制実験。H225F 変異は野生型よりも効率的に神経細胞の活動抑制が可能である。
(B) 生きたマウスを用いた大規模神経細胞記録による神経抑制効率の評価実験。(左図)KALI-1 を用いた場合の各光強度における掲 載論 文： Seiya Tajima, Yoon Seok Kim, Masahiro
Fukuda, YoungJu Jo, Peter Y. Wang, Joseph M. Paggi,

神経発火頻度。強度ごとに複数回の神経細胞の発火を記録しておMasatoshi Inoue, Eamon F.X. Byrne, Koichiro E. Kishi,

り、各記録回における神経細胞の発火が点としてプロットされてSeiwaいる。(右図)KALI-1 は、従来の抑制性光遺伝学ツールである

Takaramoto, Takashi Nagata, Masae Konno, Masahiro

eNpHR3.3 や、HcKCR1 野生型よりも、弱い光強度で効率的に神経細胞を抑制することができる。

Nakamura,

Charu

Ramakrishnan,

ShunkiSugiura, Kota Katayama, Toshiki E. Matsui, Keitaro
Yamashita, Suhyang Kim, Hisako Ikeda, Jaeah Kim,

今後の展望
今回本研究グループは、クライオ電子顕微鏡構造解析を基軸に多岐にわたる手法を組み合わせることで、およそ四半世紀ぶりに生物が有する全く新規のカリウムイオン選択機構を明らかにすることに成功しました。さらには、カリウムイオンに対する選択性を一層向上させた光遺伝学ツー
ル KALI の開発を成し遂げました。本研究は生物におけるロドプシンとカリウムイオンチャネルの分子進化に対する理解を促進させただけではなく、本研究において開発された KALI をはじめとする KCR の有用変異体は、神経科学の発展に貢献し、将来的には光遺伝学を用いた遺伝子治療にも利用されることが期待されます。

Hideki Kandori, Ron O. Dror, Keiichi Inoue, Karl
Deisseroth*, Hideaki E. Kato* “Structural basis for ion
selectivity in potassium-selective channelrhodopsins”(2023) Cell, 186, issue 20, pp 4325-4344.e26. DOI:
10.1016/j.cell.2023.08.009（注 1）ロドプシン
ヒトから微生物まで多くの生き物が持つ光受容タンパク質。
共通構造として 7 本の膜貫通へリックスを有する膜タンパク質であり、中心に光吸収を担う発色団としてレチナールと呼ばれる小分子を結合している。
（注 2）チャネルロドプシン
ロドプシンの中でも、光刺激に応じてイオンの電気化学勾配に従ってイオンを輸送する「イオンチャネル」として機謝辞
本研究は、東京大学大学院総合文化研究科の加藤英明准教

能するもの。2002 年に藻類から発見された。細胞膜は脂授、福田昌弘特任助教、岸孝一郎大学院生、但馬聖也大学院

質二重膜で構成されているため本来イオンをほとんど透過

生、名古屋工業大学大学院工学研究科神取秀樹特別教授、片できないが、細胞膜中に存在するイオンチャネルと呼ばれ

山耕大准教授、杉浦雅大大学院生らとの共同研究として行わ

る膜タンパク質によって細胞内外の濃度勾配に応じたイオれました。また国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)ンの輸送が可能となる。

7

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

（注 3）光遺伝学(オプトジェネティクス)

るための構造。カリウムイオンチャネルの構造は 1998 年

opto(光)と genetics(遺伝学)を組み合わせた言葉であり、に Rockefeller 大学の Roderick MacKinnon 博士らにより遺伝学の手法を用いて特定の神経細胞に光受容タンパク質

初めて報告され、以降様々なカリウムイオンチャネルの構を発現させ、光によって神経細胞の活動を制御する技術。

造が報告されてきた。これまで知られているカリウムイオ

Stanford 大学の Karl Deisseroth 博士らによって実現されンチャネルはすべて共通して多量体を形成し、その界面にた。

対称的な構造を有する選択フィルターを有する。この選択
フィルターにおいて、カリウムイオンはエネルギー的に最（注 4）KCR(Kalium channelrhodopsin）

安定な配位構造をとることができる一方で、よりイオン半

生理的に重要なイオンのひとつであるカリウムイオンを選径が小さいナトリウムイオンはその配位構造が選択フィル

択的に輸送するチャネルロドプシン。2022 年に初めて自ター内で不安定化されるため効率的に選択フィルターを透然界より発見された (Govorunova et al., Nat. Neurosci.

過できない。このようなカリウムイオンチャネルが選択的(2022))。報告された HcKCR1 と HcKCR2 は、ナトリウにカリウムイオンを輸送するしくみの解明をはじめとした

ムイオンと比較しカリウムイオンに対して約 20 倍高い透イオンチャネル研究の功績が認められ、同博士を含む 2 名

過性を示し、神経を抑制する光遺伝学ツールとしての利用の研究者が 2003 年にノーベル化学賞を受賞している。

が期待されている。
（注 5）クライオ電子顕微鏡
2017 年にノーベル化学賞を受賞した技術。一般的な光学顕微鏡とは異なり、極低温環境(クライオ)でタンパク質サ
ンプルに電子線を照射し、その投影像から立体構造を計算して求める手法。この手法によって、タンパク質の構造解析にかかる時間が大幅に短縮され注目を集めている。
（注 6）電気生理学
イオンチャネルの性質を調べるための実験技術。透過する
イオンの種類(イオン選択性)の他に、チャネルが開いたり閉じたりするまでの時間(キネティクス)、光や電位に対する応答性を詳細に調べることができる。
（注 7）分光学
サンプルに光を照射し、その透過光や散乱光を解析することで 1 原子レベルで分子の状態を調べることができる実験技術。ロドプシンは光を吸収する性質があるため分光学との相性がよく、古くから分光学を用いてロドプシンの分子解析が行われてきた。
（注 8）計算科学
実験では調べることが難しいタンパク質の動き(ダイナミクス)や、励起などの量子化学的な現象を計算によってシ
ミュレーションする手法。
（注 9）選択フィルター
イオンチャネルに見られる特定のイオンを選択的に透過す■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

8物性研究所に着任して計算物質科学研究センター

三澤 貴宏

2023 年 4 月 1 付で計算物質科学研究センターに特任准んと強相関電子系を取り扱うソフトウェア開発・公開を本教授で着任しました、三澤貴宏と申します。どうぞよろし

格的に始めました。開発を行った主なソフトウェアは厳密

くお願いいたします。実は、私は物性研に所属するのは、対角化のソフトウェア「HΦ」、多変数変分モンテカルロ

学生時代も含めて、これで三回目となります。三回も物性法のソフトウェア「mVMC」、第一原理計算をもとに有効研に所属した人は珍しいと思いますので、その経緯につい模型導出を行う「RESPACK」などがあります。また、てすこし記したいと思います。

PCoMS では「滞在型研究」という他機関の研究室に、

2004 年に修士の学生として今田正俊先生の研究室に所

1 年に 1-2 ヶ月程度滞在して、共同研究を行うというミッ属したのが最初でした。今はつくばエクスプレスも開通しションがありました。滞在型研究の一つとして、当時、東ていて、柏の葉キャンパス駅からシャトルバスも出ている

北大学金属材料研究所におられた野村健太郎先生のところので、物性研への通学・通勤は非常に便利になっています。

に滞在して、トポロジカル物質の量子輸送現象の研究を始

しかし、2004 年当時は、つくばエクスプレスの開通前で、めました。このとき、始めたトポロジカル物質の研究がき物性研に行くのは JR 柏駅からバスで 30 分程度かかるな

っかけとなって、いくつもの共同研究に繋がっていて、今

ど、都心からのアクセスはかなり悪かった記憶があります。

の研究の柱の一つとなっています。このように、PCoMS

柏キャンパスの立地の悪さを表す言葉として、「Kashiwa

時代の活動は、自分の研究の幅を広げることができた貴重is a sad place. LaLaport, and nothing.」というフレーズな機会でした。研究以外では、学生のときはやってみたいがネット上では有名ですが[1]、その当時は唯一の救い(?)

なと思いながら、結局できなかったテニスを再び物性研にともいえるララポートすらなかった時代でした。ただ、実戻ってきたことをきっかけに始めて、今でも続けています。

際に物性研を訪れてみると、移設したばかりということもそのあと、紆余曲折がありまして、3 回目として、またあって、色んな施設が新しくて綺麗で、部屋も広々としてご縁があって物性研に戻ってきました。最後に、物性研でいて、非常に良い印象を持ちました。また、数値計算に興今後取り組んでいく研究の方向性について簡単に紹介した味があったということもあって、様々なワークステーショ

いと思います。前に少しふれましたように、吉見さんが率ンや物性研スパコンが比較的容易に使える環境も魅力でしいるソフトウェア高度化プロジェクトの支援もうけて、強た。こういうところで研究したいと思って、物性研を志望

相関電子系に対する電子相関の効果を高精度に取り込める

した記憶があります。実際に、修士の学生のときは大変な「強相関第一原理計算手法」を実行するソフトウェアの整がらも非常に楽しく過ごすことができて、そのまま物性研備を進めています。この計算手法では、現実物質の格子構で博士課程に進む気でした。しかし、指導教員の今田先生

造を出発点にして第一原理計算をもとにして有効模型導出が本郷の物理工学科に異動するということで、残念ながらと、その有効模型解析を行うことで強相関電子系の電子状

たった 2 年で物性研を離れることになってしまいました。

態を解析する計算手法です。従来の第一原理計算では取り

物性研を離れる際の送別会で、「物性研はいいところだっ扱うことが難しかった電子相関の効果を明示的に取り扱えたので、もっといたかったのに残念です」と言って、今田るのがこの計算手法の利点となっています。この強相関第先生が困った顔をしていたような記憶があります。今から一原理計算手法を実行するソフトウェアを整備していくこ

考えると、相当迷惑な学生だったのかなと思います。

とで、今までの高々数個の物質に対して適用を行う段階か

2 回目は、2016 年に計算物質科学研究人材育成コンソ

ら、幅広い物質群に対して網羅的な適用を行う段階へと発ーシアム(PCoMS)の主任研究員(PI)として着任したことで展させていくことを目論んでいます。このような網羅的解した。約 10 年ぶりに物性研究所に戻ることができて非常析を行うことで、高温超伝導・量子スピン液体・強相関トに嬉しかった記憶があります。研究の面では、このとき同ポロジカル物質などの新奇量子相を支配している微視的なじ PCoMS のプロジェクトの主任研究員だった吉見一慶さパラメータ(記述子)を見出して、その知見をもとに、新奇9

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

量子相の予言・制御を可能にする理論的基盤を築いていきたいと考えています。このような研究をすすめていく過程
で、関連する実験の方々と議論・共同研究を行う事が得られれば幸いと考えています。どうぞ、よろしくお願いいたします。
[1] このフレーズへの反論の記事を押川先生が書いていますので、そちらもご参照ください。
https://www.u-tokyo.ac.jp/gen03/kouhou/1564/end.html■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

10物性研究所に着任して附属国際超強磁場科学研究施設

宮田 敦彦

2023 年 5 月 1 日付けで附属国際超強磁場科学研究施設

ドレスデンの強磁場施設からも複数のグループが次々と使准教授に着任しました。これまでの研究と今後の計画についに来てくれました。この頃にドレスデンの方々とのコネいて紹介し、簡単な自己紹介とさせて頂きたいと思います。

クションができ、実際に 2019 年からお世話になっていま

物性研に最初にお世話になったのは、2007 年に嶽山研す。

究室の修士一年として配属した時になります。それまでは、

ドレスデンでは、非破壊パルスマグネットを使ったファ東大先端研(駒場キャンパス)の宮野健次郎先生のところ

ンデルワールス物質の磁気光学をしたいと思っていました。

で磁気光学の勉強をしていたのですが、「人類未到」やただ光学系を一から揃えると高額になってしまうと悩んで「世界最強」の超強磁場というワードに惹かれて、物性研いたところ、ちょうど同時期にロスアラモスの強磁場施設の強磁場施設に移ってきました。実際に、修士一年の頃かからミュンヘンに移ってきた知り合いと共同研究をするこら世界で唯一の電磁濃縮法(試料を含めて全て破壊してしとになりました。これで光学系を全て揃えなくてもミュン

まう磁場発生手法)を使った物性研究に携わらせてもらい、ヘンから毎回 CCD カメラなどを持ってきてもらい、パル

失敗を含め多くの貴重な経験をさせてもらいました。例えス強磁場下での磁気光学が行えるようになりました。ただ、ば、2-3 週間かけて準備したものが、トリガーを押す前にコロナ禍では CCD カメラがないため完全に光学実験は中誤放電してしまい、準備したもの全てが破壊されてしまう

断してしまい、その間磁歪と超音波をメインに研究を続けなんてこともありました。それでも博士課程が終わるまでていました。生活面では、幼稚園でフランス語の勉強をさには、600 T 級の磁気光学測定ができるようになり、飽和せられていた長男が、ドイツ語漬けの生活に放り込まれる

磁場が 400 T 程度のフラストレート磁性体 ZnCr2O4 のフことになりましたが、それでも最後まで文句を言わずに小ァラデー回転や光吸収分光測定を行っています。物理学会

学校に通ってくれたのでとても助かりました。ドイツ語がとかに出ると周りと二桁横軸が違うので、デカデカとデー

下手でも楽しく小学校に通っていたので、ウクライナからタを見せていたのを覚えています。一方で、息抜きになっ移ってきた不安だらけの子供たちを勇気づけていたみたいていたのは柏キャンパスの昼サッカーで、多くの方々に大です。

