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物性研に着任して附属中性子科学研究施設

山室 修

本年 2 月 1 日付けで中性子科学研究施設に着任しました山室です。この場をお借りして、自己紹介と今後の抱負、そして着任したばかりでちょっと厚かましいのですが、これからの物性研に望むことを書いてみたいと思います。
私は大阪生まれ、大阪育ち、大阪勤め（大阪大学）で、根っからの大阪人です。ですから、関東に住むことになると、さぞかしカルチャーショックを受けるだろうと予想していたのですが、関西出身者もたくさんいらっしゃる物性研の中はともかく、この２ヶ月間、町中でも全然違和感がありませんでした。それに、「大阪出身なのにあまり大阪弁が気にならない」と何人かの方に言われました（知らず知らずのうちに標準語訛り？になっていたということでしょうか）。考えてみれば、最近はずっと、実験のために原研（東海村）や KEK（つくば市）でかなりの長期間を過ごしていましたし、トータルでは一年の半分以上が出張でしたから、当然なのかもしれません。大阪人を自覚し、周りにも大阪人であることを強調してきたのですが、今回の赴任をきっかけに、何だか自分のアイデンティティーが失われたような気がして、逆の意味でショックを受けてしまいました。私は、大阪人がアンチメジャー（アンチ東京）を自覚し、独自の方向性とスタイルで優れた文化を築いているのが好きなのです。東京大学のしかも物性分野でおそらく最もメジャーな研究機関である物性研に採用していただいたのですが、少なくとも研究面においては、アンチメジャーの精神と自分の固有のスタイルを失わないようにやっていきたいと思っています。
私の研究に関して、少し紹介させていただきます。私は大阪大学では、中性子散乱と熱容量測定を実験手段にして研究を行ってきました。対象は、これまでに色々と巡り歩いたのですが、今は液体（特に水）やガラスに最も興味を持っています。中性子散乱と熱容量測定は表面的には随分異なる実験手段です。中性子散乱は大きな施設と資金を要するいわゆるビックサイエンスですが、熱容量測定はそんなにお金もかかりませんし、狭い研究室の中で細い電線を黙々と半田付けするようなスモールサイエンスです。数少ない共通点は、どちらも研究者の数的にマイナーな分野で、実験に長時間を要する分野ということでしょうか。しかしながら、物性研
究、特に液体やガラスの研究では、この２つの組み合わせは最高です。中性子非弾性散乱では任意軸での振動状態密度が得られますが、熱容量測定では振動状態密度をエネルギーで積分した量の絶対値が得られ、この２つを組み合わせることで「振動状態密度の絶対値」が得られます。また、緩和過程の研究では、中性子準弾性
散乱やスピンエコーからは緩和時間やその分布などをかなり直接的に得ることができますが、熱容量測定からは、エントロピーを通じて、緩和過程を支配している状態数の絶対値を得ることができます。絶対値化した物
理量で議論することは、物性科学においてはたいへん重要で、事実この利点を活かして、これまでに過冷却液体やガラスの幾つかの問題を解決するのに成功してきました。今後とも、東海村での中性子散乱実験がメインであることは言うまでもありませんが、相補的な手段としての熱容量測定を柏の実験室でぜひ続けていきたいと思っています。５階の実験室には細い電線が張り巡らされた風変わりな装置が置いてありますので、もし興味のある方がいらっしゃれば、ぜひ見に来て下さい。
最後に、これからの物性研に望むことですが、いわゆる固体物理ではない物性分野にぜひとも注目して欲し1

いと思っています。これは単にソフトマターと呼ばれる高分子や生物関連の研究だけではなく、液体やガラスなども含む「弱い相互作用」、「構造無秩序（しばしば中距離秩序）」、「緩和的挙動」、「静的および動的階層性」、などがキーワードになる研究全てです。これらの研究は、世間では既に注目を集めていますが、あまりにも複雑すぎて、極めて定性的、現象論的な取り扱いに終わっていることがよく見られます。物性研では、このような複雑な系に対しても、これまで行われてきた実験と理論が一体となったスタイルで、あくまで定量的で物理の原理に基づく解析や議論を展開して欲しいと思っています。そして、私自身も微力ながらそのことに貢献できることを望んでいます。私は物性研の英訳は前から「Institute for Condensed Matter Science」であるべきだと思っていたのですが、多くの人がそう思うようになればうれしいです。
大阪人らしくなく、何だか生意気でかたいことばかり書いてしまいましたが、これから物性研で頑張っていこうという私の気持ちの表れと思ってお許し下さい。どうぞよろしくお願い申し上げます。

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研究室だより

長田研究室

極限環境物性研究部門 長田研究室

長田 俊人

１．はじめに
私達の研究室が 1998 年 4 月に物性研に移籍して 6 年が過ぎた。この 6 年間は柏キャンパス移転とそれに伴う研究室の再立ち上げで物性研にとって大きな変化の時期であったが、超強磁場グループにとっても大きな節目の時期であった。
すなわち第２世代物性研の目玉の一つであった超強磁場計画を支えた三浦所員と後藤所員が相次いで定年退官され、その後任として嶽山所員と金道所員が着任し、「物性研超強磁場」の完全な世代交代が行われたのである。2004 年度から超強磁場グループは第３世代研究室の時代に入るが、この機会に 6 年間の移行期間を振り返るとともに、引き継いだ「物性研
超強磁場」における研究室の研究方針をまとめておくことは意味があると思い、本記事執筆のお勧めを受けることにした。

２．先端研から物性研へ
本研究室は 1992 年 3 月に、東京大学の先端科学技術研究センター（先端研）に発足した。先端研は色々な面で物性研とは対照的な研究所で、両者を比較するのは面白いのであるがここでは省略する。私達の研究室は先端研では、ほぼ唯一の物理学会系研究室であったが、幸運にも白木靖寛教授から先端的な半導体結晶成長技術や微細加工プロセス技術を学ばせて頂き、研究手法に大きく幅を持たせることができた。1997 年春に物性研超強磁場の所員公募があり応募を決意した。
それまでの全ての研究が磁場に関連していた私にとって、前人未到の超強磁場領域における電子物性の研究が可能な「物性研超強磁場」のポストは非常に魅力的であったからである。当時の研究室は私と 6 名の大学院生のみであり、学内の研究所間で異動しても所属専攻（工学系物理工学専攻）は変わらないため、学生指導上の大きな問題はないと考えた。
この公募ポストは、世界屈指の強磁場研究施設の一つである「物性研超強磁場」の世代交代に備えて、柏移転に間に合うよう準備されたものである。従って当面の任務は、当然、① 第 2 世代からの橋渡しとして、「物性研超強磁場」の伝統と設備を継承すること。
② 超強磁場実験室の柏移転に計画段階から参画し、移転・立上げ作業を実行すること。
③ 第 3 世代研究室として柏の「物性研超強磁場」の新しい発展と展開を計ること。
であると考えられた。私は実は三浦所員の指導を受けて大学院を修了した「物性研超強磁場」の出身者であり、院生として第１世代（近角・三浦所員）から第 2 世代（三浦・後藤所員）への世代交代、および六本木キャンパスの A 棟実験室から新設の C 棟超強磁場実験室への移転・立上げを体験していたので、応募にあたり上の①〜③の意味は十分理解していた積りである。問題は、上が要求する「古くて新しい研究室」という枠内で、先人に対するアイデンティティーをいかに確立して行くかということであった。