変お世話になりました(写真は、その頃の金道・徳永研サ

物性研に戻ってきてからは、ドレスデンでしようと思っッカーチーム)。早速、5 月 1 日の着任日から参加させてていたファンデルワールス物質の磁気光学をとりあえず始

もらっていますが、新しいフカフカの人工芝を使わせてもめています。ジグザグ構造をした磁気秩序に対応して巨大らい、最高の環境が整っているのに大変満足しています。

な線形二色性が観測されるのですが、その磁気秩序を強磁

物性研を去った後は、2014 年からフランスのトゥール

場で壊すと二色性が消えるみたいな実験をしています。今ーズにある強磁場施設で働かせてもらいました。トゥール

後は、幅広くパルスマグネットの開発から物性測定までーズには、準破壊型の一巻コイル装置(コイルのみ壊れる

徐々に取り組んでいきたいと思っています。

磁場発生手法)を置いているのですが、実際に使う人が全最後に、9 年ぶりの日本での生活となりました。二人のくいなかったため、経験者である私は貴重な人材として受

息子達(8 歳と 3 歳)にとっては生まれて初めての日本生活

け入れてもらいました。実際、毎日が自分のマグネットタのため、全てが新鮮でワクワクしながら新たな生活を楽しイムだったため、コイルの爆発音が聞こえない日は、宮田

んでいるようです。私自身もフレッシュな気持ちを持ち続が研究室を休んでいると心配されるほどでした。この一巻

け、今後の物性研での研究生活を楽しんで行きたいと思い

コイル装置を使って、オックスフォードのグループと共同ます。

で有機無機ペロブスカイトの磁気光学に取り組んだり、誘導法の磁化測定を導入したりしていました。この磁化測定
は、ヨーロッパの他の強磁場施設に興味を持ってもらえ、
11

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

学生だった頃の金道・徳永研サッカーチーム。みなさん若いですね。

■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

12令和５年度 物性研究所一般公開の報告

一般公開委員会委員長

杉野 修

本年度の一般公開は、

サイエンスカフェは A 棟 6F ラウンジで土曜日 13:30〜「探し出せ！「もの」の14:00 に行われ、長谷川研の土師助教が興味深い講演を行中のすごいもの」のキャった。
「原子を見たことはある？〜走査プローブ顕微鏡で探ッチコピーのもと、2023

るナノの世界〜」という演題で、原子ってどれくらい小さ

年 10 月 27 日(金）
、28 日

いの？最先端顕微鏡を使って見える 10 億分の 1 メートルの(土）に行われた。昨年

図 1：本館入り口付近の賑わい

世界はどのようなものなの?という疑問に答えていた(図 3）。

度までの 3 年間はオンライン開催であったが、今年度は現地開催で行われ、久々に最先端の研究の現場をご覧いただく絶好の機会となった。
天候にも恵まれ、27 日 1,205 人、28 日 2,386 人、駅前ブース 32 人(2 日間）、計 3,623 人の方々にご来場いただき、4 年前同様の大盛況となった(図１）。

図 3：サイエンスカフェの様子(左）とパンフレット(右）。

アフターコロナの時期を迎えたものの、マスクを着用、随所にアルコール消毒スプレーを配置しての一般公開となった。今回はイベント数が例年より少い 10 件となったた
め、密を避けて開催することができた。展示は B 棟、C 棟、
K 棟、D 棟、本館 6 階の順に回れるように配置され、一通り回ってスタンプを集めてクイズに答えれば、物性研オリ
ジナルマグネットがもらえる(図 2）。このクイズラリーは特に盛況で、毎回来場してマグネットを収集している来場イベントとしてはこの他に、林研究室の林教授による「女子学生のためのプログラミング入門」が行われた。粒
子の動きを顕微鏡で観察して、その運動を python でプロ
グラミングして再現するという企画であり、女子学生を対象とした新たな試みであった。本企画は、同時開催された「女子中高生向けイベント「未来をのぞこう！」」と連携して行われたものである。

者も何人か見受けられた。今年はこの色が欲しいというリクエストもあった。

図 4: 女子学生のためのプログラミング入門

その間、上記イベントを脇から盛り上げる物性犬とチーバ君の姿があった(図 5）。特大の物性犬は、公式キャラク
ター10 周年を祝う飾りを身にまとい、そのかわいらしい姿は、お子様だけでなく同伴の保図 2：物性研展示のパンフレット

護者にも人気があった。
各研究室から出展されている企画を回る

13

物性研だより第 63 巻第 4 号

図 5：公式キャラクター10 周年の飾りを身に纏って一般公開を祝う物性犬。チーバ君と共に。

■■ ■■ ■ ■ ■

と、そこからはコロナ禍以前の賑わいを思い出すことがで科学を支えるスパコンの轟音に驚かされる展示でき、平時であることの重要さを改めて肌で感じることとなあった。

った。以下、各企画に関して箇条書きで紹介する(図 7-9）。
①⑥

｢超高圧で協奏する物質の世界」は上床研究室のであり、目では見えない電磁波を見たり、聞いた企画であり、液体(水）が固体(氷）にかわる瞬間

りしながら学べる展示であった。

の観察が行われた。

⑦②-➂「強磁場ラボ大公開!」は国際超強磁場科学研究

れ、磁力を目で見て感じられる簡単な実験が行わことができた。
⑧｢いきものと光の関係を知ろう」は井上研究室のれた。

企画であり、いきものはどんな風にして光を使っ｢光とレーザー」は極限コヒーレント光科学研究ているかを学べる展示であった。

センターの企画であり、レーザーで遊びながら学⑤｢鉱物で遊ぼう–色と形のひみつ」は山浦研究室の企画であり、遊んで学べる珍奇鉱物の世界を見る施設の企画であり、強い磁場を作る施設が公開さ④｢感じる電磁波」は軌道放射物性研究施設の企画⑨｢物性シミュレーションの世界」は物性理論研究

べる実験が展示された。

部門の企画であり、さまざまな物性シミュレーシ｢物性科学とスーパーコンピュータ」は物質設計

ョンが紹介された。

評価施設大型計算機室の企画であり、日本の物性

図 6:企画①～➂。①超高圧で協奏する物質の世界(左）、②➂強磁場ラボ大公開!(右）。

図 7:企画④～⑤。④光とレーザー(左）、⑤物性科学とスーパーコンピュータ(右）。

■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

14図 8:企画⑥～⑦。⑥感じる電磁波(左下）、⑦鉱物で遊ぼう–色と形のひみつ(右下）。

図 9:企画⑧～⑨。⑧いきものと光の関係を知ろう(左）、⑨物性シミュレーションの世界(右）一般公開が 3 年間開催されない間に、大学院生や事務部

今回は、昨年度まで行われてきたオンライン開催のノウのスタッフが卒業や異動をされて開催のノウハウがかなりハウを発揮することはできなかったが、将来的にはソフト失われてしまっていることに気づかされた。それでも試行

ウエアやインターネット回線が格段に進化して準備のため錯誤ながら、企画やイベントに携わった数多くの皆様の創の労力も劇的に軽減すると考えられるので、それを生かす

意工夫の下、盛況の下終えられたのは何よりの事であった。

形でハイブリッド的な開催を試みるのも良いかもしれない。

特に、まだ気温の高い異常気象下の秋ではあったものの特一般公開の負荷が特定の人に集中するために、研究活動が別に晴天に恵まれ、地域の皆様とお祭り気分を味わえたこ

その間少し休止状態となるような事例は今回も見受けられとは格別であったと思う。配布された弁当の質の高さからたが、この問題を今後どのように解消していくのかの議論

も特別感を感じることができた。

も続けていく必要はあろう。限られた人的、予算的リソー準備を主導していただいた大木副事務長、さらに青木事スの下でそれを最大限に生かす形で一般公開を未来につな

務長、小野副事務長をはじめとする物性研総務係の皆様、いでいくことは極めて重要なことである。しかし、その議

ウエブサイトの作成等を担当された広報室の餅田さん、サ論をあまり深めることなく次期委員長の岡﨑准教授に引きイエンスカフェを企画された研究戦略室の鈴木さん、さら

継ぐこととなってしまうことは反省の材料である。これかに一般公開委員の工藤さんと坂本さん、ボランティアの大らも一所員としてこの課題を考え続けたいと思う。

学院生をはじめとして多くの方に支えられて行われた一般公開は予定通り終了し、その労はカフェテリアで行われた打ち上げパーティーの場でねぎらわれた。

15

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

物性研究所短期研究会

第 68 回物性若手夏の学校 開催報告

日時：2023 年 8 月 12 日～15 日
会場：奥琵琶湖マキノパーク&セミナーハウス（8 月 12 日、13 日）
オンライン（8 月 14 日、15 日）

スタッフ：24 名
参加者：186 名
講師：17 名
以下、講師内訳
講師(敬称略)講義

集中ゼミ 1

集中ゼミ 2

題目

小野 頌太（東北大学）

2 次元と 3 次元をつなぐ 計算物質科学入門

塩崎 謙（京都大学）

結晶対称性とトポロジカル絶縁体

北川 俊作（京都大学）

核磁気共鳴を用いたスピン磁化率測定から見る超伝導波多野 恭弘（大阪大学）

ソフトマターの摩擦：ナノから地震まで

笹本 智弘（東京工業大学）

非平衡多体系に見られる KPZ 揺らぎとその普遍性

宇賀神 知紀（京都大学）

非平衡/物性物理で探るブラックホールの内部構造

西澤 典彦（名古屋大学）

高機能超短パルスファイバーレーザー光源の開発と応用

池田 達彦*（理化学研究所）

フロケ理論と光学応答：2 準位量子系を例にして

車地 崇（東京大学）

対称性で開拓する物性 -らせん磁性・スキルミオン・ホール効果-

姫岡 優介（東京大学）

増殖している細胞のマクロ現象論とその破れ

川﨑 猛史（名古屋大学）

非晶質固体系の物理学入門

濱崎 立資（理化学研究所）

開放量子多体系の非平衡統計力学

岩井 伸一郎（東北大学）

フェムト秒からアト秒へ光で操る強相関電子ダイナミクス

初貝 安弘（筑波大学）

幾何学的位相とゲージ場

橋坂 昌幸（東京大学）

エッジ状態のダイナミクスとエニオン統計山口 哲生（東京大学）

植物のかたちと力学

川口 喬吾（東京大学）

アクティブマターとトポロジーと生命現象

富田 隆文（分子科学研究所）

物性物理と量子計算のための冷却原子入門※所属は開催時のもの

Ⅰ．はじめに物性若手夏の学校は日本最大規模の物性科学のサマースクールである。1956 年に第一回が開催されて以降、毎年全国から物性物理に関心を持つ大学院生が集い、学び合い、交流してきた。しかし、新型コロナウイルスの影響により 2020
年は開催中止、2021 年、2022 年はオンライン開催であったため、今回は 4 年ぶりの現地開催となった。オンラインという選択肢もあったが現地開催を決定し、奥琵琶湖マキノパークホテル＆セミナーハウスにて 8 月 12 日から 16 日の 4 泊 5日の予定で準備を進めていた。しかし開催前日に台風のために急遽変更を強いられ、現地開催を 12 日と 13 日の 1 泊 2 日に短縮し、残りのプログラムをオンラインに変更して行うことになった。オンサイトでは参加者によるポスター発表や口頭発表(分科会)を行い、オンラインでは講師による講義及び集中ゼミ、そして座談会を行った。講師の方々には急な日程■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

16

変更、オンライン講義への変更に対応してくださり心よりお礼を申し上げたい。そして今回夏の学校の開催に関わったス
タッフ 24 名、講師 17 名、参加者 186 名、物性研でもお世話になったすべての方々に感謝申し上げる。

Ⅱ．プログラムプログラムの詳細を以下に示す。
8 月 12 日

8 月 13 日

8 月 14 日

8 月 15 日

分科会

講義

講義

（9:00〜12:00）（9:00〜12:00）（9:00〜12:00）

開校式

解散

講義

講義

(15:00〜15:30）（13:30〜14:30）(13:00〜14:30）(13:00〜14:30）

ポスターセッション

集中ゼミ 1

集中ゼミ 2（15:30〜18:30）（15:30〜18:30）(15:30〜18:30）

懇談会

座談会・懇談会

閉校式（19:30〜23:00）（19:30～23:00）（19:30～20:30）

午前
午後 1
午後 2

夜

Ⅲ．講義・集中ゼミ
物性若手夏の学校では講義と集中ゼミの 2 種類の講演が行われる。講義は計 9 時間にわたって実施され、ある分野の基礎から最先端までの体系的に学ぶことを目的としている。集中ゼミは 1 人の講師につき 3 時間の講演が実施され、最新の研究の動向について幅広い知識を獲得することを目的としている。講義も集中ゼミも講演が同時並行で行われ、参加者は自由に選択することができる。これらの講義や集中ゼミは例年夏の学校の人気企画の一つであり、参加者にも期待されている。そして物性科学に関わる様々な領域をカバーするため、多くの講師の方々にご協力していただいている。
今年の夏の学校の講義・集中ゼミは Zoom を用いて行われた。講義は 4 時間半×2 日間、集中ゼミは 3 時間×2 日間行
われた。いずれの講演も参加者から非常に好評を集める結果となり、講義に関しては「基礎的な事項から体系的に理解することができた」、集中ゼミに関しては「最新の進展への興味深い知見が得られた」といった声を多くいただいた。講師の方々には参加者との質疑応答だけでなく、様々なオンラインツールの活用等も行ってくださり、オンライン開催ながらも双方向の授業が実現されたのではないかと自負している。(*池田達彦先生の講義は中止となった。)

Ⅳ．分科会・ポスターセッション
分科会は分野ごとに分かれて希望者による口頭発表(発表 10 分＋質疑 5 分)を行う企画であり、ポスターセッションは発表希望者がポスターを用意しポスターを見に来た人に説明する企画である。どちらも聴衆が同世代であるという気軽さはあるが、専門外の人の多い聴衆に対してどのようにわかりやすく伝えることができるか工夫する必要があり、事前にア
ブストラクトの提出もある。参加者にとって学会発表の練習の場にもなる他、互いに刺激を受ける機会でもある。さらに分野外の聴衆にも説明したり、逆に分野外の発表を理解したりすることを通じて様々な交流が生まれることを期待している。
今年の分科会は 65 名の発表者が 6 つの分野に分かれて研究発表を行った。それぞれの部屋で発表者と聴衆の間で活発な議論が交わされた。参加者の投票によって部門ごとに最優秀発表者を決定し、舟見優氏、菊池和弘氏、吉持遥人氏、山口瑞樹氏、小野瑞生氏、成瀬寛太氏、荒木裕太氏が受賞した。(受賞者は https://cmpss.jp/awards.php に公開している。)また、ポスターセッションでは 70 名近くの発表者がポスターを掲示した。分科会に比べて密度の濃い議論が交わされていたよ
うに思う。こちらも参加者の投票によって優秀ポスター賞の受賞者が選ばれ、牧口乃大氏、佐藤宏季氏、小島慶太氏となった。(受賞者は https://cmpss.jp/awards.php に公開している。)全体的に学会、研究会よりも自由な雰囲気での発表が行われ、参加者のみならず講師の先生方にも積極的に質疑応答にご参加いただけた。

17

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

Ⅴ．懇談会・座談会
懇談会は参加者と講師が一堂に会し飲食をしながら自由に交流する場であり、座談会は講師の方に登壇者となっていた
だき日頃知る機会に乏しい研究者のリアルを知る場である。
今年は懇談会は 12 日の現地開催時に行われ、オンラインでの夏の学校では実現しなかった対面での会話が盛り上がっていた。一方座談会はオンラインで行われ、登壇者の先生方がそれぞれに対して質問し合うなど普段は聞けないような会
話、本音を垣間見ることができた。

Ⅵ．終わりに改めて、今年の物性若手夏の学校が短縮とはいえ現地開催され無事終えることができ心底ほっとしています。コロナ対策に振り回され、資金集めに苦戦し、さらには台風も直撃し最後の最後まで開催が危ぶまれました。しかし多くの人に多大なご支援とご協力をいただき、そして信頼できる仲間に恵まれたと感じています。以前の夏の学校のスタッフだった先輩方をはじめ、共同利用係、総務係他物性研事務の皆様、ポスターボードなどの運び出しに協力してくださった皆様、支えてくださったすべての方に御礼申し上げます。
講師の皆様にはお忙しい中ご講演を引き受けてくださり、また急な予定変更にもご対応くださり深く感謝申し上げます。
また今回の夏の学校の開催にあたり、東京大学物性研究所・京都大学基礎物理学研究所・材料科学技術振興財団・東北大学金属材料研究所・公益財団法人 中辻創智社からのご支援と、応用物理学会・日本化学会・日本物理学会からのご後援をいただきました。準備局一同を代表し、厚く御礼申し上げます。最後に、心血を注いで運営にあたってくださった準備
局の皆様と、今回の夏の学校を大いに盛り上げてくださった参加者の皆様に深く感謝申し上げます。

ポスターボードを運ぶ様子

受付準備の様子■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

18閉校式の様子

物性研にてポスターボードの片づけ19

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

会場の奥琵琶湖マキノパーク&セミナーハウス

会場近くの琵琶湖の景色

集合写真■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

20物性研究所短期研究会「階層型方程式と機械学習」報告

報告者：杉野修（東京大学物性研究所）
期間：2023 年 10 月 4 日(水)、10 月 10 日(火)場所：東京大学物性研究所 6 階 A615 セミナー室
webpage:https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/seminar/all2.html?ptype=seminar&pid=19638
提案代表者：杉野修（東京大学物性研究所）
共同提案者：明石遼介（量子科学技術研究開発機構）
横田猛(理化学研究所数理創造プログラム)
永井瞭(株式会社 Preferred Networks)
春山潤(東京大学物性研究所）
多体系は BBGKY(Bogoljubov-Born-Green-Kirkwood-

タを如何に決定するかに関する研究であり、勾配を計算すYvon)を始めとする様々な多体相関関数の階層型方程式でることによりそれが効率的に行えるという事例紹介であっ特徴づけられる。これを直接的に扱う理論が、量子散逸系

た。Ming-Chun Jiang 氏の講演では、鉄系超伝導体の第や古典流体系、電子系や核子系でそれぞれ発展してきた。

一原理計算に関する最新の研究が紹介された。

これらの理論は最近、波動関数やモンテカルロ計算結果な

Takuya Nomoto 氏の講演では、実験と共同して行った

どの機械学習に基づきさらに発展を遂げている。各分野の反強磁性体の high throughput 計算に関する事例紹介が行研究者がそれぞれの技法や考え方を紹介し意見交換するこわれた。Hsiao-Yi Chen 氏の講演は、excitonic insulatorとにより、新たなブレークスルーがもたらされる可能性がに関する研究である。Tomohito Amano 氏の講演は、分子高い。そのように考え、本研究会はこの研究テーマを議論

性 液 体 に 対 す る 機 械 学 習 を 用 い た 研 究 で あ る 。 Kenする場を提供することを目的として開催された。具体的にInayoshi 氏の講演は、非平衡統計力学の方法を用いたエは 、 量 子 散 逸 系 の HEOM(Hierarchical Equation Of

ネルギー緩和に関する研究である。Le The Anh 氏は、固Motion)理論、古典流体系の古典密度汎関数理論・繰り込

体酸素の様々な相に関する第一原理計算結果を紹介した。

み群の方法、電子系を中心とする量子系の密度汎関数理論

本研究会は、理論の滞在型国際ワークショップの期間中や汎関数繰り込み群の方法、動的平均場法とその拡張に関に行われたものであり、ワークショップのテーマに関連すする紹介と議論が行われた。それらと関連して、密度汎関るトピックを若手が中心となって講演したものである。オ

数理論の超伝導への応用なども議論された。

ンライン参加を含む事前参加登録者数は 66 名、現地参加

Haoran Chen 氏の講演は超伝導と超イオン導電性が共者は 10 月 4 日が 45 名，10 月 10 日が 38 名であった。意存している系の第一原理計算に関するものであり、水素原

欲的な研究が発表され、ワークショップ講師の先生方との子がサブメルトした系に対する新しい研究が紹介された。

質疑応答が活発に行われた。方向性としては重なりがある

Ryota Masuki 氏の講演は、非調和性の強い系に対する構

ものの普段はあまり同じ研究会で顔を合わせることがない

造決定に関する研究紹介であり、有限温度下での自己無撞研究者が参加し、刺激を与え合いながら進行するような研着フォノンの計算のための新しい方法が議論された。

究会となった。

Yuuki Kubo 氏の講演はデータ同化法に関するものであり、実験結果を基に第一原理計算を行うことにより、構造決定が従来よりも高速かつ高精度に行えるという事例が紹介された。Sergei Manzhos 氏の講演は、機械学習法の新しい方法論に関する意欲的な研究紹介であった。Koji Inui 氏の講演は、多変量で構成される Hamiltonian のパラメー
21

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

プログラム
October 4th (Wed.) 13:00~17:00
13:00~13:30 S1 Haoran Chen (Peking University)
Coexistence of superconductivity and superionicity in Li2MgH16
13:30~14:00 S2 Ryota Masuki (The University of Tokyo)
Ab initio calculation of crystal structures at finite temperatures and its application to the polar
metals LiBO3
14:00~14:15 Coffee break
14:15~14:45 S3 Yuuki Kubo (The University of Tokyo)
Crystal structure determination of multiple phases by data assimilation
14:45~15:15 S4 Sergei Manzhos (Tokyo Institute of Technology)
Machine learning beyond plain neural networks and kernel methods: from getting rid of non-linear
optimization and overfitting to building many-body representations
15:15~15:30 Coffee break
15:30~16:00 S5 Koji Inui (The University of Tokyo)
Inverse Hamiltonian design using automatic differentiation: application to topology and quantum
entanglement
16:00~16:30 S6 Ming-Chun Jiang (RIKEN, National Taiwan University)
Ab initio study of phonon-mediated superconductivity in iron-based superconductors Sc6MTe2 (M=Fe, Co, Ni)
16:30~17:00 S7 Peshal Pokharel (Tribhuvan University)
First-Principles Study of Europium Doping Effects on SmMnO3 Perovskite for Energy Conservation
in Electronic Devices (withdrawn)
18:00~ Banquet
October 10th (Tue.) 14:15~17:30
14:15~14:45 S8 Takuya Nomoto (The University of Tokyo)
High-throughput calculations of functional antiferromagnets
14:45~15:15 S9 Hsiao-Yi Chen (RIKEN)
Density Functional Theory for excitonic insulator
15:15~15:30 Coffee break
15:30~16:00 S10 Tomohito Amano (The University of Tokyo)
First-principles study of THz dielectric properties of liquid molecules with a machine learning modelfor dipole moments
16:30~17:00 S11 Ken Inayoshi (Tokyo Institute of Technology)
Energy flow during relaxation in an electron-phonon system with multiple modes: A nonequilibrium
Green’s function study
17:00~17:30 S12 Le The Anh (The University of Tokyo)
The Hubbard- and van der Waals-corrections on the DFT calculations of epsilon-zeta transitionpressure in solid oxygen
18:30~ Banquet■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

22

23

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

物性研究所 ISSP 国際ワークショップ

開催日：2023年8月12日(土)～8月18日(金)（7日間）
会 場：幕張メッセ 国際会議場
参加者数：国外 357 名、国内 264 名、展示ブース関係 85 名、合計 706 名
共催：東京大学物性研究所
URL: https://9idmrcs.jp/
ISSP 国際ワークショップ提案者：山室修（物性研）、眞弓皓一（物性研）、野口博司（物性研）、田中肇（東京大）、
城田秀明（千葉大）
9IDMRCS 国内組織委員：山室修（物性研、Chair）、田中肇（東京大、Co-chair）、城田秀明（千葉大、Secretary）、
金谷利治（京都大）、田中敬二（九州大）、宮崎州正（名古屋大）、眞弓皓一（物性研）、川上亘作（物材機構）、早川尚男（京都大）、市坪哲（東北大）、野嵜龍介（北海道大）、富永圭介（神戸大）、深尾浩次（立命館大）、巾崎潤子（東京工業大）、齋藤真器名（東北大）、山室憲子（東京電機大）、浦川理（大阪大）、古府麻衣子（原子力機構）、新屋敷直木（東海大）、辰巳創一（京都工芸繊維大）、秋葉宙（物性研）
9IDMRCS 海外組織委員：Kia L. Ngai (IPCF, Pisa, CNR, Italy, Co-chair), Simone Capaccioli (Università diPisa, Italy), Giancarlo Ruocco (Sapienza Università di Roma, Italy), Joseph Lluís Tamarit (Universitat
Politècnica de Catalunya, Spain), Marian Paluch (University of Silesia, Poland)
9IDMRCS は物性研究所共催で(ISSP 国際ワークショッ

った。その後、本会議に長年多大な貢献をし、昨年亡くな

プとして)、2023 年 8 月 12 日〜8 月 18 日の期間に、幕張られた Austen Angell 先生の記念シンポジウムが行われた。

メッセ国際会議場で開催された。参加登録者はほぼ予定数

彼と研究面でも個人的にも関係が深い Ranko Richert 氏の 621 人であったが、まだ COVID-19 の影響が残ってい(Arizona State Univ., USA) 、 Srikanth Sastry 氏

たにもかかわらず、半数以上の 347 名が外国人であったの(JNCASR, India)、Yuanzheng Yue 氏 (Aalborg Univ.,

は喜ばしいことであった。約 25 名の海外若手研究者、名Denmark)の 3 名が講演した。シンポジウムの冒頭に

誉職研究者に経済的支援を行ったことも有効であった。なAngell 先生が自らの研究テーマの概要を語るビデオ上映

お、物性研関係の参加者は約 20 名であった。10 の学協会があり、皆が感慨に浸るとともに、Angell 先生の偉大さの後援、41 の企業・研究機関等の協賛(経済支援を含む)、を再認識した。最後に、やはりこの会議に大きな功績があ

千葉県、千葉市、観光庁などの多大なる経済支援もあり、り、会議直前に亡くなられた Uri Buchenau 先生の追悼講

経済的にも余裕がある非常に盛況な会議となった。

演が長年の協同研究者である Miguel A. Ramos 氏 (UAM,

会議の初日は、Chair の山室修氏と Co-Chair の K. L.