３．六本木着任と柏移転
1998 年 4 月に物性研に着任した。強磁場の柏移転まで 1 年であり、またその 1 年間は駒場の先端研を併任することになっていたので、六本木では積極的に研究室を展開することはしなかった。大学院生の研究を継続するのに必要な実験装置のみを駒場から六本木へ移設した。駒場−六本木間をレンタカーで数往復して引越を行ったのを覚えている。所員室には 1 年間大学院生 6 名と同居したので、窮屈ではあったが楽しかった。
着任前後、超強磁場実験室の柏移転費用の見通しは暗く、六本木で老朽化した電源装置（コンデンサバンク）をそのまま移設するしかないとも言われていた。その場合、
特に大規模電源が建物に作り付けになっている電磁濃縮法については、
六本木の晩年はトラブル続きであり、移設後使用に耐えなくなる可能性が十分にあった。そこで当時は比較的軽快な一巻
きコイル法を主軸とした柏での研究展開を考えざるを得なかった。
3しかし着任して間もなく、平成 10 年度の第 1 次補正予算で電源装置（コンデンサバンク）を全面的に更新できることになった。非常な幸運を喜んだのも束の間、急に多忙になった。柏の極限環境棟（C 棟）は既に完成しており年度内に第１陣として柏移転を行うことは確定していたし、建物に作り付けのコンデンサバンクは実験室の引越しに先立ち設置しておかねばならない。従って 5MJ 電磁濃縮法、200kJ 一巻きコイル法 2 基、900kJ 長時間パルス磁場の 4 システムを、僅か数ヶ月で設計・製作・設置しなければならなくなったのである。六本木のシステムが、数年をかけて徐々に整備されていったことを考えると容易な事態ではない。幸いに国際入札でこれを請けた業者は、六本木のシステムの大部分を手がけたニチコンであった。
時間が極めて限られていたため、柏の新システムは、基本的に六本木の現有システムをマイナーチェンジしたものに止め、技術開発を伴うリスクは冒さないことになった。電磁濃縮法は集電板と電源部を接続する同軸ケーブル本数を倍増し、システムの残留インダクタンスを低減し高効率化を図った。横型と縦型の 2 基の一巻きコイル法については電源容量を六本木の 100kJ から 200kJ に倍増するとともに、横型では放電の高速化を図るため電源電圧を最高 40kV から 50kV に変更した。この 50kV 対応のエアギャップスイッチが今回唯一研究開発を必要とした部品である。長時間パルス磁場に関しては、当初は六本木の 300kJ を超ロングパルス用に 1500kJ まで拡張する予定であったが、予算の関係で 900kJ に止められた。この装置は共同利用等で最も多用されるシステムなので安全対策に万全を期した。これらの詳細な仕様打合せ会
議が、ニチコン、三浦所員、後藤所員、私の間で（電磁濃縮法の架台関係は松田助手も加わって）何度も行われた。私は殆ど座っているだけであったが、ブラックボックス的なシステムの内部詳細に関わる議論であったので非常に勉強になった。
設計・製作・設置を担当したのは、ニチコン草津工場の特機技術部で、二宮部長、寺村主任技師を中心にプロジェクト
チームを組んだ。数ヶ月という短期間に 4 つのシステムの設計・製作を同時進行で行う必要があるため、ニチコン内の技
術者をやりくりして動員したようである。特に中心となる寺村技師らが三浦・後藤所員と同世代であることから、その下で各装置を中心となって担当する技術者は若い世代になるよう配慮された。
装置の設計が終わり製作段階に入ってからは、
私達は草津工場にチェックに行ったり、柏の極限環境棟に通ってコンデンサバンク室や地下ピットの測量等を行い、装置設置位置や搬入手順の確認をしたりした。
ニチコンのコンデンサバンクの搬入と設置工事が 1999 年 2 月末から本格的に開始されるため、まず六本木の物性研と駒場の先端研にあった長田研固有の実験装置や資料を柏の極限環境棟に移す引越を 2 月 20 日に単独で行った。時間的に余裕のない院生がいたため、定常磁場装置の一部を直ちに立上げ、2 月中に液体ヘリウム実験を開始した。3 月 8 日から１週間、第１陣として先端分光グループと超強磁場グループの柏移転が業者を使って行われたが、私達の研究室はこの時点で六本木と駒場を完全に引き払い、柏キャンパスに常駐するようになった。

４．「物性研超強磁場」の世代交代
柏に移転した第１陣の研究室群は 4 月から正式に「物性研柏分室」となった。しかし当時は工事現場の真ん中に極限環
境棟と先端分光棟だけが建っているような状況で、道路は舗装されておらず、街灯もなく、食事は仕出し弁当、夜は南京錠を開け閉めしてキャンパスから出入りするという有様であった。この劣悪な環境に院生たちを引き込んだことを申し訳なく思ったが、院生の大部分はキャンパスの近くに下宿し、新しい超強磁場実験室の整備に積極的に協力してくれた。この時期は合宿に来ているような感じで、皆で研究室を徐々に構築していく作業は今では楽しい思い出である。
翌 2000 年 3 月に本館研究室群の移転が行われ、物性研の柏移転は完了した。同時に私達の研究室には京都大学で学位を取得したばかりの大道英二氏が助手として着任した。大道氏は学生時代に米国国立強磁場研究所(NHMFL)にあるハイブリッド磁石の使用経験を有し、また極低温で動作するピエゾ素子を用いた精密角度回転機構など独自の実験技術を開発してきた若手研究者だったので、実験技術開発に重点を置く超強磁場グループとしては大いに期待した。こうして私達の研究室は 3 年目でようやく通常の研究室の体裁を整えたわけである。少人数で「物性研超強磁場」を引き継ぐ関係上、大道氏には非破壊型の長時間パルス磁場関係を専門に担当してもらい、私自身は破壊型の 100〜500T 級超強磁場関係を担当することにした。大道氏は期待に違わず、長時間パルス磁石の作製から、後で述べる商用 AFM カンチレバーを応用した磁気トルク測定技術の開発まで、長時間パルス磁場技術の継承と独創的な新技術の開発に活躍している。
2001 年 4 月に池田悟技官が着任した。池田氏は当初三浦研所属であったが、2 年後三浦所員退官に伴い私達の研究室に所属することになる。池田氏の担当は最大の超強磁場設備である電磁濃縮法装置の操作と維持であった。当時電磁濃縮法
4では、三浦研の松田助手が、滞在中の Herlach 教授の発案によるフィードギャップコンペンセータ技術を用いて世界記録の 622T を発生したところであったが、池田氏はこの技術開発に最初から参加して経験を積んだ。2002 年 4 月に松田助手
が岡山大助教授に栄転した後は、池田氏は着任後１年にして電磁濃縮法設備の担当者となった。池田氏は良くその任を果たし、物性実験の電磁濃縮法使用回数はそれ以前に比べてむしろ増加している。
2003 年 3 月に三浦所員が定年退官し、4 月に嶽山所員が着任した。また 2004 年 3 月に後藤所員が退官し、後任には金道所員が着任した（物性研が本務になるのは 10 月以降）。三浦研の内田技官と後藤研の三田村助手は、所属は嶽山研に代わったが健在で従来通り活躍している。強磁場のような特殊技術の研究室では、引継ぎ期間なしで人が代わると、それまで蓄積された技術が失われ「積木くずし」を繰り返すようになってしまいがちである。しかし今回の「物性研超強磁場」の世代交代は、私達にとっては大きな痛手ではあったが、最小の損失でスムーズに行われたのではないかと考えている。
こうした中で、昨年度から本研究室所属になっていた池田技官が、民間企業への就職のため 4 月一杯で物性研を去ることになったことは私達にとっては非常に残念であった。しかし 4 月から既に小嶋助手が新たに嶽山研に着任しており、強磁場のホープとして期待されている。

５．第 3 世代「物性研超強磁場」の長田研究室
歴史について長く述べてしまったが、こうして「物性研超強磁場」の柏移転と世代交代は無事完了した。これから第 3世代研究室による超強磁場物性研究が展開されていくわけであるが、以下、私達の研究室のこれまでの研究活動および今後の方針について述べていきたい。
前述のように柏で更新した超強磁場設備は、改良はされたが基本的に六本木の設備と大きく違わないものである。これは、六本木第 2 世代では超強磁場発生技術の開発を最重要課題としたのに対し、柏第 3 世代では超強磁場の物性研究への応用に重心を移す、すなわち六本木で蒔いた種を「収穫」しようという基本方針の現れでもある。この「収穫」を行うにあたっての超強磁場グループ 3 研究室の役割分担は、磁場発生装置ではなく研究分野とそれに関連する計測技術で行うことになった。これまでは三浦研が光物性・赤外物性、後藤研が磁性、長田研が伝導物性を主に担当してきたが、今後も嶽山研が光物性、金道研が磁性の担当を引継いで行く予定である。第 3 世代「物性研超強磁場」の中で伝導物性を担当する
私達の研究室が、中心的な実験技術として力を入れているのは、500T 級破壊型パルス超強磁場下の電気伝導測定と 50T級非破壊長時間パルス磁場下の精密計測の 2 つである。
６．500T 級パルス超強磁場下の伝導物性研究
100T 以上の超強磁場領域における物性研究は、六本木第２世代の時代から世界的にも物性研の独壇場である。しかしこれまで超強磁場下では電気伝導測定の試みはあまり行われず、光学的測定が主に行われてきた。これは電気的測定にくらべ光学的測定は電磁雑音の影響を受けにくいためである。しかし私の物性研志望動機であった超強磁場下の電子物性研
究を行おうとする場合、パルス超強磁場下の電気伝導測定技術の開発は必須である。
電磁濃縮法や一巻きコイル法によるパルス超強磁場下で伝導性試料の電気伝導実験を行うことは絶望的に困難である。
この場合、技術的障害となるのは、①試料とリード線が形成する微小ループに巨大な誘導起電力が誘起されること、②磁場発生時の巨大な放電雑音が信号に重畳すること、③導電性試料内に誘起された渦電流の Joule 発熱により試料温度が上昇すること、等である。①②の困難を克服するために、私達は RF 帯（50〜350MHz）の高周波バイアスと周波数・位相検波を用いた高周波反射係数法（または透過係数法）による超強磁場中電気伝導測定測定技術の開発を行ってきた。誘導起電力波形や雑音の主な周波数成分より高い周波数にバイアスを設定することで①②の影響を局限することができる。③の発熱問題に関しては試料サイズを小さくする以外に解決法は存在しない。従って試料の微細加工技術が重要になるが、このために私達の研究室では光／電子線リソグラフィー装置やプラズマエッチング装置を整備してきた。先端研時代にこれらの極微細加工技術を研究室として習得できたことが非常に役立っている。
超強磁場下伝導測定の技術的な方法論は以上の通りであるが、最も重要なのはそれを用いてどのような物理を解明しようとするのかということである。特に電磁濃縮法の実験は試料、プローブ、クライオスタット、コイルシステムが毎回破壊されるため、準備・調整を含めて 1 回の磁場発生に 1 週間程度かかる。その上、費用も 1 回で私の月給程度かかる。有限の時間と費用で研究を行うためには、超強磁場電子物性の本質を突くように研究課題を設定しなければならない。そこ
5