Spain)により行われた。

Ngai 氏(IPCF, Pisa, CNR, Italy)の挨拶の後、5 件の基調

2 日目から 7 日目にわたって、8:30 から 19:00 頃まで、講演が行われた。田中肇氏(東大名誉教授)がガラス転移理

7 会場のパラレルセッションが行われた。講演数は、招待論、Javier Rodriguez-Viejo 氏(UAB, Spain)が近年注目

講演 354 件、一般講演 102 件であった。招待講演は 30 分、されている超安定ガラスの AFM 実験、Alexei Sokolov 氏

一般講演は 20 分を持ち時間とした。4 日目と 6 日目の午

(Univ. Tennessee, USA)が応用も含めた高分子ダイナミ

後に、2 時間のポスターセッション(合計 146 件)も行われ

クス実験、Andrea Liu 氏(Univ. Pennsylvania, USA)がた。初日の講演も含めると、発表総数は 611 件となり、こ機械学習による粉体の理論、Martin Weik 氏(Inst. Bio.

れまでの IDMRCS でも最大級のものとなった。

Struct., France)がタンパク質の構造とダイナミクスの実

IDMRCS は伝統的に招待講演が主であったが、今回は験に関する講演を行った。できるだけ講演者(国籍や性別

一般講演枠を設けたのと、ポスターセッションにも重点をも含め)と講演分野に多様性があるように人選したが、いおいた。これまでの IDMRCS と同様に、プログラムは多ずれも専門家以外にも興味がもたれる素晴らしい講演であ数のシンポジウムから構成されており、今回は約 100 名の■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

24シンポジウムリーダーにより、40 のシンポジウムが企画

ソーシャルプログラムも充実した内容であった、初日にされた。ガラス転移、水・水素結合性液体、イオン液体、Welcome Party、3 日目と 4 日目に同伴者用のお茶会と浮高分子、ゲル、コロイド、生体関連物質、表面、イオン伝世絵鑑賞のツアー、5 日目に Excursion(東京観光・屋形船

導性固体、中間相(液晶・プラスティック結晶)、高圧測定、ツアー、鋸山登山ツアー、佐原水郷・歴史ツアーの 3 コー

最先端測定などのこれまでのテーマに加え、今回は、これス)、6 日目に Banquet が行われた。いずれも盛況であっまでほとんど対象にはならなかった無機ガラス、金属ガラ

たが、特に Banquet は、見浜園という日本庭園を貸し切

ス、スピンガラス、電子ガラス、粉体、アクティブマター、り、美しい庭園を鑑賞するとともに、お祭りの夜店屋台

医薬品、食品、MOF、エネルギー貯蔵・変換物質などの(たこ焼き、かき氷、射的、ヨーヨー釣りなど)を楽しむとテーマが加わり、ますます多様な対象の緩和現象を総合的いう画期的なもので、多くの参加者から絶賛された。ソーに議論する場になった。ほとんどのテーマにおいて、実験、

シャルプログラムについては、天気が最大の不安要素であ

理論、計算科学が組み合わさった現代的なスタイルの研究ったが、直前に関東方面に進んでいた台風が西寄りにコーが多かった。この会議は Discussion Meeting であるが、スを変えるという幸運もあり、全て無事に開催された。

その名の通り、非常に多くの質疑応答・討論が行われた。

以上のように、本来のサイエンスセッションから、レクプログラムやシンポジウムの内容については、この紙面でレーションまで、参加者に楽しんでもらえる有意義な会議はとても載せきれないので、上記のホームページを参照さであった。これは、約 5 年(コロナ禍で延期になった期間

れたい(数年は閲覧可能にする予定)。

も含む)にわたって会議全般を担当して頂いた幕張メッセ

今回は、企業等の参加者によるブース展示にも力を入れと千葉国際コンベンションビューローの皆様、さらには受た。ポスター会場(兼休憩スペース)と同じ大ホールに、付、写真、カンファレンスバッグ作成などで活躍してくれ

22 のブースが設けられ、企業、研究施設、科研費グルーた、物性研の国際交流室、広報室、中性子科学研究施設のプなどによる製品や活動の紹介が行われた。ブース展示の皆様のおかげである。ここで心から感謝申し上げる。以下

ための参加者は 85 名であった。ブースは 2 日目から 7 日に会議の雰囲気を感じて頂くため、数枚の写真を掲載する。

目まで通して展示されており、たいへん賑わっていた。

初日のセッションの後に撮った集合写真

25

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

IDMRCS の創始者である K. L. Ngai 氏のオープニング挨拶

鋸山エキスカーション 大仏の前で記念撮影

メモリアルシンポジウムにおける Austen Angell 先生のビデオ上映

ポスターセッションの様子

初日の講演会場の様子

バンケット 日本庭園 (見浜園）で夜店屋台を体験■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

26

ISSP ワークショップ

第 3 回ナノスケール物性科学の最先端と新展開【日程】2023 年 10 月 6 日（金）【場所】柏キャンパス A 棟 6 階 大講義室（A632）と Zoom によるハイブリッド開催【提案者】井手上 敏也、大谷 義近、長田 俊人、加藤 岳生、橋坂 昌幸、長谷川 幸雄、松永 隆佑、三輪 真嗣【URL】https://hashisaka.issp.u-tokyo.ac.jp/Seminar/Seminar20231006.html

ナノスケール物性科学は、物質中の電荷・スピン・熱なだいた。おかげで、ナノスケール物性科学をキーワードとどに関するミクロな物性の観測・制御を可能にし、時に利して分野横断的な情報交換を目指す、という本ワークショ

活用する方策を与える。トポロジカル量子現象の観測のよップの目的が果たされたと考えている。最近、量子コンピ

うな基礎物性実験から量子コンピュータ開発のような応用

ュータなど高度に洗練されたテクノロジーの研究と、基礎研究まで、その対象は極めて広く、分野によって技法や考的な物質材料科学の間のギャップが大きくなっているよう

え方は異なる。しかしミクロな物質・事象の科学として共に思われるが、これらの研究の根底にはミクロ物性に対す通する課題も多く、分野間で知識を交換することで、各分る共通する興味がある。本ワークショップで様々な分野の野の研究が加速されると考えられる。本ワークショップは、話題を提供していただくことにより、分野が異なっていてこのような背景をもとに開催された 2020 年 7 月(第 1 回)、

も考え方には類似性があり、研究の面白さを異分野間でも2021 年 6 月(第 2 回)の同名の研究会に続く、第 3 回目の共有できると感じられた。実際、特に現地参加者の間で活会合として開催した。開催形態は物性研究所大講義室とオ発な議論が展開され、今後の研究の発展に繋がる情報交換

ンラインのハイブリッド形式とした。

の機会になったと考えている。

今回のワークショップは 3 セッション構成とし、10 名

冒頭に記したように今回は同名のワークショップの 3 回の新進気鋭の若手研究者を招待してご講演いただいた。最目の会合であるが、多くの参加者が集まり、過去 2 回と同初のセッションは量子情報技術をテーマとし、超伝導量子様に大変有意義な会となった。このような分野横断的な研ビットの集積化(玉手修平氏)、半導体量子ビットのコヒー

究会はぜひ継続的に開催し、物性研としてナノスケール物

レンス(米田淳氏)、イオントラップの量子ネットワーク

性科学のネットワーク構築に積極的に寄与していくべきだ(長田有登氏)に関するご研究をご紹介いただいた。第 2 のと考えている。今後の開催に向けて、発表の英語化やハイセッションは物質の新奇物性評価や新機能開拓をテーマとブリッド開催の是非など引き続き議論していく予定である。

し、STM によるトポロジカル超伝導体のマヨラナゼロモード観測(町田理氏)、MBE 法で作製された層状カルコゲ
ナイド薄膜の磁性評価(中野匡規氏)、有機分子材料を用いたスピントロニクス機能の開拓(近藤浩太氏)、グラフェンによる超高速光電変換とテラヘルツエレクトロニクス(吉岡克将氏)に関するご研究をご紹介いただいた。第 3 のセッションは新奇物性を利用した信号処理技術に焦点を当て、磁気スキルミオンを利用したリザバー計算(横内智行氏)、
機械的振動の制御によるフォノニクス(黒子めぐみ氏)、磁気材料を利用したフォトニクス(太田泰友氏)に関するご研究をご紹介いただいた。現地参加者 42 名、オンライン参
加者 96 名、合計 138 名にご参加いただいた。
いずれのご講演も各分野の最先端の研究成果に関するハ
イレベルな内容であったが、各講演者には幅広い背景を持
つ聴衆にご配慮いただき、大変分かりやすいご説明をいた
27

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

＜プログラム＞
第 3 回ナノスケール物性科学の最先端と新展開

開会挨拶

廣井 善二

セッション 1

座長：橋坂 昌幸

玉手 修平 (理研 RQC)

「超伝導量子ビットの集積化と高速状態読み出し」

米田 淳（東工大 WISE-SSS） 「シリコン電子スピン量子ビットのデコヒーレンス特性」
長田 有登(東大先進）
セッション 2「光回路とイオントラップで拓く量子ネットワーク」

座長：井手上 敏也

町田 理（理研 CEMS）「鉄系超伝導体の渦糸芯におけるマヨラナゼロモードの検証」

中野 匡規（東大院工 QPEC・物工／理研 CEMS）「層状磁性半金属テルル化クロムの MBE 成長と新奇磁性」
近藤 浩太（理研 CEMS）「有機分子材料が切り拓くスピントロニクス研究」

吉岡 克将（NTT 物性研）

「テラヘルツエレクトロニクスを用いたグラフェンにおける超高速電荷ダイナミクスのオンチップ計測」

セッション 3

座長：松永 隆佑

横内 智行（東大総合文化）「磁気スキルミオンのダイナミクスを用いた人工知能素子」

黒子 めぐみ（NTT 物性研）

「微細加工構造を用いた高周波弾性波のオンチップ操作」

太田 泰友（慶応大理工）「磁性ガーネットを用いたナノフォトニクスの開拓」

閉会挨拶

橋坂 昌幸

写真：集合写真■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

28

物 性 研 究 所 談話 会

標題：The unusually resilient unconventional superconductor Sr2RuO4
日時：2023 年 10 月 19 日(木) 午後 4 時
場所：柏図書館メディアホール
講師：Manfred Sigrist 氏
要旨：
Despite extensive research, Sr2RuO4 has remained an enigmatic unconventional superconductor for nearly three
decades. Initially categorized as a prime example of a chiral spin-triplet superconductor, doubts regarding thisclassification only emerged four years ago when evidence for spin-singlet pairing appeared. This unexpected shift has
introduced a significant conundrum as the newly proposed spin-singlet nature presents considerable new obstacles inestablishing a pairing symmetry that aligns with the wealth of existing experimental data.
This colloquium aims to provide an overview of the current challenges in harmonizing theoretical perspectives withpresent state of experimental reality.
【講師紹介】
Sigrist 教授は異⽅的超伝導体をはじめとする強相関電⼦系に関する研究で世界的に著名な理論家です。特に、前野グループが発⾒した Sr2RuO4 の超伝導について、T. M. Rice 教授と共にカイラル p 波状態を提唱し、関連する多くの研究に⼤きな影響を与えました。Sr2RuO4 に関する研究は最近の実験結果によって新しい局⾯を迎えています。
このテーマの研究を最初期からリードされている専⾨家に、最近の実験結果も踏まえた総括をしていただきました。

標題：令和 5 年度後期 客員所員講演会
日時：2023 年 12 月 14 日(木) 午前 11 時～午後 0 時
場所：物性研究所 6 階大講義室(A632)・Hybrid 開催
講師：Oliver Portugall
講演題目：” Experimental techniques for Megagauss fields: status and perspectives ”
要旨：
Magnetic fields are an important tool for investigating the charge and spin states of matter. Increasing the fieldstrength can either just amplify a given phenomenon, or give rise to the complete transformation of a system’s
electronic and magnetic structure. Perhaps the most prominent example for such a threshold effect are high-Tc
superconductors where applying the strongest available fields is mandatory to suppress superconductivity andinvestigate the underlying normal state.
The generation of high magnetic fields in a finite volume is fundamentally limited by the necessity to contain therespective magnetic energy. Above 100 T this can only be done dynamically, i.e. for a very short time that depends onthe confining magnet’s inertia. Megagauss fields are therefore intrinsically limited to microsecond durations. In recent
years, this limitation has lost much of its dread due to advances in radio-frequency and high-speed, high-resolution
digitization techniques. However, performing Megagauss experiments still remains challenging due to thermal andmechanical side-effects caused by the magnet’s ultimate explosion, and the inevitable use of pulsed power techniquesthat expose sensitive measurement equipment to transient electromagnetic disturbances.
29

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

In this talk I will present the scientific objectives and current status of projects aiming at the implementation ofTHz-spectroscopy and RF-electric transport measurements in Toulouse, as well as ongoing developments to improve
the general experimental conditions in Megagauss fields. In this connection I will also comment on the collaborative
effort involving the Megagauss groups in Kashiwa and Toulouse, as well the European Magnetic Field Laboratory.

■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

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物 性 研 究 所 セミ ナ ー

標題：Unraveling Principles of Living Phenomena via Physical Approaches
日時：2023 年 9 月 14 日(木) 午前 10 時～
場所：On Line and Lecture Room A632 , ISSP（ Hybrid)
講師：Tetsuya J. Kobayashi
所属：Institute of Industrial Science the University of Tokyo: Universal Biology Institute, UTokyo
要旨：
Understanding living systems through the lens of physical principles is a cornerstone objective of biophysics.
Historically, physicists have delved into this challenge by exploring a myriad of biological phenomena. As aconsequence, a rich collection of theoretical methodologies has been developed. While these techniques often have their
origins in other physics domains, they also have evolved in distinct ways in biology. In this talk, we demonstrate how
theoretical methods, being common in physics, can be used to analyze biological phenomena, such as evolutionary
processes and intracellular reactions. We place specific emphasis on the techniques of path integral method andthermodynamic structure, highlighting that these aren’t merely computational tools but that they enable us toelucidate fundamental aspects of living phenomena.

標題：Progress towards Cavity-Based X-ray Free-Electron Lasers
日時：2023 年 9 月 20 日(水) 午後 3 時～午後 4 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Rachel Margraf
所属：Stanford University and SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, USA
要旨：
Current X-ray Free-Electron Lasers (XFELs), like SACLA at RIKEN, or the LCLS at SLAC, are single-pass X-ray
light sources, where electrons produce X-rays as they pass through an undulator line just once. The exponential gainof X-ray power in an XFEL occurs as X-rays act on the electron beam, causing it to form microbunches at the X-ray
wavelength. In a single-pass SASE (self-amplified spontaneous emission) XFEL, the X-rays which initiate this process
come from noise in the beam, and thus X-rays produced by current XFELs are transversely coherent, but longitudinallynoisy. In proposed cavity-based XFELs (CBXFELs) [1], by contrast, X-rays are returned by mirrors from the end of theundulator line to the beginning, so a strong X-ray pulse is used to seed the FEL process on subsequent passes. Future
X-ray light sources based on CBXFELs can thus produce longitudinally coherent pulses with improved spectral
brightness, and promise to be more stable than current XFELs. This talk will give an overview of CBXFELs and show
recent progress towards constructing them, including demonstration of a 14 meter hard X-ray cavity at LCLS.

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物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

標題：Formation of quantum critical 2D Bose gas in the honeycomb antiferromagnet YbCl3
日時：2023 年 9 月 21 日(木) 午後 3 時～午後 4 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Dr. Yosuke Matsumoto
所属：Max Planck Institute for Solid State Research
要旨：
Bose-Einstein condensation (BEC) is a quantum phenomenon, where a macroscopic number of bosons occupy thelowest energy state and acquire coherence at low temperatures. It manifests itself not only in superﬂuid 4He and diluteatomic gases but also in quantum magnets[1]. In three-dimensional (3D) antiferromagnets, an XY-type long-rangeordering (LRO) near a magnetic-field-induced transition to a fully polarized state (FP) has been successfully described
as a BEC in the last few decades. An attractive extension of the BEC in 3D magnets is to make their two-dimensional(2D) analogue. In a strictly 2D system, BEC cannot take place due to the presence of a finite density of states at zeroenergy, but instead, a Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT) transition may emerge. In a realistic quasi-2D magnet
consisting of stacked 2D magnets, a small but finite interlayer coupling stabilizes marginal LRO and BEC, but suchthat 2D physics is still expected to dominate. A few systems were reported to show such 2D-limit BEC, but at very
high magnetic fields that are difficult to access.
YbCl3 is a pseudo-spin 1/2 honeycomb Heisenberg antiferromagnet with intra-layer coupling of J ~ 5 K and exhibitsa transition to a FP state at an in-plane saturation field Hs = 5.93 T [2-4]. Here, we demonstrate that the LRO right
below Hs is a BEC but close to the 2D-limit, marginally stabilized by an extremely small interlayer coupling J⊥ ofthe order of 10-5J [5]. At the quantum critical point Hs, we capture 2D-limit quantum fluctuations as the formation ofa highly mobile, interacting 2D Bose gas in the dilute limit. A much-reduced effective boson-boson repulsion comparedwith that of a prototypical 3D system indicates the presence of a logarithmic renormalization of interaction, which is
unique to 2D. Thus, the old candidate for a Kitaev quantum spin liquid, YbCl3, is now established as an ideal arena
for a quantum critical BEC in the 2D limit. We will further discuss the possible BKT characteristics in the thermal
fluctuations. This work has been done in collaboration with S. Schnierer, J. Bruin, J. Nuss, P. Reiss, G. Jackeli, K.
Kitagawa and H. Takagi.
[1] V. Zapf, M. Jaime, and C. D. Batista, Rev. Mod. Phys. 86, 563 (2014).
[2] G. Sala et al., Phys. Rev. B 100, 180406(R) (2019).
[3] J. Xing et al., Phys. Rev. B 102, 014427 (2020).
[4] G. Sala et al., Nat Commun 12, 171 (2021).
[5] Y. Matsumoto et al., arXiv:2207.02329.

標題：Closest Wannier functions to a given set of localized orbitals
日時：2023 年 9 月 22 日(金) 午後 4 時～午後 5 時
場所：物性研究所 6 階第 5 セミナー室（A615）及び Hybrid 開催
講師：尾崎 泰助
所属：東京大学物性研究所
要旨：
Wannier functions (WFs) play a pivotal role in analyzing the electronic structures of real materials and in furthering
electronic structure methods, alongside density functional theory (DFT) and other electronic structure theories [1]. In
this talk, I will present a novel method to calculate the closest Wannier functions (CWFs) to a given set of localized■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

32

guiding functions, such as atomic orbitals, hybrid atomic orbitals, and molecular orbitals, based on minimization of a
distance measure function [2]. It is shown that the minimization is directly achieved by a polar decomposition [3] of a
projection matrix via singular value decomposition, making iterative calculations and complications arising from thechoice of the gauge irrelevant. The disentanglement of bands is inherently addressed by introducing a smoothly
varying window function and a greater number of Bloch functions, even for isolated bands. In addition to atomic andhybrid atomic orbitals, we introduce embedded molecular orbitals in molecules and bulks as guiding functions, anddemonstrate that the Wannier interpolated bands accurately reproduce the targeted conventional bands of a wide
variety of systems including Si, Cu, the TTF-TCNQ molecular crystal, and a topological insulator of Bi2Se3 [4]. We
further show the usefulness of the proposed method in calculating effective atomic charges. These numerical results
not only establish our proposed method as an efficient alternative for calculating WFs, but also suggest that the concept
of CWF can serve as a foundation for developing novel methods to analyze electronic structures and calculate physicalproperties.
[1] N. Marzari and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 56, 12847 (1997).
[2] T. Ozaki, arXiv:2306.15296.
[3] K. Fan and A. J. Hoffman, Proc. Amer. Math. Soc. 6, 111 (1955).
[4] https://www.openmx-square.org/cwf/

標題：Spin-lattice glass transition without quenched disorder on pyrochlore magnet
日時：2023 年 9 月 22 日(金) 午後１時～午後２時
場所：物性研究所 6 階第 4 セミナー室（A614）及び Hybrid 開催
講師：光元 亨汰
所属：東京大学生産技術研究所
要旨：
In the community of magnetism, it has been generally assumed that spin glass transitions occur due to frustrationfrom random interactions, so-called quenched disorder. However, disorder-free spin glass transitions are observed
experimentally in a geometrically frustrated pyrochlore magnet. So far, there are no convincing theoreticalexplanations for the mechanism of this spin glass transition without quenched disorder.
A recent experiment suggested that lattice distortions play important roles in the spin glass transition on the
prototypical geometrically frustrated spin glass Y2Mo2O7[1]. This lattice distortion results from the selection of theelectron orbitals[2], i.e., Jahn-Teller distortion. Being motivated by the experiment, we introduced a model which
includes not only the spin degrees of freedom but also the lattice distortions as dynamical variables. This model doesn’t
include any quenched disorder, but both spins and lattice distortions are geometrically frustrated. We performed
extensive numerical simulations for the model and analyzed a mean-field model which can be solved exactly in theinfinite dimension.
In the numerical simulations[3], we found that spins and lattice distortions simultaneously freeze at a common finite
temperature. Both degrees of freedom do not exhibit any long range order below the freezing temperature. In themean-field analysis in the spherical limit using the replica method[4], we found that replica symmetry breaking
appears only in the phase where both spins and lattice distortions are frozen, implying that a complex free-energy
landscape is induced by the spin-lattice coupling[1] P. M. Thygesen, et al., Phys. Rev. Lett. 118, 067201 (2017)33

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

[2] KM, C. Hotta and H. Yoshino, Phys. Rev. Research 4, 033157 (2022)[3] KM, C. Hotta and H. Yoshino, Phys. Rev. Lett. 124, 087201 (2020)[4] KM and H. Yoshino, Phys. Rev. B 107, 054412 (2023)

標題：有機ラジカル系を活用したスピン配列制御による量子現象の開拓
日時：2023 年 9 月 29 日(金) 午前 11 時～午後 0 時
場所：On Line
講師：山口 博則 准教授
所属：大阪公立大学大学院理学研究科
要旨：
量子スピン系の研究は、1980 年代以降、無機物を主体として精力的に取り組まれてきた。一方で無機物の対称性・安定性の制約により、未だに現実のモデル物質の多様性は乏しい。私たちは、有機ラジカル系の設計性・多様性に着目して独自の物質開発に試みてきた。物理と化学の複合領域においてスピン配列制御という新たな技術を開拓し、量子スピン系の物質開発にブレイクスルーをもたらしている。有機分子特有の低対称性と分子軌道の柔軟性により、これまでに報告されていなかった新たな量子現象を実現することができている。本セミナーでは、強磁場を活用した量子物性の検証を中心に、最近の研究成果を紹介する。

標題：溶液散乱による生体高分子の構造・ダイナミクス・システムの研究
日時：2023 年 10 月 4 日(水) 午後 3 時～午後 4 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 2 セミナー室 (A612)
講師：杉山 正明
所属：京都大学複合原子力科学研究所
要旨：
溶液散乱（小角散乱）は、溶液中のタンパク質の様態を観測することにおいて有用な手法である。この手法は、他の構造測定法や分光法に比べると時間空間分解能は劣るが、溶液中の全ての分子の時間・集団平均のデータを与える。この特徴を生かして、講演者は高純度（＝単分散）試料を用いた生体高分子の構造・ダイナミクス研究と複数分子が織り成す生体系の動態研究を進めている。
今回は、最もシンプルな生体時計であるシアノバクテリアの Kai タンパク質を取り上げて、揺らぎを含む巨大な 3 者複合体の構造解析と概日振動を起こす系の構成分子の動態解析を紹介する。いずれの研究においても、X 線小角散乱に加えて試料重水素化を用いた中性子小角散乱が解析において決め手となるデータを与えている。この点も踏まえ、時間が許せば福井県のもんじゅ跡地に建設が決まっている新試験研究炉プロジェクトの概要等も紹介した。

標題：Highly transmissive InSb nanoflag Josephson junctions
日時：2023 年 10 月 5 日(木) 午後 3 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 2 セミナー室 (A612)
講師：Dr. Stefan Heun
所属：NEST, Istituto Nanoscienze-CNR and Scuola Normale Superiore, Italy
要旨：
High-quality III–V narrow bandgap semiconductor materials with strong spin–orbit coupling and large Landé gfactor provide a promising platform for next-generation applications in the field of high-speed electronics, spintronics,■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

34and quantum computing. InSb offers a narrow bandgap, high carrier mobility, and small effective mass and, thus, isvery appealing in this context. In fact, this material has attracted tremendous attention in recent years for the
implementation of topological superconducting states. An attractive pathway to obtain two-dimensional (2D) InSb
layers is the growth of freestanding single-crystalline InSb nanoflags [1].
We have demonstrated fabrication of ballistic Josephson-junction devices based on these InSb nanoflags with Ti/Nb
contacts that show a gate-tunable proximity-induced supercurrent and a sizable excess current [2]. The devices show
clear signatures of subharmonic gap structures, indicating phase-coherent transport in the junction and a hightransparency of the interfaces.
The high quality of the devices has allowed the observation of the Josephson diode effect in these Josephson junctions[3]. Indeed, when an in–plane magnetic field is applied, the devices are driven into a non-reciprocal transport regime,
where we observe an asymmetry between the positive and negative critical current. The asymmetry is modulated by
the angle between the in-plane field and the current direction, and strongly depends on temperature. Our experimental
evidence demonstrates that these devices can work as Josephson diodes, with dissipation–less current flowing in only
one direction.
Under microwave irradiation, we observe half-integer Shapiro steps that are robust to temperature, suggesting their
possible nonequilibrium origin [4]. Our results demonstrate the potential of ballistic InSb nanoflags Josephson
junctions as a valuable platform for understanding the physics of hybrid devices and investigating theirnonequilibrium dynamics.
References[1] I. Verma et al., ACS Appl. Nano Mater. 4 (2021) 5825−5833.
[2] S. Salimian et al., Appl. Phys. Lett. 119 (2021) 214004.
[3] B. Turini et al., Nano Letters 22 (2022) 8502 – 8508.
[4] A. Iorio et al., Phys. Rev. Res. 5 (2023) 033015.
This research activity was partially supported by the FET-OPEN project AndQC (H2020 Grant No. 828948) and by
PRIN MUR (Grant No. 2022PH852L).