で研究目標に選んだのが以下の基本的問題である。
① 超強磁場下 Bloch 電子系における Hofstadter 準位② 超強磁場極限における２次元電子系（量子 Hall 系）の電子相③ 超強磁場量子極限近傍における電子相関効果の増大④ 超強磁場下の低次元導体（有機導体等）における電子相転移
これらの個々のテーマについて説明することは省略するが、これらの問題に具体的にどのようにアプローチするかという方法について、①と②に関連した２つの例を紹介しよう。
・擬 1 次元導体を利用した Hofstadter 準位の探索①の Hofstadter 準位とは、磁場中の Bloch 電子系で磁場による Landau 量子化と結晶周期ポテンシャルによるバンド
量子化が干渉して生ずる複雑なフラクタル的エネルギー準位のことである。2 次元正方格子系のエネルギー準位を磁場の関数といて描いた Hofstadter’s butterfly diagram は特に有名である。
（超強磁場中の結晶電子を象徴する美しい図なので私達の研究室では図１のようにシンボルマークに採用している。）
これを実験的に観測するためには通常単位胞に１磁束量子はいる程度の大きさの超強磁場が必要となり、一辺 1nm の単位胞を持つ系では 4000T という実現不可能な超強磁場が必要になってしまう。必要となる磁場を小さくするためには単位胞を大きくすれば良いのであるが、電子波回折による Bloch 波の形成は困難になる。この路線で、半導体微細加工技術を用いて数 10nm 周期の周期ポテンシャルを導入した 2 次元電子系についての実験が試みられている。
これに対し私達が行うアプローチの鍵は、Bloch 電子系として擬
1 次元導体を利用することである。私達はある条件を満たす擬 1 次
元 導 体 に 傾 斜 磁 場 を 加 え た 場 合 に は 、 Hofstadter’s butterfly
diagram と同様のスペクトル構造が磁場強度ではなく磁場方位の関

図１ 物性研に移籍するにあたって作った研究室のシンボルマーク

数として現れることに気付いた（図２）。しかもこの場合は単位胞に１磁束量子という制約がはずれるため、系を選べば、はるかに低い磁場で Hofstadter 準位構造を観測し得ることがわかった。関連した理論的研究は主に当時理学系物理の青木秀夫研究室の院生であった越野氏が行っている。このような条件を満たす系をサーベイした
結果、擬 1 次元電荷密度波物質 NbSe3 の低温相が有望であることもわかった。
そこで NbSe3 の超強磁場磁気抵抗の実験を実行することにした。
NbSe3 の低温相は 2 段の電荷密度波転移の結果、孤立した単一のレンズ状 Fermi 面（ポケット）を持っている。このポケットは拡張ゾーン内で三角格子状に配列しているが、ここに超強磁場を加えることにより各ポケットを量子極限に入れ、さらに隣接ゾーンのポケッ
ト間のトンネル結合を起こし(一種の magnetic breakdown)、その経路の干渉効果として Hofstadter 準位構造を発現させるのである。

図２

従って最初に行うべき実験は、最もポケットが結合しやすい c 軸方

元電子系の磁場中エネルギー準位

磁場方位の関数として描いた擬１次向に磁場を印加し、ポケットの結合を基底 Landau 準位の Harper
broadening という形で確認することである。
図３はこの配置で高周波透過係数法により測定した磁気抵抗の磁場依存性である。このデータは端子付の電気伝導測定
としては、世界で最も強磁場まで測定されたものである。50T 以下の磁場領域では Shubnikov-de Haas 振動が見られ、50T 以上で基底 Landau 準位のみが占有される量子極限に入ることがわかる。量子極限では磁気抵抗は磁場の関数として6の広い磁場領域で異常な単調減少を示す。私達はこの結果をHarper broadening による減少と解釈し、ポケットの結合の間接的証拠であると考えている。
磁場方位を傾けて実験を行えば量子極限下の磁気抵抗の単調減少部分に Hofstadter 準位構造を反映した微細な振動構
造が現れると期待され、現在実験が進行中である。

Magnetoresistance (arb. units)

単調に増大するはずであるが、70T 付近から 300T 以上まで

NbSe3

B
a*

JRF

b

(0,-)

B

SdH

kc*

FS

(1,+)
(1,-)

ka*
Harper Broadening
Magnetic Quantum Limit

0

50

100

120 150200 250 300

Magnetic Field (T)・2 次元電子系の超強磁場伝導測定
もう一つの超強磁場伝導測定の例として②の量子 Hall 系

Electromagnetic Flux
Compression

Single-Turn Coilc

図３ 擬１次元導体 NbSe3 の超強磁場磁気抵抗の例を紹介しよう。2 次元電子系は Landau 準位占有率（filling factor）νが極めて小さくなる超強磁場極限において、磁場、温度、乱雑さ等の関数として、分数量子 Hall 状態、
Wigner 結晶状態、Hall 絶縁相、Hall 金属相（複合 Fermion 状態）など各種の電子相が入り組んで現れることが予想されている。こうした各種電子相の超強磁場磁気相図を実験的に決定することは重要な課題であるが、そのためには超強磁場領域での伝導測定が強く望まれる。
２次元電子系の超強磁場伝導測定は通常試料の場合よりさらに困AlGaAs/GaAs 2DEG

周波測定法では感度が殆ど得られなくなり、システムの浮遊容量等の影響も無視できなくなる。従ってこの困難を回避するために試料形状を工夫する必要が生ずる。私達は通常の同心円状のコルビノ電極配置を変形し、図４の挿入図のような変形コルビノ電極を有する
半導体２次元電子系試料を作製した。
この形状は、電極周長を長く、チャネル幅を短くとることで抵抗を低減させ、さらにループ面積を小さくして電磁誘導を局限した構造になっている。
一巻きコイル法による超強磁場において高周波反射係数法を用いて測定した２次元電子系の縦伝導度σxx の磁場依存性を図４に示す。占有率ν=1 とν=1/3 の位置にディップ構造が見えているが、80T 付近のν=1/3 の構造は分数量子 Hall 効果に対応する構造であ0ν =1Modified Corbino Geometry

T=4.2K
f=350MHz
Single-Turn Coil Method

020

Reflection

ピーダンスが極めて高くなってしまうことで、私達が用いている高Conductivity σxx (arb. units)難となる。技術的に問題となるのは超強磁場では２次元試料のインν =1/34060
80Magnetic Field (T)100

図４ 変形コルビノ電極を有する２次元電子系の超強磁場伝導測定る。このように 4.2K 以上という高温で、ボケているが分数量子 Hall効果が観測されたのは、80T という強磁場だからである。この実験により２次元電子系の超強磁場下伝導測定が不可能ではないことが示された。今後、高移動度試料と電磁濃縮法による超強磁場を用いて、強磁場電子相を調べる研究を続行していく予定である。

７．長時間パルス磁場下の精密電子物性計測技術
50T 級の長時間パルス磁場の磁場領域になると、競合する研究室・研究所は格段に多くなる。定常磁場でさえ米国国立
強磁場研究所(NHMFL)に行けば最高 45T まで使用できる。このような状況で「物性研超強磁場」の特徴を出す１つの道
は、パルス磁場自体ではなく計測技術に特長を出すことである。そこで私達の研究室では精密電子物性計測技術の開発に重点を置くことにした。特に、最近米国で導入されつつあるマイクロマシン技術応用の微小プローブによる精密計測技術
をパルス磁場に積極的に取り入れることにした。この技術開発は大道助手が中心となって進めている。マイクロプローブを自作するための微細加工装置類は整備されつつあるが、ノウハウの蓄積ともどもまだ不十分である。そこで当面は以下のような商用のマイクロプローブやデバイスをうまく流用した精密計測技術の開発を行っている。

7

・AFM 用カンチレバー（図５）を利用した磁気トルク測定
・血圧計用圧力プローブ（図６）を利用した磁化測定
・FM ラジオ用 IC 検波器を利用した TDO(トンネルダイオード発振器)による
表面インピーダンス測定

1.7mm

sample
1.7mm
50 µm

図６

図５ AFM 用カンチレバーを応用した磁気トルク測定

血圧計用半導体圧力センサーを応用したファ

0.3

0.0002Sr2RuO 4

Sr 2 RuO 4
0.0001∆C (pF)

Signal voltage (Volt)

ラデー法磁化測定

0.2

0.1

T=2.06 K
mass= 500 ng

20

0–0.0001

B (T)

30

40

T=1.7 K

11.5

12

12.5

13

B (T)

α-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4

特に市販の AFM カンチレバーを利用したトルク測定は、パルス磁

20E,J b* θ

場に限らず定常磁場でも容易に使用できるため、米国国立強磁場研

いて MgB2 系超伝導体、Sr3Ru2O7 系酸化物、BEDT-TTF 系有機伝導体などの強磁場物性研究が進行中である。

８．磁場方位に依存した強磁場物性
強磁場下の固体物性研究において、磁場強度は重要なパラメータ

φ0 ϕ

Bc'
Bb* 4

c'

φ

a

2
-4

φ0

1D

B

2

φ Ba

4 b*

ϕ

-2 0
-2

3
p=
2
p= 1
p=
0
p= -1
p=
-2
p=
-3
p=

た物性研発信の技術となっている。私達の研究室では、これらを用Interlayer Current (mA)

究所(NHMFL)やオランダナイメーヘン強磁場研究所でも採用され

B

-4

1D

V=
20.0V

10

15.0V
10.5V

であるが、同時に磁場方位も重要であることは言うまでもない。精9.0V

密磁場方位依存性（試料回転）の実験はパルス強磁場下では原理的

5.0V
3.5V
2.0V

に困難なので、定常磁場を使用して行っている。最近の研究対象は、多層系（層状低次元導体）の層間磁気抵抗の磁場方位依存性に現れる磁気抵抗角度効果（AMRO、Lebed 共鳴等）に関するもので、

0
30

p=1

60

p=2 3 490120

-3 -2 p=-1

Polar Angle θ (deg)

図７ 有機導体 α-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4で観測された Lebed 共鳴の電場効果

8

・磁気抵抗角度効果の量子描像と量子効果
・電場中の磁気抵抗角度効果（図７）・電場中磁気抵抗角度効果と電子軌道カオスの関係（図８）・電場・磁場中電子軌道の量子カオスなどであり、半導体超格子や低次元有機導体の試料を作製して実験を行っている。

９．おわりに現在、世界的に大きな強磁場施設が続々と建造され、強磁場科

図８ 擬 2 次元電子系における電場・磁場中電子軌道とカオスの発生学におけるわが国の優位性は徐々に失われつつあり、これに対抗してわが国の強磁場研究者の横の連携を図るために「強磁場フォーラム」も発足した。数十人規模のスタッフ数を擁する外国の強磁場研究所に対して、数人のスタッフで維持する「物性研超強磁場」が生き残っていくためには、物性研の特徴を強く打ち出した研究を行って「局所優勢」の態勢を作り、物性研独自の強磁場物性を構築していく必要があると思う。
本稿で述べたことは全て、助手の大道英二氏、技官の池田悟氏と、（文中には敢えて名前を挙げなかったが）この６年間に本研究室に在籍した大学院生、長部太郎、齋藤志郎、加美伸治、蔵口雅彦、中村英達、野瀬裕之、井口智明、小林夏野、
関谷毅、齋藤正樹、小早川将子、小笠原篤史、小松恵理子、加治木康介、今村大樹の諸氏との共同作業である。やはり大学は「学校」であり、彼（彼女）ら若い世代と共に行う研究生活は刺激に富んで素晴らしいものである。またこの６年間、隣人として私達を御指導下さった三浦登先生、後藤恒昭先生には心から感謝したい。また嶽山正二郎所員、内田和人技官、
三田村裕幸助手、小嶋映二助手、秘書の和田栄子さんをはじめとする超強磁場グループの方々にも日頃から御世話になっている。改めて感謝したい。
（図９）
最後に本稿を書く機会を与えてくださった秋山所員、度重なる原稿締切の延長を辛抱強く耐えて下さった平澤共同利用
掛長に感謝いたします。