標題：MOF における Kitaev 磁性体と強磁場誘起相の探索
日時：2023 年 10 月 13 日(金) 午前 11 時～午後 0 時
場所：On Line
講師：石川 孟 助教
所属：金道研究室
要旨：
MOF(金属有機構造体)は金属と有機配位子がネットワーク構造を形成する物質で、ガス吸着や触媒といった機能物性を示す材料として注目を集めている。遷移金属が興味深い幾何学格子を組むことがあり磁性研究の対象としても興味深いが、その観点からはあまり注目されていない。我々はプロトン伝導体として知られている MOF において、遷移金属が三次元ハニカム格子を組むことに着目した。類似の状況は物性研の理論グループにおいて研究され、Kitaev スピン液体の実現が提案されているが[1]、我々の知る限り実験的な研究は行われていない。我々は対象物質の試料を合成し、パルス
強磁場領域まで物性測定を行い、温度や磁場変化に伴い様々な相が現れることを発見した[2]。セミナーではこの物質の磁性を紹介し、MOF において Kitaev 磁性体を探索することの利点や今後の展望を議論する。時間があれば関連する有機
無機ハイブリッド磁性体の強磁場磁化過程についても紹介した。

35

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

[1] M. G. Yamada et al. Phys. Rev. Lett. 119, 057202 (2017).
[2] H. Ishikawa et al. under review.

標題：Quantum solids, hidden patterns, and dark -field x-ray microscopy at APS-U
日時：2023 年 10 月 17 日(火) 午前 10 時 30 分～午前 11 時 30 分
場所：物性研究所本館 大講義室（A632）/ ZOOM 同時開催
講師：Zahir Islam
所属：X-ray Science Division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory
要旨：
Novel opportunities are emerging at third-generation synchrotron x-ray facilities ushered in by their coherence
upgrade as well as at x-ray free-electron-laser facilities worldwide. These sources afford researchers to go far beyond‘average’ reciprocal-space investigations by x-ray diffraction, which has been a mainstay methodology of research on
quantum materials. In this talk contemporary research efforts to exploit multitude of contrasts accessible via
diffraction germinating a novel imaging modality called dark field x-ray microscopy (DFXM) [1] and its outlook at
future sources (e.g., APS-U) are presented. DFXM technique provides real-space images of ‘mesoscale’ features [2-4]that give rise to deviations from an average order. In DFXM, a diffracted beam from an ordered material is used toform a two-dimensional full-field image of these features by passing it through an x-ray objective lens. Mesoscale
information is encoded on a crystal Bragg peak, a super-lattice (e.g., due to charge, magnetic, or orbital order) peak,or an epitaxial-film peak, in the form of intensity contrasts, revealing an incisive real-space picture over many ordersof-magnitude in length scales. In this talk, some recent illustrative cases are reviewed along with state-of-the-art
technical advances of this methodology. Examples include a role of local actors across a magneto-structural phasetransition [2], a set of imaging studies of three dimensionally ordered charge-density waves in superconductors, asearch for long-range modulations below a nematic transition, and an exploration of neomorphism in metal-insulatortransition based memristor devices. Finally, new directions to leverage increased coherence in DFXM studies are
sketched.
Work performed at the Advanced Photon Source was supported by the DOE, under Contract No. DE-AC0206CH11357▶ References[1] Zhi Qiao, Xianbo Shi, Peter Kenesei, Arndt Last, Lahsen Assoufid, and Zahir Islam, “A large field-of-view highresolution

hard

x-ray

microscopeusingpolymer

optics”,

Rev.

Sci.

Instrum.

91,

113703(2020);

https://doi.org/10.1063/5.0011961[2] Jayden Plumb, Ishwor Poudyal, Rebecca L. Dally, Samantha Daly, Stephen D. Wilson, Zahir Islam, “Dark Field Xray Microscopy Below Liquid-Helium Temperature: The Case of NaMnO2,” Materials Characterization 204, 113174(2023).
[3] Elliot Kisiel, Ishwor Poudyal, Peter Kenesei, Mark Engbretson, Arndt Last, Rourav Basak, Ivan Zaluzhnyy, Uday
Goteti, Robert Dynes, Antonino Miceli, Alex Frano, Zahir Islam, “Full-Field Nanoscale X-ray Diffraction-Contrast
Imaging using Direct Detection”, arXiv:2212.07303 physics.ins-det cond-mat.mes-hall (2022).
[4] Omar Abulshohoud, Ishwor Poudyal, Jessica McChesney, Zhan Zhang, Zhi Qiao, Ulrich Welp, Zahir Islam, “Ageneral method for multiresolutional analysis of mesoscale features in dark-field x-ray microscopy images”,
arXiv:2210.15757 cond-mat.mtrl-sci (2022).

■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

36標題：Seeking Robust Quantum Bit Memory: Topological and Fracton Order
日時：2023 年 10 月 20 日(金) 午後 4 時～午後 5 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Han Yan
所属：ISSP, the Univ. of Tokyo
要旨：
I will introduce the topological and fracton order from the quantum information perspective. That is, how a qubit
can be stored, and manipulated in these models, and how robust they are. I will also introduce our work on fracton
orders in hyperbolic space, which shows new behaviors of fractionalized particles, and partially improved protectionof qubits stored there.
Based on work: arXiv:2306.07203

標題：A tale about discovery of quantum E8 particles in quantum material BaCo2V2O8
日時：2023 年 10 月 24 日(火) 午後 2 時～午後 3 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 3 セミナー室 (A613)
講師：Prof. Jianda Wu
所属：Shanghai Jiao Tong University
要旨：
Exotic thermodynamics and excitations can emerge in the vicinity of a quantum phase transition. In the talk, I will
first detailedly discuss the unique quantum criticality for the Grüneisen ratio in the transverse field Ising chain (TFIC)[1]. The unique quantum criticality of the Grüneisen ratio then serves as a smoking gun to identify the underlying
TFIC universality observed in quasi-1D antiferromagnetic materials BaCo2V2O8 with transverse field applied along[110] direction [2]. From systematic quantum critical analysis for the effective model of the material SrCo2V2O8 [3],we confirm the material with field applied along [100] direction can also accommodate the TFIC universality withmuch weaker magnetic field [4]. Furthermore, when the quantum critical point of the TFIC is perturbed by alongitudinal magnetic field, it was predicted that its massive excitations are precisely described by the exceptional E8
Lie algebra. Here we first discuss non-trivial low temperature local spin dynamics of the exotic E8 model [5]. Then weshow an unambiguous experimental realization of the E8 physics in the material BaCo2V2O8, via nuclear magnetic
resonance and inelastic neutron scattering measurements, and detailed theoretical analysis [6 – 9]. The large
separation between the masked 1D and 3D quantum critical points of the system allows us to identify, for the firsttime, the full 8 single-particle E8 excitations, various multi-E8-particle states [7, 8] as well as the dispersion of E8
particles [9] in the spin excitation spectrum. Our results open new experimental and theoretical routes for exploring
the dynamics of quantum integrable systems and physics beyond integrability, and thus bridge key physics incondensed matter and statistical field theory.
[1] J. Wu, L. Zhu & Q. Si, Phys. Rev. B 97, 245127 (2018).
[2] Z. Wang, T. Lorenz, D. I. Gorbunov, P. T. Cong, Y. Kohama, S. Niesen, O. Breunig, J. Engelmayer, A. Herman, J.
Wu, K. Kindo, J. Wosnitza, S. Zherlitsyn & A. Loidl, Phys. Rev. Lett. 120, 207205 (2018).
[3] H. Zou, R. Yu & J. Wu, J. Phys.: Condens. Matter. 32, 045602 (2020).
[4] Y. Cui, H. Zou, N. Xi, Z. He, Y. X. Yang, L. Shu, G. H. Zhang, Z. Hu, T. Chen, R. Yu, J. Wu & W. Yu, Phys. Rev.
Lett. 123, 067203 (2019).
[5] J. Wu, M. Kormos, Q. Si, Phys. Rev. Lett. 113, 247201 (2014).
37

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

[6] X. Wang, H. Zou, K. Hódsági, M. Kormos, G. Takács & J. Wu, Phys. Rev. B 103, 235117 (2021).
[7] Z. Zhang, K. Amelin, X. Wang, H. Zou, J. Yang, U. Nagel, T. Rõõm, T. Dey, A. A. Nugroho, T. Lorenz, J. Wu & Z.
Wang, Phys. Rev. B 101, 220411(R) (2020).
[8] H. Zou, Y. Cui, X. Wang, Z. Zhang, J. Yang, G. Xu, A. Okutani, M. Hagiwara, M. Matsuda, G. Wang, G. Mussardo,
K. Hódsági, M. Kormos, Z. Z. He, S. Kimura, R. Yu, W. Yu, J. Ma & J. Wu, Phys. Rev. Lett. 127, 077201 (2021).
[9] X. Wang, K. Puzniak, K. Schmalzl, C. Balz, M. Matsuda, A. Okutani, M. Hagiwara, J. Ma, J. Wu, & B. Lake,submitted (2023).

標題：Magnetic frustration in octahedral lattices: emergent complexity in applied field
日時：2023 年 10 月 30 日(月) 午後 4 時～午後 5 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Mike Zhitomirsky
所属：IRIG, CEA, Grenoble, France; IMR, Tohoku Univ.
要旨：
Geometrically frustrated magnets typically consist of either triangular or tetrahedral blocks of magnetic ions. A
novel frustrated motif is provided by octahedral blocks. Magnetic ions form a corner-sharing network of octahedra inantiperovskites and Mn3X intermetallics, whereas edge-shared octahedra emerge for the J1–J2 spin model on a facecentered cubic (fcc) lattice for a special ratio of two exchanges J2/J1 = 0.5. We illustrate an emergent complex behaviorof octahedral antiferromagnets by studying the magnetization process of the classical J1–J2 fcc antiferromagnet. Up
to eight different phases exist in magnetic field including two fractional magnetization plateaus at M/Msat = 1/3 and2/3. An unusual twist in the quantum order-by-disorder effect due to magnon-magnon interactions is also found forthe nearest-neighbor fcc antiferromagnet in zero field.

標題：理論・ナノサイエンス合同セミナー
日時：2023 年 10 月 31 日(火) 午後 3 時～午後 5 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
要旨：
Coherent few-electron states in interacting low-dimensional systems

Lecturer : Dr. Flavio Ronetti
Affiliation : Centre de Physique Théorique, CNRS
The on-demand generation of single- and few-electron states in mesoscopic systems has opened the way to thefascinating field of electron quantum optics (EQO), where individual fermionic quantum states are manipulated withmethods borrowed from photonic quantum-optical experiments. In this framework, a train of Lorentzian voltage pulses
represents one of the most reliable experimental protocol to inject coherent single-electronic states, known as Levitons,
into ballistic channels of meso-scale devices. These fascinating results open up the possibility of investigating the
dynamics of single-electron states in one-dimensional systems. Indeed, it is well known that, in contrast with photons,
electronic systems are drastically affected by electron-electron correlations. In this talk, we will discuss how the
propagation of Levitons is affected by the presence of correlations between electrons and how these effects can be
exploited in potential applications for quantum electronics and quantum information.

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物性研だより第 63 巻第 4 号

38Lecture2 15:50~
Andreev-like reflection in the Pfaffian fractional quantum Hall effectLecturer : 大橋 良伊 氏
Affiliation : 大阪大学基礎工学研究科
In the edge of a fractional quantum Hall state and an integer quantum Hall state point contact, Andreev-likereflection occurs similar to superconducting Andreev reflection [1]. This reflection scenario is due to a mismatch
between fractional charge ve and normal charge e. Recently, Andreev-like reflection has been detected for the Laughlin
fractional quantum Hall system [2]. We study tunnel transport between the edge of a Pfaffian fractional quantum Hall
state and that of an integer quantum Hall state [3]. Based on the duality argument between strong and weaktunnelings, we find that Andreev-like reflection appears for a strong tunneling regime with fractional charge e/4. We
also evaluate charge conductance in the weak and strong tunneling regimes for the low-voltage limit.
[1] N. P. Sandler, C.C. Chamon, and E. Fradkin, Phys. Rev. B 57, 12324 (1998).
[2] M. Hashisaka, T. Jonckheere et al., Nat. Commun. 12, 2794 (2021).
[3] RO, R. Nakai, T. Yokoyama et al., J. Phys. Soc. Jpn. 91, 123703 (2022).
Lecture3 16:25~
Pairing symmetry of Josephson current flowing through a spin -polarized quantum anomalous Hall
insulator

Lecturer : 仲井 良太 氏
Affiliation : 九州大学理学研究院
Superconducting proximity effect for topological materials works effectively in engineering topological electronic
structures [1]. However, this is not the case for quantum (anomalous) Hall insulators as time-reversal partners of thechiral edge modes are absent. In this talk, I will discuss a Josephson junction through a spin-polarized quantum
anomalous Hall insulator [2], which is robust against the proximity effect and hence is a highly opaque conductor ofspin-singlet Cooper pairs. We showed that supercurrent in this system is carried by Cooper pairs with (i) equal-spin
triplet, (ii) a combination of even and odd frequencies, and (iii) a finite momentum (the Fulde-Ferrell state).
Experimentally, these features can be examined by the Josephson effect. Specifically, we showed that the triplet spins
can be detected by the interface-magnetization dependence of the equilibrium phase difference, and the Cooper-pair
momentum can be detected by the width dependence of the critical current.
[1] L. Fu and C. L. Kane, Phys. Rev. Lett. 100, 096407 (2008); A. R. Akhmerov, J. Nilsson, and C. W. J. Beenakker,
Phys. Rev. Lett. 102, 216404 (2009).
[2] RN, K. Nomura, and Y. Tanaka, Phys. Rev. B 103, 184509 (2021).