図 9 三浦海岸合宿（2002/5/18）

9物性研究所短期研究会

高輝度放射光による物質科学

日時：平成 15 年 11 月 28 日(金)〜29 日(土)場所：東京大学物性研究所
平成 15 年 11 月 28 日、29 日に「高輝度放射光による物質科学」を主テーマとする標記研究会を行った。
本研究会では、「高輝度放射光」によって一層進展しうる多彩な分野の研究、すなわち、物質の構造、電子現
象、化学・材料、生命科学など幅広い学術分野における最近の成果に関する横断的な情報交換と討論を行い、これらの情報交換と討論により、個々の分野の研究を一層加速するとともに、それぞれの分野が新たな情報を取り入れる機会を提供することによって世界をリードしうる研究推進に貢献することを目指した。
第一日目は、冒頭に上田物性研究所長から「高輝度光源計画の現状について」ご報告いただき、引き続いて12 件の研究講演が行われた。雨宮氏の深さ分解 XMCD 法による表面・界面磁性の研究、小林氏による電子-極角分解イオンコインシデンス法による表面反応の研究、足立氏による気相分子の内殻励起・電離の高分解能測定、上田氏による分子の核の運動測定など新しい手法を利用した最新の研究紹介が行われ、新しい測定手法や高輝度光源による研究の必要性が実感された。木口氏のアルカリハライド/金属界面の金属誘起ギャッ
プ準位の観測、山根氏の PTCDA 薄膜の分子間エネルギーバンド分散の測定、鈴木氏によるフラーレンの高分解能光電子分光/イメージング/局所光電子分光は、いずれも最近の重要な課題に関するものであり将来の展開が期待された。金属誘起ギャップ準位問題についてはその原因について活発な討論が行われ、分子間エネル
ギーバンドについては薄膜の膜厚方向の分散であることから運動量の不確定性に関する議論が行われた。鈴木氏によるカーボンナノチューブの顕微光電子分光はチューブ端の状態密度、カーボンナノチューブへのセシュ
ームの拡散に関する知見を提供するなど極めて興味深いものであった。高田氏は、高エネルギーX 線によるバ
ルク敏感光電子分光を紹介し、高エネルギーX 線による高エネルギー分解能光電子分光の有用性をあらためて指摘した。藤井氏は、DNA の放射線損傷の内殻吸収による研究を紹介し、溝川氏は Co-O 三角格子の電子状態研究を紹介した。中川氏は、特にアミノ酸を利用して CD 測定を波長 170nm まで拡張した興味ある研究を紹介した。DNA やアミノ酸など生体関連試料の高度な分光学的研究は、まだ未開拓の分野であるが、放射光の利点を利用して今後飛躍的に発展しそうな印象であった。斉藤氏は、SPring-8 の BL23SU の技術的問題などを含め光学系の現状を報告した。
2 日目は、まず、SPring-8 でプレリミナリな結果の出始めた軟エックス線スペックルについての講演が田口氏によってなされた。レーザーでは盛んに研究が行われてきたが、放射光ではコヒーレンスが不足しており、第 4 世代光源である自由電子レーザーなどで、実用化が目指されている実験である。しかし、世界の第 3 世
代光源では、第２世代光源よりも高いコヒーレンシーを利用して、このような実験が先行して始まっており、
オーバーサンプリング法の進展により、スペックルパターンから実空間の構造を得る試みがいくつか成功している。Spring-8 の軟エックス線領域での結果からは、まだ実像が得られる段階にはなっていないようである
が、世界的には磁区ドメイン観察に成功した例もあり、顕微鏡では得られない情報を得られる可能性がある手法として注目されている。光電子顕微鏡（PEEM）は、PF と Spring-8 でようやく成果が上がり始めた研究である。今回は、物質材料研究機構が Spring8 で開発した装置の性能および成果について安福氏が紹介した。
40nm 程度の空間分解能で元素選択的な画像が得られる段階になったようである。産総研の相浦氏は、自身が中心となって開発した低温かつ６軸の動作回転自由度を持つマニピュレータの実際と、その利用成果について10報告した。最近の強相間系物質の研究では、高分解能角度分解光電子分光が大きな役割を果たしていることは周知の事実である。光源、分光器、電子分析器の高性能化がその進歩を支えてきたが、サンプル周りの工夫、
さらには偏光に依存したスペクトルの測定などの要請にこたえるためにも、注目すべき開発である。奈良先端大の大門氏は、自身の開発された２次元電子分析器（DIANA）と、SPring-8 の円偏光アンジュレータビーム
ラインを組み合わせて実現した、立体電子顕微鏡の成果を報告した。さらに、DIANA の入射レンズ系に PEEM
を組み合わせることで、より微小領域の解析が可能になるようにするプロジェクトについての紹介があった。
２日目午前中の後半のセッションでは、広島大学の放射光施設で展開している、高分解能光電子分光実験、
Spring-8 での産業利用の実態、佐賀県が計画し、すでに建設が開始された放射光施設の紹介が、それぞれ、島田、古宮、鎌田の各氏からあった。放射光計画の推進の際には目玉になるプロジェクトが必要で、東大が計画している高輝度光源でもこれらに関連したプロジェクトを、(より高いパフォーマンスでの実現を目指して)、打ち出している。産業利用に関しては、企業のニーズは高いが、実際の利用に関しては敷居が高かったのがこれまでの現状であったように思う。しかし、Spring8 で実際のコーディネートが行われている現状の紹介からは、少しずつ産業利用が根付いてきた実感が伝わってきた。実際の製品評価、製造へのフィードバックのほかに、Spring8 で撮影した、スタッドレスタイヤから突き出たファイバーが、氷に食い込んでいる様子が宣伝に使われた話などは、非常に印象深かった。
最後のセッションでは藤川氏が、内殻分光理論の話をされた。最近話題になっている、多原子がかかわる共鳴光電子分光（MARPE）について、実験家の間で論争となっている問題点がある程度解明できそうな印象を持つ回答を提示されていた。UVSOR の木村氏は、最近高度化が終了した UVSOR の現状と、今後についての講演を行った。高輝度光源計画が、実際にスタートできない現状では、真空紫外線領域では国際的に見ても、すばらしい光源になった。ビームライン整備まで予算が回っていないのが残念であるが、今後の努力に期待したいところである。PF の足立氏は、PF-AR を使った、時間分解測定の計画について話をされた。生命科学のみならず、物性科学でも、光誘起相転移など、ダイナミクスを追いかける研究の重要性は増していくであろう。
千田氏は、蛋白構造解析の立場から、新しい試みについての報告を行った。これまで、構造決定の際には 12keV
以上の X 線が有用であったが、硫黄の K 吸収端の利用により、低エネルギー領域でも、蛋白構造解析が可能になるという話であった。柏に高輝度光源ができた暁には、蛋白構造解析を行いたいというユーザーは、常総地区をはじめとして多数見込まれている。VUV-SX 領域が主体の高輝度光源計画ではあるが、硫黄の K 吸収
端利用であれば、十分対応が可能であると感じた。
初日の講演終了後、VUV・SX 高輝度光源利用者懇談会が行われ、活動報告と、高輝度光源計画について、小間物質構造科学研究所長から現状説明が行われた。高輝度光源の建設については日本の経済状況から困難な状況のようであるが、その必要性については参加者一同の確固たる認識である。懇談会終了後の懇親会では、柳下懇談会会長の挨拶に引き続き、上野計画委員会委員長の音頭で高輝度放射光施設の建設を祈念して乾杯が行われ、研究成果、新実験技術、高輝度光源計画などについていっそう活発な議論が行われた。
以上、若手を中心に、非常に興味深い発表が数多く聞かれた研究会であった。いろいろな研究会と日程が重なり、例年の高輝度光源関連の研究会に比べると、出席者がやや少ない会議であったが、内容的には密度の濃いものになったと思う。高輝度光源計画を取り巻く情勢は厳しいものがあるが、少しでも先端的な研究を続け、発展させる努力を地道に、粘り強く行っていくことを確認し、散会した。

11

物性研究所短期研究会

表面分光の最前線とナノサイエンスへの展開（第 22 回吸着分子の分光学的研究セミナー）

日時：2003 年 12 月４日（木）、５日（金）
会場：東京大学物性研究所６階大講義室
研究会世話人川合 真紀、潮田 資勝、上羽 弘、大島 忠平、信 淳、佐々木 岳彦

半導体、酸化物、金属などの表面物性、表面科学研究において大きな役割を果たしてきた表面分光法は、近年、時間ドメイン・空間ドメインにおいて、著しい高分解能化が実現されている。例えば SHG、SFG などのパルスレーザーを用いる非線形分光法の発展により、ピコ秒〜フェムト秒領域のモード間エネルギー移行・緩和、化学結合の生成と開裂などのダイナミクスが精力的に研究されている。一方、STM、AFM などにより、単一分子のイメージング、スペクトロスコピー、
電荷注入や探針を利用した反応制御などが実現され、高い注目を集めている。これらの発展は、ナノテクノロジーの基盤となるナノサイエンスとして重要であることはもちろんのこと、従来の研究分野の枠組みを越えた普遍的重要性を持つ物
理・化学の新たな概念を導き出す契機にもなっている。それゆえ、実験家と理論家、物理学者と化学者の緊密な連携の必要性が極めて高くなっている。今回、多様なバックグラウンドを持つ研究者が集い、各自の研究成果の最新の成果を発表
し十分に討論する機会をつくるために、物性研短期研究会「表面分光の最前線とナノサイエンスへの展開」を企画・開催した。表面振動分光、局所ブローブ法（SPM）、光電子分光、放射光分光など、表面分光を中心とした表面研究の最新の結果が講演やポスターで発表された（要旨参照）。物理・化学・理論・実験など多様なバックグラウンドを持つ研究者・大学院生が多数参加し、熱心な討論が行われた。
（文責：物性研究所

信 淳）

プ ロ グ ラ ム

12 月４日
13:00

開会の挨拶

13:10−15:00

座長

13:10−13:30

01 Si(111)-7x7 表面レストアトム・アドアトムへのハロゲン吸着パターンの表面差分反射分光解析

信 淳

米田 忠弘

（横浜国立大学）首藤 健一、田中 正俊
13:30−13:50

02 Si(111)-(7x7) の初期酸化反応（京大院理）奥山 弘、有賀 哲也

13:50−14:10

03 VT-STM/STS による H/Si(111)-(1x1)表面上の Ag ナノ粒子の成長過程（東北大院理）須藤 彰三

14:10−14:40

04 依頼講演 Si(001)表面における不飽和炭化水素分子のダイナミクス−第一原理計算からのアプローチ−（東大院理）赤木 和人

14:40−15:00

05 プラズマ材料プロセスにおけるプラズマ−固体界面の研究〜エバネッセント分光・プラズマ環境
SPM によるアプローチ〜（東大院新領域*・山梨大工**）○伊藤 剛仁*、川崎 博久*、西山 寛之*、櫻井 彪**、寺嶋 和夫*

15:00−15:20

休憩

15:20−17:30

座長

12

溝川 貴司

15:20−15:50

06 依頼講演

表面吸着種の STM 発光（東北大通研）上原 洋一、潮田 資勝
15:50−16:10

07 非接触 AFM による CeO2(111)表面の酸素欠陥構造に依存した吸着分子の反応性に関する研究（東大院理*・東工大院理工**)○生井 勝康*、福井 賢一**、岩澤 康裕*

16:10−16:30

08 ルチル型 TiO2(110) 表面の非線形光学応答の第一原理計算による理論解析（北陸先端大）○佐野 陽之、水谷 五郎、W. Wolf, R. Podloucky

16:30−16:50

09 酸化物薄膜の内殻 MCD と光電子分光（東大院新領域）藤森 淳

16:50−17:10

010 表面 2 次元光電子分光ビームライン構想：立体光電子顕微鏡と 2 次元光電子分光による微細領域の電子状態と原子構造（奈良先端大）大門 寛

17:10−17:30

011 NbB2(0001)面上の BC3 のフォノン分散（早大理工）○柳沢 啓史、大島 忠平

ポスターセッション
会場

17:30−20:00

物性研前カフェテリア
P01 単一銀ナノ凝集体の表面プラズモン共鳴と表面増強ラマン散乱の励起プロファイルの関係（関学大理工）橋本 和宏
P02 フェムト秒過渡反射格子法による表面増強ラマン散乱機構の解明（東大院新領域）○芝本 幸平、片山 建二、藤浪 真紀、澤田 嗣郎
P03 FT-IR による吸着有機分子の吸着構造決定（宇都宮大工）○岩井 秀和、江守 朗、江川 千佳司
P04 電子線照射による Ice/CO/Rh(111)における CO の特異な吸着状態変化：IRAS, NEXAFS による研究（東大物性研）○山本 達、向井 孝三、山下 良之、信 淳
P05 近赤外ポンプパルス照射下の表面分子の SFG 観察（東工大資源研）○久保田 純、和田 昭英、堂免 一成
P06 帯状ポリジアセチレン-atomic sash-極薄膜の STM 観察及びラマン分光（東農工大工）○遠藤 理、尾崎 弘行
P07 STM による TiO2(110)表面上でのギ酸分解反応過程の in-situ 観察（東大院理）○相澤 正樹、生井 勝康、佐々木 岳彦、岩澤 康裕
P08 STM を用いた単一分子操作と振動分光○道祖尾恭之 1、吹留 博一 2、金 有洙 1、米田 忠弘 3、川合 真紀 1、1 理化学研究所、2 豊田工業大学、3 東北大学

P09 低エネルギー微小領域電子線による表面ナノ構造の作製とその局所構造・電子状態分析（東大物性研）○掛札 洋平、向井 孝三、山下 良之、信 淳
P10 紫外光照射による TiO2(001) 表面での吸着分子の光反応過程の STM 観察（東大院理*・分子研**）○有賀 寛子*、手老 龍吾**、生井 勝康*、岩澤 康裕*
P11 NC-AFM による MoO3(010) 表面の原子像観察（北大触媒セ）○鈴木 秀士、大南 祐介、堤 哲也、M.M.M. Shoaib、朝倉 清高
P12 光熱変換近接場光学顕微鏡の開発（東大院新領域）○戸谷 公紀、藤浪 真紀、澤田 嗣郎
P13 高エネルギー分解能逆光電子分光装置の開発（東大院新領域）○朝倉 大輔、藤井 靖大、溝川 貴司
P14 高分解能内殻光電子分光法で観測される吸着分子の振動準位:C2H4 on Si(100)（東大物性研）○山下 良之、向井 孝三、信 淳
13

P15 窒素飽和吸着銅(001) 表面上におけるコバルトドットの XAS と MCD（東大物性研）○飯盛 拓嗣（共同研究者

中辻 寛、大野 真也、柳生 数馬、高木 康多、

土肥 俊介、宮岡 秀治、山田 正理、雨宮 健太 A、松村 大樹 A、北川 聡一郎 A、横山 利彦 B、
太田 俊明 A、室隆 桂之 C、脇田 高徳 C、木村 昭夫 D、今田 真 E、小森 文夫：東大物性研、
東大理 A、分子研 B、JASRIC、広大理 D、阪大基礎工 E）
P16 Co/Al2O3 触媒上の新規 CO-NO 反応機構の理論的研究（東大院理*、東大院新領域**、産総研***）谷池 俊明*、石井 恒至*、佐々木 岳彦**、森川 良忠***、岩澤 康裕*
P17 Ni(111)表面上での H2S の解離とステップエッジの効果（筑波大物質工）平島 秀水、北田 暁彦、松本 健俊、中村 潤児
P18 グラファイト表面での水素の吸着（筑波大物質工）石原 雅敏、波部 太一、松本 健俊、中村 潤児
P19 N/Cu(001)表面における酸素吸着（東大物性研）柳生 数馬、大野 真也、中辻 寛、小森 文夫

懇親会 18:30−20:00

会場

物性研前カフェテリア

12 月５日9:00−10:20

座長

9:00−9:30

012 依頼講演

上羽 弘
トンネル電子で探る吸着分子の電子状態・振動状態（東北大多元研）米田 忠弘
9:30−9:50

013 単一分子を介した非弾性電流の電子状態計算（産総研）浅井 美博

9:50−10:20

014 依頼講演表面吸着分子振動励起による非弾性電気伝導度成分（姫路工大院理）○馬越 健次、土手 朋、N. Mingo

10:20−10:40

休憩

10:40−12:00

座長

10:40−11:00

015 薄膜の面内・面外振動モードの同時計測法

伊藤 正時（日大生産工学部）長谷川 健

11:00−11:20

016 STM で見る Ag(110)(n×1)−O added-row 再構成表面と CO、水との化学反応（総研大葉山）中越 修、渡邊 一也、○高木 紀明、松本 吉泰

11:20−11:40

017 Ag(110)および Cu(110)表面におけるメチルアルキルエーテルおよびメチルアルキルスルフィド類の回転異性―IRAS による研究（早大理工）〇伊藤 紘一、篠原 裕直、笠原 廣貴、瓜生 陽一、門倉 慶

11:40−12:00

018 極低温 IRAS 測定による Pt(997)ステップ表面における NO の吸着状態と表面拡散

12:00−13:00

昼休み

13:00−15:20

座長

13:00−13:20

019 Ni(111)および O/Ni(111)表面上の水分子の赤外分光（東大物性研）○塚原 規志、向井 孝三、山下 良之、信 淳
伊藤 紘一（慶応大理工）○中村 将志、伊藤 正時
13:20−13:40

020 Fe-BEA 触媒による N2O 選択還元反応-FTIR による反応メカニズムの考察（筑波大物質工）○信川 健、吉田 正典、冨重 圭一、国森 公夫

13:40-14:00

021 分子線赤外発光法による触媒表面反応ダイナミクス −Pd 単結晶上での CO+NO 反応−（筑波大物質工・神奈川科学技術アカデミー＊）○中尾 憲治、上塚 洋＊、伊藤 伸一、大西 洋＊、
冨重 圭一、国森 公夫

1414:00−14:20

022 分散型表面 XAFS 法による表面反応解析

14:20−14:40

023 Cu-O 鎖構造を持つ銅酸化物の角度分解光電子分光（東大院理）近藤 寛（東大院新領域）溝川 貴司
14:40−15:00

024 金属基板表面上にヘテロ成長したオリゴチオフェン超薄膜の構造と電子状態（東大院新領域）○吉川 元起、木口 学、斉木 幸一朗

15:00−15:20

025 有機 FET における電界により注入されたキャリヤ分布測定（東大院新領域）○木口 学、中山 学、斉木 幸一朗

15:20−15:40

休憩

15:40−17:10

座長

15:40−16:00

026 フェムト秒時間分解 SHG 測定による表面吸着原子の振動ダイナミクス観測水谷 五郎（総研大葉山）○渡邊 一也、高木 紀明、松本 吉泰
16:00−16:30

027 依頼講演レーザー最適制御シミュレーションによる表面吸着分子のフェムト秒脱離ダイナミク
ス解析（東北大院理）大槻 幸義

16:30−16:50

028 吸着色素の離脱による単一銀ナノ粒子凝集体の局在表面プラズモンと表面増強ラマン散乱の変化（関西学院大）伊藤 民武

16:50−17:10

029 フェムト秒反射分光法による色素単分子膜の時間領域ラマン測定（神奈川科学技術アカデミー）○藤芳 暁、石橋 孝章、大西 洋

17:10−17:20

まとめ（理研）川合 真紀
閉会の言葉

01

Si(111)-7x7 表面レストアトム.アドアトムへのハロゲン吸着パターンの表面差分反射分光解析
横浜国立大学

首藤 健一、田中 正俊

表面反射差分分光法でシリコン(111)表面に於けるハロゲン吸着を観測した。右
図は臭素被曝量を変化させながら得たスペクトルである。この手法では Si アドアトムのダングリングボンドの終端(A 成分)のみではなく、バックボンド電子の状態変化から 2 層目への Si-Si 結合の切断(B 成分)が分かる。質量分析器を用いた熱脱離測定を同時に行って表面吸着量を求め、塩素と臭素で多塩化シリコンの生成過程を比較した。
ハロゲンが表面上に束縛される際には、吸着子間反撥の為に、吸着サイトが無条件に選ばれているのではないことを示していた。塩素と臭素の吸着子生成
過程では吸着子間反撥が異なり、臭化物は隣接して形成されるのを避ける傾向に有ると考えられる。これらの吸着パターンの差異は、基板上に有機分子などを配列させるマスクに利用できるであろう。