標題：Magnetic, superconducting, and topological surface states on FeTeSe superconductor
日時：2023 年 11 月 10 日(金) 午後 1 時 30 分～午後 2 時 30 分
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室（A615）及び Hybrid 開催
講師：Dr. Igor Zaliznyak
所属：Brookhaven National Laboratory
要旨：
39

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

The idea of employing non-Abelian statistics for error-free quantum computing ignited interest in recent reports of
topological surface superconductivity and Majorana zero modes (MZMs) in iron chalcogenide superconductor FeTe 1x Se x (x=0.45). An associated puzzle, however, is that the topological features and superconducting properties are notobserved uniformly across the sample surface. Understanding and practical control of these electronic inhomogeneities
present a prominent challenge for potential applications. In this work, we combine neutron scattering, scanning angleresolved photoemission spectroscopy (ARPES), and microprobe composition and resistivity measurements tocharacterize the electronic state of Fe 1+y Te 1−x Se x . We establish a phase diagram in which the superconductivity
is observed only at sufficiently low Fe concentration, in association with distinct antiferromagnetic correlations, while
the coexisting topological surface state occurs only at sufficiently high Te concentration. We find that FeTe 0.55 Se
0.45 is located very close to both phase boundaries, which explains the inhomogeneity of superconducting andtopological states. Our results demonstrate the compositional control required for use of topological MZMs in practicalapplications.
References:[1] Y. Li, N. Zaki, V. O. Garlea, A. T. Savici, D. Fobes, Z. Xu, F. Camino, C. Petrovic, G. Gu, P. D. Johnson, J. M.
Tranquada, I. A. Zaliznyak. Magnetic, superconducting, and topological surface states on Fe 1+y Te 1−x Se x .
Nature Materials 20, 1221–1227 (2021).
[2] J. M. Tranquada, G. Xu, I. A. Zaliznyak. Magnetism and superconductivity in Fe 1+y Te 1−x Se x . Journal of
Physics: Condensed Matter 32, 374003 (2020).

標題：多モード・多色ナノ解析に向けた 色収差無しで軟Ｘ線を 20 nm 集光する超小型ミラー/Shining a light on the
superconductivity in CsV3Sb5-derived kagome metals
日時：2023 年 11 月 20 日(月) 午後１時～午後 3 時
場所：On Line
講師：島村 勇德 氏 ZHONG Yigui（钟 益桂）氏
所属：物性研究所 原田研究室 岡﨑研究室
要旨：講師（１）：島村 勇德 氏
題目：多モード・多色ナノ解析に向けた色収差無しで軟Ｘ線を 20 nm 集光する超小型ミラー
概要：
光の波長に応じて集光素子の焦点位置が変化する現象を色収差と呼ぶ。色収差は像を滲ませるため、高分解能観察において克服する必要がある。しかし、色収差が無い集光素子（集光鏡）を高開口数で作製することは、軟 X 線域（0.3 – 2keV）では難しい。
従来、X 線集光鏡の設計は最長 1 m で低開口数だった。作製精度・視野の観点から、長さ 2 mm と極めて短い設計が高開口数に有利なことを示し[1, 2]、超小型ミラーを提案した。本講演では、その形状を数 nm 精度で作製する手法の開発[3]、及び集光サイズ 20.4 nm の達成（色収差無しとして軟Ｘ線域最小）を扱う。また、超小型ミラーが可能にした軟Ｘ
線多色ナノプローブを使い、軟Ｘ線吸収・蛍光顕微鏡を神経細胞に応用した例[1,4]を示す。
[1] T. Shimamura et al., accepted at Nat. Commun. (2023). doi:10.21203/rs.3.rs-2876568/v1[2] T. Shimamura et al., Opt. Express 31, 38132 (2023).
[3] T. Shimamura et al., Rev. Sci. Instrum. 94, 043102 (2023).
[4] T. Shimamura et al., under review at Spectrochim. Acta B. (2023).
講師（２）：ZHONG Yigui（钟 益桂）氏■■■■ ■■■

物性研だより第 63 巻第 4 号

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題目：Shining a light on the superconductivity in CsV3Sb5 -derived kagome metals
概要：
The newly discovered kagome superconductors AV3Sb5 (A=K, Rb, Cs) provide a promising platform for investigating
the interplay between band topology, electronic order, and lattice geometry [1-2]. Despite extensive research efforts on
this system, the nature of the superconducting ground state remains elusive and a consensus on the electron pairing
symmetry has not been achieved so far. During the long-term research of superconductors, angle-resolved
photoemission spectroscopy (ARPES) has been proven to be a powerful tool to directly measure the superconducting
gap in the momentum space. In this talk, I will report our ultrahigh resolution and low-temperature ARPES studies
on two exemplary CsV3Sb5-derived kagome superconductors — Cs(V0.93Nb0.07)3Sb5 with the appearance of chargeorder and Cs(V0.86Ta0.14)3Sb5 without charge order in the normal state [3]. Our new updated results of thesuperconducting gap in pristine CsV3Sb5 will be also presented in this talk. Additionally, I will present our studies ofelectronic kinks in the band structure [4] and temperature- dependent muon spin relaxation rate. Finally, the possible
pairing mechanisms for these kagome superconductors based on these results will be discussed.
[1] T. Neupert, M. Denner, J.-X. Yin et al., Nat. Phys. 18, 137 (2021).
[2] J.-X. Yin, B. Lian, M.Z. Hasan, Nature 612, 647 (2022).
[3] Y. Zhong, J. Liu, X. Wu et al., Nature 617, 488 (2023).
[4] Y. Zhong, S. Li, H. Liu et al, Nat. Commun. 14, 1945 (2023)

標題：Theoretical studies on dichroism in X-ray absorption and photoemission spectroscopy of nanomaterials
日時：2023 年 11 月 20 日(月) 午後 1 時 30 分
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Prof. Peter Krüger
所属：Chiba University, Materials Science Department
要旨：
I present some recent studies on the electronic and geometrical structure of nanomaterials using polarizationdependent X-ray absorption (XAS) and photoemission spectroscopy and first-principles calculations.
First, the crystal phase transformations observed in titanium dioxide nanoribbons, going from NaHTi3O7 titanateover the TiO2–B to the anatase phase is analyzed using polarization-dependent XAS in scaning transmission X-ray
microscopy [1,2]. The oxygen K-edge spectra of the three phases display marked differences which are well reproducedwith DFT calculations. Strong linear dichroism is observed in single nanoribbons, reflecting preferential O-2p to Ti-3dbond orientation in the low symmetry crystal structures. A simple bond counting model is developed which semiquantitatively accounts for the major dichroic effect. It is shown how the crystal orientation in the nanoparticles canbe inferred from the polarization-dependent XAS spectra.
Next, I present theoretical advances in the theory of angle resolved photoemission spectroscopy (ARPES). For
ARPES of graphite, we reproduce and explain the strong circular dichroism (CD) in angular distribution and showthat final state photoelectron scattering plays a substantial role in the formation of the dichroic signal [3].
Finally I discuss the CD at the photoelectron diffraction peaks (the so-called Daimon effect) that was recently
observed in ARPES of Ni and Cu at the 2p-3d resonance. The intensity of the CD is strongly binding-energy-dependentand indicates reversed angular momentum transfer from the photon to the electron in some cases. To explain thesefindings we have developed a theory of resonant ARPES, combining atomic multiplet and multiple scattering theory[4] and we obtained excellent agreement with the data.

41

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

[1] Individual Titanate Nanoribbons Studied by 3D-resolved Polarization Dependent X-ray Absorption Spectra
Measured with Scanning Transmission X-ray Microscopy, Xiaohui Zhu, Adam Hitchcock, Carla Bittencourt, Polona
Umek and Peter Krüger, J. Phys. Chem. C 119, 24192-24200 (2015).
[2] Chemical Bond Modification upon Phase Transformation of TiO2 Nanoribbons Revealed by Nanoscale X-ray Linear
Dichroism, P. Krüger, M. Sluban, P. Umek, P. Guttmann and C. Bittencourt, J. Phys. Chem. C 121, 17038-17042(2017).
[3] Observation and theory of of strong circular dichroism in angle-resolved photoemission from graphite, Peter Krüger
and Fumihiko Matsui, J. Electron Spectrosc. Related Phenom. 258, 147219 (2022).
[4] Theory of circular dichroism in angle-resolved resonant photoemission from magnetic surfaces,, Ryunosuke
Sagehashi, Godeung Park and Peter Krüger, Physical Review B 107, 075407 (2023).

標題：Defining a quantum active particle using a non -unitary quantum walk
日時：2023 年 11 月 28 日(火) 午後 4 時～午後 5 時
場所：Seminar Room 5 (A615), Hybrid
講師：Manami Yamagishi
所属：Department of Physics, The University of Tokyo; RIKEN
要旨：
The main aim of the present work is to define an active matter in a quantum framework and investigate difference
and commonalities of quantum and classical active matters. We here propose a truly deterministic quantum activematter model with a non-unitary quantum walk as minimal models of quantum active matter [1]. We aim to reproduce
similar results that Schweitzer et al. (1998) obtained with their classical active Brownian particle [2]. With ourquantum active particle, we successfully observe that the movement of the quantum walker becomes more active in a
non-trivial way as we increase the non-Hermiticity parameter, which is similar to the classical active Brownian
particle (Schweitzer et al., 1998). Meanwhile, we also observe three unique features of quantum walks, namely,
ballistic propagation of peaks in one dimension, the walker staying on the constant energy plane in two dimensions,and oscillations originating from the resonant transition between the ground state and excited state both in one andtwo dimensions. I also plan to explain more technical sides of quantum walks in higher dimensions [3] and withinteractions [4] if time allows.
References[1] M. Yamagishi, N. Hatano and H. Obuse, arXiv:2305.15319 (2023).
[2] F. Schweitzer, W. Ebeling and B. Tilch, Phys. Rev. Lett. 80, 5044 (1998).
[3] M. Yamagishi, N. Hatano, K.-I. Imura and H. Obuse, Phys. Rev. A 107, 042206 (2023).
[4] M. Yamagishi, N. Hatano, A. Nishino, F. Nori and H. Obuse, in preparation.

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物性研だより第 63 巻第 4 号

42標題：機能性材料ホイスラー合金の磁性と電子状態
日時：2023 年 11 月 29 日(水) 午後 1 時 30 分～午後 2 時 30 分
場所：On Line
講師：梅津 理恵 教授
所属：東北大学金属材料研究所
要旨：
ホイスラー合金は、応用に直結する様々な機能を有することで知られている。本セミナーでは、磁性形状記憶特性を有する Ni 基合金とスピントロ二クスの分野で注目されている、ハーフメタル型電子状態を有する Co 基合金の磁気特性について紹介する。前者においては、パルス磁場を組み合わせた X 線磁気円二色性実験を行い、磁場誘起構造相変態の様子を観測した。後者においては、バルク単結晶試料を育成し、共鳴非弾性 X 線散乱や光電子分光による電子状態の観測に成功している。ライフイベントを乗り越えながらの研究生活についても触れた。

標題：Microwave transport in topological edge states
日時：2023 年 12 月 4 日(月) 午後 3 時～午後 4 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Erwann Bocquillon
所属：Institute for Physics II, University of Cologne, Germany
要旨：Research on helical edge states in 2D topological insulators is motivated by exotic fundamental physics, prospects
for robust topological quantum computation and novel spinorbitronics. However, topological transport is often visible
only on short distances. On larger distances, microwave techniques offer powerful tools to investigate the origin of thisfragility, as well as the possibility to generate and control excitations in the topological edge states.
In this talk, we report on first results on microwave transport in HgTe 2D topological insulators [1, 2, 3]. Via
microwave capacitance spectroscopy [1], we highlight the response of the edges. We find that they have a rather large
density of states but host mobile carriers, while bulk carriers are present as puddles but are drastically slowed downin the gap. This suggests that edge states can be selectively addressed on timescales over which bulk carriers arefrozen. In a second study [3], we measure the velocity of edge states in both the quantum Hall and quantum spin Hall
regime. We observe low plasmon velocities corresponding to large transverse widths, which we ascribe to the prominent
influence of charge puddles forming in the vicinity of edge channels. Both works point towards the prominent role ofcharge puddles in the topological gap, which probably constitute a hurdle on the way to clean and robust edge transport.
C. Dartiailh et al., Phys. Rev. Lett. 124, 076802 (2020).
Gourmelon et al., Phys. Rev. Res. 2, 043383 (2020).
Gourmelon et al., Phys. Rev. B 108, 035405 (2023).