15

02

Si(111)-(7x7) の初期酸化反応
京大院理

奥山 弘、有賀 哲也

シリコン表面の初期酸化反応は酸化シリコン薄膜の形成過程を理解する上で重要である。しかしながら Si(111)-(7x7)表面においては分子状酸素の前駆体が提唱されるなど、原子レベルでは未だ十分に理解されていない。反応生成物を決定する目的で、走査トンネル顕微鏡(STM)と電子エネルギー損失分光(EELS)を用いて、低温(78K)で実験を行った。まず STM
では反応がアドアトムで進行し、反応サイトは「暗く」観測されることがわかった。この反応物は STM 短針による操作
で「明るい」サイトへと変化する。EELS による振動情報から初期生成物は準安定な ad-ins 構造(下図)であり、STM 操
作によって安定な ins-ins 構造へと変化することが示された。

03

VTVT-STM/STS による H/Si(111) -(1x1) 表面上の Ag ナノ粒子の成長過程
東北大院理、Poznan Univ. of Tech.(Poland) A、Polish Academy of ScienceB、学際セ C、理研 D

須藤 彰三、永島 幸延、R. CzajkaA、志波 晃子、加藤 大樹、A. WawroB、C、山田 太郎 D、早川 美徳、粕谷 厚生 C
近年、水素終端した Si(111)1×1 表面上の銀ナノ粒子に関して、電子顕微鏡観察による特異な成長過程[1]、および光電子分光法による電子状態[2] が報告された。文献 2 の報告によると Ag ナノ粒子は、平均膜厚 0.5ML で半導体から金属に転移する。本講演では、個々のナノ粒子の STM/STS を測定し、成長過程と電子状態を議論する。
Ag ナノ粒子は、化学処理により水素終端した Si(111)1×1 表面上に Ag を蒸着し成長させた。そのクラスターの成長過程を温度可変型の走査トンネル顕微鏡(VT-STM)で観察した。蒸着、測定時の基板温度は同じで 120K、300K、570K とした。STM 像より、クラスターのサイズ、数密度等の蒸着量および温度依存性を求めた。その結果を Solid-on-Solid(SOS)
モデルのシミュレーションを行い比較、考察した。SOS モデルでは、表面に適用できるように表面吸着エネルギーの項を加え、メトロポリスモンテカルロ法により計算を行った。その結果、2ML 以上の成長過程を再現することができた。それ以下の膜厚では、密度の変化をうまく説明できない。さらに、STS 測定より個々の Ag ナノ粒子は、4 層（膜厚 0.94nm)
で半導体から金属に転移することが明らかになった。
[1] J.M. Zuo and B.Q.Li, Phys. Rev. Lett. 88 (2002) 255502.
[2] A. Arranz et al, Phys. Rev. B 65 (2002) 075405.

04 依頼講演Si(001)表面における不飽和炭化水素分子のダイナミクス−第一原理計算からのアプローチ−
東京大学大学院理学系研究科

赤木 和人

不飽和炭化水素分子にとって、半導体表面に並ぶダングリングボンドは強いσ結合を作り得る格好の反応相手である。
このダングリングボンドは物質の個性を反映して規則性的な並びや電子状態を持っているため、これに見合う適切な大きさや形を持つ不飽和炭化水素分子は、表面構造を反映して規則的かつ強力に固定される。
われわれがこの「不飽和炭化水素／半導体」系に注目するのは、こうして坦持された分子に対して馴染みの手法を用いたさらなる化学修飾を行ない、溶液とは異なる対称性の元での有機化学が展開できる可能性があると期待しているからである。
しかし、このような吸着系に対してさらなる化学反応を適用するには互いに密接した次の２つの事柄についての理解が欠かせない。ひとつは「実際に実現されている吸着構造がどのようなものか」というものであり、もうひとつは「そのよ16

うな吸着構造が形成されたのはどのような因子が働いたからか」というものである。前者はこれから起り得る反応の予測に不可欠であり、後者は望ましい反応場を誘導するためのヒントを与える。この研究会では、これまでに信研究室と共同で調べてきた系の中から、C=C 結合を分子あたり２つ持つ 1,4-シクロヘキサジエンが Si(001) 表面に高被覆率(〜0.7ML)で化学吸着した際に観察される規則的な吸着パターンを題材に、対応する構造がどのようなものであり、それがどのような吸着プロセスを示唆しているのかについて、第一原理分子動力学計算によって明らかになってきた描像を報告する。その中で、静的な構造だけから STM 像の解釈を行なうことの限界などにも触れたい。

05

プラズマ材料プロセスにおけるプラズマ−固体界面の研究〜エバネッセント分光・プラズマ環境 SPM によるアプローチ〜
東大院新領域*・山梨 大工**○伊藤 剛仁*、川崎 博久*、西山 寛之*、櫻井 彪**、寺嶋 和夫*

プラズマ成膜・エッチングなどのプラズマ材料プロセスにおいて、プラズマ−固体界面における知見を得ることは、プロセスの更なる高制御化、生成物の高品質化において、もっとも重要な課題のひとつと考えられる。しかしながら現在までのプラズマ材料プロセスの研究においては、プラズマバルク部の性質と、生成物との対比を行うことが主であり、反応への寄与が高いプラズマ−固体界面に焦点を当てた研究は少ない。本発表では、(1)プラズマ環境下でも動作可能な走査型
トンネル顕微鏡(STM)の開発による、プラズマ材料プロセスの in-situ 固体表面観察、(2)エバネッセント分光法による固体極近傍のプラズマ診断、といった、プラズマ材料プロセスにおける、極微視的なプラズマ−固体界面研究について発表させていただく。

06 依頼講演

表面吸着種の STM 発光
東北大学・電気通信研究所

上原 洋一、潮田 資勝

走査型トンネル顕微鏡（STM）の探針先端から試料への電子トンネルにより、可視発光が励起される（STM 発光）。
この電子トンネルは原子レベルのサイズまで収束されているので、個々の吸着種を識別した発光実験が可能になる。我々はこれまで各種の吸着系について、吸着種と基板の発光スペクトルを計測してきた。その結果、何れの系でも吸着種の発光スペクトル（探針を吸着種上に固定したときのスペクトル）が基板の発光スペクトルと異なることを見いだした。発光スペクトルの違いをもたらしている吸着種の物性が明らかになれば、STM 発光スペクトル計測から吸着種の同定が可能になることを期待している。
このセミナーでは、Ni(110)-H(D)、Cu(110)-CO、HOPG-R6G（ローダミン 6G）各吸着系について、実験結果を紹介
し、発光スペクトルの違いをもたらしている吸着種の物性について議論する。