43

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

東京大学物性研究所人事異動一覧【研 究 部 門 等】
発令日

氏 名

部門・施設名等職 名備

考R5.9.1

室谷 悠太

附属極限コヒーレント光科学研究センター

助教

附属極限コヒーレント光科学研究センター
特任研究員より

R5.10.1

YAN Han

量子物質研究グループ

助教

ライス大学 博士研究員より

島村 勇徳

附属極限コヒーレント光科学研究センター 特任助教

東京大学大学院工学系研究科博士課程
大学院生より

附属国際超強磁場科学研究施設

トゥールーズ・グルノーブル国立強磁場研究所
強磁場グループリーダーより〈 採 用 〉

R5.11.15

Portugall Oliver

特任教授〈 辞 職 〉
R5.9.30

森 泰蔵■■■■ ■■■

ナノスケール物性研究部門

助教

京都大学科学研究所 准教授へ

物性研だより第 63 巻第 4 号

44東京大学物性研究所教員公募について

１．職名および人数
助教 1 名２．所属
物性研究所物性理論研究部門（加藤研究室）
３．就業場所
物性研究所柏キャンパス（千葉県柏市柏の葉 5-1-5）
４．公募内容
物性理論研究部門・加藤研究室のスタッフとして、メゾスコピック系やスピントロニクス素子、トポロジカル物質な
どの固体中の多様な量子輸送現象に関する理論研究を推進する若手研究者を募集する。新しい研究分野にも積極的に取り組むことができ、大学院学生の指導や国際共同研究にも意欲のある方を希望する。
５．応募資格博士号または同等の資格を有する、または着任までに取得見込の方
６．契約時期
採用決定後なるべく早い時期（相談により 2025 年４月まで遅らせることが可能）
７．任期
任期は 5 年とする。ただし、再任は可とし 1 回を限度とする。
８．試用期間採用された日から 14 日間（東京大学教職員就業規則第 8 条による）
９．応募締切令和 6 年 5 月 8 日（水）必着
10．提出書類（イ）応募の場合○履歴書（東京大学統一履歴書（https://www.u-tokyo.ac.jp/ja/about/jobs/r01.html）を用いること）○業績リスト（特に重要な論文に○印を付けること）○主要論文の別刷（3 編、コピー可）○研究業績の概要（A4 用紙 2−3 枚程度）
○研究計画書（A4 用紙 2−3 枚程度）
○応募者についての推薦書、または、意見書（作成者から書類提出先へ直送）（ロ）推薦の場合○推薦書○履歴書（東京大学統一履歴書（https://www.u-tokyo.ac.jp/ja/about/jobs/r01.html）を用いること）○業績リスト（特に重要な論文に○印を付けること）○主要論文の別刷（3 編、コピー可）○研究業績の概要（A4 用紙 2−3 枚程度）
○研究計画書（A4 用紙 2−3 枚程度）
11．提出方法
郵送または電子メール
提出先：〒277-8581 千葉県柏市柏の葉 5-1-5 東京大学物性研究所総務係
電話：04-7136-3207 Email：issp-jinji@issp.u-tokyo.ac.jp
45

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

○郵送の場合｢物性研究所物性理論研究部門(加藤研究室)教員応募書類在中」、又は「物性研究所物性理論研究部門（加藤研究室）
教員推薦書類在中」の旨を朱書し、簡易書留等配達状況が確認可能な方法で送付すること○電子メールの場合
空の電子メールを件名「物性研究所物性理論研究部門（加藤研究室）教員応募」にて上記提出先に送付し、その後返信される電子メールに記載された書類提出先フォルダに応募書類一式をアップロードすること（応募の場合、推薦書または意見書は、作成者から書類提出先へ直送のこと）※勤務日 2〜3 日以内に返信メールが届かない場合には総務係へご連絡ください。
12．照会先提出手続きに関する問い合わせは提出先に、それ以外は下記まで問い合わせること
東京大学物性研究所 物性理論研究部門 准教授 加藤 岳生
e-mail: kato@issp.u-tokyo.ac.jp
13．名称
国立大学法人東京大学
14．就業時間
専門業務型裁量労働制により、1 日 7 時間 45 分勤務したものとみなされる。
15．休日
土・日、祝日、年末年始（12 月 29 日〜1 月 3 日）
16．休暇
年次有給休暇、特別休暇等
17．賃金等
学歴・職務経験等を考慮して決定。昇給制度あり
諸手当：賞与（年 2 回）、通勤手当（原則 55,000 円まで）のほか、本学の定めるところによる。
18．加入保険文部科学省共済組合、雇用保険
19．その他○東京大学物性研究所教授会の議を経て審査決定します。ただし、適任者のない場合は決定を保留します。
○東京大学はダイバーシティ及び男女共同参画を推進しており、女性や海外の方からの積極的な応募を歓迎します。
○外為法等の定めにより、国外機関との兼業や外国政府等からの多額の収入があり、本学における研究上の技術の共有が制限される場合には、本学教職員としての職務の達成が困難となる可能性があります。そのため、着任後の兼業等については、本学における研究上の技術の共有に支障のない範囲に留める必要があります。
○提出書類等は返却しませんので、了解の上、応募または推薦してください。また、履歴書は本公募の用途に限り使用し、個人情報は正当な理由なく第三者への開示、譲渡及び貸与することは一切ありません。
○受動喫煙防止措置の状況は屋内原則禁煙（喫煙場所設置）です。
令和 5 年 12 月 21 日
東京大学物性研究所長■■■■ ■■■

廣井 善二

物性研だより第 63 巻第 4 号

46物性研だより第 63 巻目録（第１号～第４号）

物性研だより第 63 巻第１号
1 所長退任にあたって

森 初果

4 所長就任にあたって

廣井 善二

6 ディラック半金属のフロッケ・エンジニアリング：
巨大誘導レイリー散乱の観測と機構解明

室谷 悠太、神田 夏輝、松永 隆佑

8 大気下でもホールと電子の双方を伝導可能な新しい分子性半導体材料の開発に成功
伊藤 雅聡、藤野 智子、森 初果、尾崎 泰助
11 磁場により体積が大きく膨張する新材料の発見

岡本 佳比古14 量子物質ナノ構造ラボ(Q ナノラボ)の共同利用開始

三輪 真嗣、鈴木 博之

15 ～日本物理学会学生優秀発表賞を受賞して～

藤本 知宏

16 「日本物理学会若手奨励賞」を受賞して

永井 瞭

18 2nd International Symposium on Trans-Scale Quantum Science Poster Award を受賞して

松田 拓也

19 「TSQS2022」ポスター賞を受賞して

室谷 悠太

20 「テラヘルツ科学の最先端 IX」の最優秀若手研究者賞を受賞して中川 真由莉Yongmin Kim

21 外国人客員所員を経験して【ISSP ワークショップ】
22 ○物性女性若手研究交流会 2022
25 ○「カイラル物質科学の新展開」開催報告
29【物性研究所談話会】
30【物性研究所セミナー】【物性研ニュース】
42 ○東京大学物性研究所人事異動一覧
43 ○東京大学物性研究所教員公募について
49 ○東京大学物性研究所特任研究員公募について
編集後記
物性研だよりの購読について

物性研だより第 63 巻第２号
1 次世代半導体製造向けの極微細穴あけ加工を実現
3 カゴメ格子金属で実現する不純物に強い非従来型超伝導
6 1 分子を用いた電子波の超高速分岐器

小林 洋平
六本木 雅生、橋本 顕一郎、芝内 孝禎、上床 美也－1 分子への超高速スイッチ集積化実現へ期待－栁澤 啓史

8 地球全体に分布するロドプシン保有細菌の新たな光エネルギー獲得戦略－キサントフィルを用いた集光アンテナの発見－

井上 圭一

12 熱流注入で磁気を観る－原子間力顕微鏡を用いた簡易的磁気イメージング法の開発－
14 一度壊れて復活する反強磁性

一色 弘成、大谷 義近－元素置換による量子性の出現－

渡辺 義人

17 磁性体における内因性異常ホール効果の超高速非平衡ダイナミクス

松田 拓也、松永 隆佑

47

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

20 一瞬しか発生しない世界最強 1000 テスラ級超強磁場中で結晶の「のびちぢみ」の計測に成功〜 酸化物で新たな量子状態とそれらの間の相転移の兆候を発見 〜

池田 暁彦、那須 讓治、松田 康弘

22 第 13 回(令和 2022 年度)分子科学会賞を受賞して

森 初果

24 ISSP 学術奨励賞を受賞して

今城 周作

25 日本放射光学会 学生発表賞を受賞して新井 陽介

26 日本放射光学会学生発表賞を受賞して

櫻井 快

27 物性研を退任して勝本 信吾

29 外国人客員所員を経験して

Uwe Bovensiep

31

Sonia Haddad

33 客員所員を経験して

楠瀬 博明

34

遠藤 仁

36

多田 靖啓
【物性研究所短期研究会】

37 ○固体におけるエニオンと分数統計粒子研究の最前線
41 ○物性研究所スパコン共同利用・CCMS 合同研究会｢計算の時代における物性科学」報告
45 【物性研究所談話会】
47 【物性研究所セミナー】【物性研ニュース】
56 ○東京大学物性研究所人事異動一覧
58 ○令和 4 年度外部資金の受入について
60 ○東京大学物性研究所教員公募について
編集後記
物性研だよりの購読について

物性研だより第 63 巻第３号
1 有機物質によるトポロジカル絶縁体の発見とその特異な物性の観測

野本 哲也、今城 周作、小濱 芳允

3 中性子散乱による時間反転対称性の破れた非共面的反強磁性磁気構造の研究

中島 多朗、高木 里奈

5 強磁性スピネル物質 HgCr2Se4 は磁性ワイル半金属か？ 磁性半導体か？
田中 宏明、明石 遼介、松永 隆佑、近藤
8 エネルギーロスの小さな Pd2MnGa メタ磁性形状記憶合金の開発

猛、黒田 健太

伊東 達矢、許 皛、大森 俊洋、貝沼 亮介

11 室温以上で金属化する高伝導オリゴマー型有機伝導体を開発―電子機能性を制御する新コンセプトによる有機電子デバイス開発の技術革新に期待―
小野塚洸太、藤野 智子、森 初果、吉見 一慶、尾崎 泰助
14 第 17 回日本物理学会若手奨励賞（領域 3）を受賞して16 日本物理学会若手奨励賞を受賞して

野村 肇宏
石川 孟

17 分子科学会優秀ポスター賞・日本物理学会学生優秀発表賞を受賞して伊藤 雅聡

18 日本物理学会学生優秀発表賞を受賞して

菊地 帆高

20 「日本物理学会（領域 8）学生優秀発表賞」を受賞して池野辺 寿弥21 INTERMAG 2023
Best Student Presentation Award Finalist & Best 2023 Lightning Talk Award
23 HPCI ソフトウェア賞の受賞について■■■■ ■■■

Nico Daniel BUDAI
川島 直輝

物性研だより第 63 巻第 4 号

48

25 物性研に着任して

橋坂 昌幸

27

山浦 淳一

29

林 久美子

【ISSP ワークショップ】
31 ○Metastability from an Interdisciplinary Perspective
33 ○パルス強磁場における物性測定技術の最前線
36 ○「新物質研究の最前線：特徴的なアプローチが導く新物性・新機能」開催報告
38【物性研究所談話会】
40【物性研究所セミナー】【物性研ニュース】
49 ○東京大学物性研究所人事異動一覧
51 ○東京大学物性研究所教員公募について
59 ○東京大学物性研究所特任研究員公募について
61 ○東京大学物性研究所の客員教授(准教授)公募のご案内
編集後記
物性研だよりの購読について

物性研だより第 63 巻第４号
1 光に操られるスピンの超高速な動きを可視化する装置を開発－スピン流が光で発生する瞬間を捉えた－ 川口 海周、黒田 健太、Zhigang Zhao、谷 峻太郎、小林 洋平、近藤猛
4 微生物が光に反応してカリウムイオンを運ぶしくみの解明と神経科学への応用－四半世紀ぶりに発見された全く新規のカリウムイオン選択性のしくみ－井上 圭一

9 物性研究所に着任して

三澤 貴宏

11

宮田 敦彦

13 令和５年度 物性研究所一般公開の報告

杉野 修【物性研究所短期研究会】
16 ○第 68 回物性若手夏の学校 開催報告
21 ○「階層型方程式と機械学習」報告【物性研究所 ISSP 国際ワークショップ】
24 ○「9th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems (9IDMRCS)｣【ISSP ワークショップ】
27 ○第 3 回ナノスケール物性科学の最先端と新展開
29【物性研究所談話会】
31【物性研究所セミナー】【物性研ニュース】
44 ○東京大学物性研究所人事異動一覧
45 ○東京大学物性研究所教員公募について
物性研だより第 63 巻目録(第 1 号～第 4 号)
編集後記
物性研だよりの購読について

49

物性研だより第 63 巻第 4 号■■ ■■ ■ ■ ■

編 集 後 記
今号は、研究紹介記事が 2 件とやや少なめですが、厚めの内容です。
今や高分解能の光電子分光は物性研の十八番の 1 つですが、とうとうスピン分解の時間分解まで来ました。最後のグラフを見て頂ければわかりますが、やはりスピンの時間分解となると強度を稼ぐのが大変のようです。文中にもあるように、スピントロニクスやペロブスカイト太陽電池への研究展開も期待されるところです。
2 件目は、最近は物性研では常連（？）になってきましたが、今回は、ロドプシンでの新たなイオン選択性の発見に関するものです。昨秋、「学際領域展開ハブ形成プログラム」が採択されました。この事業では、従来と異なる研究機関・研究者コミュニティと連携することを目的としています。2016 年に分野横断の研究グループを２つ設置し、そのうち機能物性研究グループでは、新たな領域として生体分子研究を取り入れて推進してきました。今回、その先駆的な活動が功を奏したカタチとなりました。今号の研究紹介
では、構造解析と計算科学や電気生理学実験からの成果になっていますが、このハブ形成プログラムによって、物性研の十八番の電子状態観測から新たな発見に繋がることを期待したいところです。
物性若手夏の学校の記事では、コロナ禍を経て久しぶりの現地開催で、集合写真を見るとパワーを感じますね。

鈴 木 博 之物性研だよりの購読について
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また、物性研だよりの送付について下記の変更がある場合は、お手数ですが共同利用係まで連絡願います。
記
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２．所属・職名変更
３．氏名修正（誤字脱字等）
４．配信停止５．送付冊数変更（機関送付分）
６．メール配信への変更

変更連絡先：東京大学物性研究所共同利用係〒277-8581 柏市柏の葉 5-1-5
メール：issp-kyodo@issp.u-tokyo.ac.jp