07

非接触 AFM による CeO2(111)(表面の酸素欠陥構造に依存した吸着分子の反応性に関する研究
東大院理*、東工大院理工**○生井 勝康*、福井 賢一**、岩澤 康裕*[序] 酸化セリウム(CeO2)は、気相中の酸素濃度に応じて、自身への酸素吸収及び反応活性点への酸素供給が可能な「酸素のリザーバー」としての特異な性質を持つことが示唆されているが、そのメカニズムについては明らかになっておらず、
これまでに、非接触 AFM 及び STM を用いて、CeO2(111) 表面の酸化状態に依存した原子レベル構造、表面酸素原子の17動的挙動とその反応性について検討してきた。今回、表面酸素原子及び酸素欠陥での反応性を調べるためメタノールと二酸化窒素(NO2)を反応分子として導入し、酸素原子、酸素欠陥及び反応分子の動的挙動について非接触 AFM により検討した結果について報告する。
[実験] 非接触 AFM/STM は JEOL 製の JAFM-4500XT を使用し、測定は UHV 下(2x10-8Pa)、室温で行った。非接触 AFM
では、共振周波数 290-350kHz、バネ定数 20-30N/m の Si カンチレバーを、STM では、電解研磨した W tip を使用した。
CeO2(111) 表面の清浄化は、Ar+スパッタリングと真空下、1173K で 60 秒間アニールするサイクルを繰り返して行った。
[結果と考察] 化学量論組成に近い CeO2(111)表面に NO2 を露出した後、非接触 AFM により観察したが、表面構造の変化及び吸着種は見られなかった。続いて、酸素欠陥密度が 1.2x1013cm-2 である多原子欠陥の形成された CeO2(111) 表面に室温、1.0x10-6Pa で NO2 を導入しながら、CeO2(111) 表面の同一部分を連続して非接触 AFM 観察を行った(図 1)。
図 1(a)は、NO2 導入前、図 1(b)は、NO2 を導入してから、91 秒後に観察されたものである。図 1(b)では、図 1(a)で観察された酸素欠陥が埋められ、観察された輝点は周りの輝点のコントラストと同じになることが分かった。これは、我々が過去に酸素共存下での同一部分の連続非接触 AFM 観察での結果に一致しており、酸素原子が吸着したものと思われる。過去の報告では、一酸化窒素(NO)は CeO2 単体には吸着しないことから、酸素欠陥サイトで、NO2 が NO と酸素原子に解離して、NOが脱離し、酸素原子が吸着したものと思われる。また、数は多くないものの、安定な吸着種が観察されることも分かった。NO2
を 27L(1.0x10-5Pa,360s) 露出 し た 後 の CeO2(111)表面を非接触
AFM により観察したところ、高さ 0.13-0.17nm の protrusion が観察された。NO2 導入前の酸素欠陥密度(1.1x1013cm-2) は、NO2 導入
後には、6.0x1012cm-2 に減少しており、酸素欠陥サイトで NO2 の解離吸着が起こっていると考えられる。続いて、この表面を 450K にアニールした後、非接触 AFM 観察したところ、protrusion は消失し観察されなかった。過去の論文で、NO3 は、450-600K で脱離することから、観察された protrusion は、NO3 であるものと考えて

図１．CeO2(111)表面の NO2 共存下での同一部分の原いる。protrusion の吸着サイトと lineprofile の解析から、NO2 は子分解能非接触 AFM 像

欠陥サイトに吸着し、隣接した酸素原子と反応して NO3 を形成する(6.2×6.2nm2-;ΔA〜8nm, Vs=-0.931 V,Δf〜178 ㎐)
白丸で囲まれた部分は、同一部分を表す。

ことが示唆された。

08

ルチル型 TiO2(110) 表面の非線形光学応答の第一原理計算による理論解析
A 北陸先端科学技術大学院大学材料科学研究科、B マテリアルデザイン、C ウイーン大学

佐野 陽之 A、水谷 五郎 A、W. WolfB, R. PodlouckyC
ルチル型 TiO2(110)表面の表面電子状態を解析するために、この表面系の非線形光学応答を FLAPW(full-potential
linearized augmented plane-wave) 法を用いた第一原理計算により求めた。計算結果は SH 分光スペクトルの測定データの特徴である 2ℏω=3.3eV 付近からの SH 光強度の立ち上がりや偏光の違いによる SH 光強度の変化を良く再現し、金属酸化物である TiO2 においても本研究で用いた計算手法が妥当な結果を与えることが分かった。また、表面上の特定の Ti-O
原子対からの SH 応答を計算して実験データと比較する解析を行ったところ、大きな表面 SH 応答を示す 2ℏω≥4eV の領域では、[001]方向に沿った Ti-O ジグザグ鎖の O の占有状態から Ti の非占有状態への光学遷移がこの表面系の SH 応答の起源であることが分かった。

18

09

酸化物薄膜の内殻 MCD と光電子分光
東大新領域

藤森 淳

近年、パルスレーザー蒸着法（PLD）を用いて様々な酸化物の単結晶薄膜がエピタキシャルに合成されるようになり、通常の固体反応では得られない新しい物性を持った物質、界面・ナノ構造を利用した新しい機能を持つ物質の探索が盛んに行われている。本講演では、ZnO をベースにした高いキューリー温度を持つ強磁性体、固体反応では高圧酸素を必要とするペロブスカイト型 Fe 酸化物の PLD 作成薄膜を中心に、光電子分光と内殻軟 X 線吸収 MCD を用いた最近の研究について述べる。とくに、MCD を用いることによって、内殻軟 X 線吸収の元素選択性に加えて、磁気的状態を選択して電子状態を調べることができ、磁性体新物質、界面・表面・ナノ構造の磁性研究にユニークな手法となることを強調する。

010

表面 2 次元光電子分光ビームライン構想：立体光電子顕微鏡と 2 次元光電子分光による微細領域の電子状態と原子構造
奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科

大門 寛

固体表面の光電子分光はこれまでエネルギーバンド
構造や内殻シフト、光電子回折など多くの手法により多彩な成果を上げてきている。今後も、この情報量の多さと正確さによって表面解析の重要なツールであり続けることは間違いない。今後はナノテクノロジーへの寄与も考慮した発展が考えられるが、その場合(1) 微小領域の測定・マッピング(2) 静的から動的へという展開が望まれる。光電子顕微鏡の機能はこの条件を満たしているため今後の発展が期待される。また、表面相転移のエネルギーを考えると高エネルギー分解能の測定も必要であるため、理想的なビームラインとしては図のようなものが考えられる。図では、Scienta と合わせて光電子顕微鏡として、現在我々が開発している「立体原子顕微鏡」機能を持つものを描いている。

011

NbB2(0001) 面上の BC3 のフォノン分散
1 早大理工、2 物質材料研究機構

柳沢 啓史 1、田中 崇之 1、石田 親康 1、松江 雅敏 1、六田 英治 1、大谷 茂樹 2、大島 忠平 1
NbB2 を真空中、1500 度で加熱すると、NbB2(0001)面上に非常に一様で結晶性のよい BC3 膜(図 1)が出来ることが LEED、
XPS、STM を用いた我々の以前の研究により明らかになっている。今回我々は高分解能電子エネルギー損失分光法(HREELS)を用いてこの BC3 のΓ‐M 方向のフォノン分散を測定し、また第一原理計算(密度汎関数法)を用いて BC3 のフォノン分散(図 2)を計算することで、初めての BC3 のフォノン分散を決定した。測定されたフォノン分散（図 2）は、140meV
まで大きく分散する音響モードが観測され、蜂の巣層状物質の典型的なフォノン分散を示した。また、観測された BC3 の最大の振動数(180meV)は遷移金属二ホウ化物中の蜂の巣構造をとったホウ素層の最大振動数(約 90meV)よりはるかに高く、グラファイトのそれ(200meV)よりわずかに小さかった。計算結果(図 2 実線)は観測されたフォノン分散とよく一致していた。大きな違いは、観測されたフォノンにおいて、下地の影響と思われる ZO フォノンモードのソフト化が観測されたことである。
19

図１ 単層 BC3 の原子配列. A1,A2 はユニットベクトルを表す。

Wave Namber (Å‑1)
図２ 観測された BC3 薄膜の「-M 方向のフォノン分散。実線は第一原理計算により求められたフォノン分散。

P01

単一銀ナノ凝集体の表面プラズモン共鳴と表面増強ラマン散乱の励起プロファイルの関係
関学大理工○橋本 宏、伊藤 民武、池羽田 晶文、尾崎 幸洋

表面増強ラマン散乱(SERS)の発現機構の解明のため、単一銀ナノ粒子における表面プラズモン共鳴(SPR)と SERS 発現の関係が研究されている。Finite-Difference-Time-Domain 法による計算の結果、SPR によって引き起こされる増強電場による SERS の増強因子は 108〜1010 であり、吸着分子の電子共鳴よる増強因子の 104〜105、電荷移動(CT)の増強因子の102〜103 に比べると非常に大きいため、SERS の励起プロファイルは SPR バンドのピーク波長に強く依存すると予想される。金属コロイド溶液中において SPR は金属粒子の大きさや形に大きく依存するため平均化されてしまい、SERS の励
起波長依存性は分子の吸収スペクトルとほぼ一致する。そこで我々は単一銀ナノ粒子一つ一つについてその SPR と吸着した Rhodamine6G(R6G)の SERS を測定し、SPR バンドのピーク波長シフトによる SERS の励起プロファイルの変化を直接観測した。その結果、SPR の長波長シフト伴い、SERS の励起プロファイルの広帯域化と長波長シフトが観測された。
これは SERS に対する電場効果の寄与を直接観測できたことを示しており、検出分子ごとに適当な SPR バンドと励起波長を選択することによって SERS 検出法を最適化できることを示唆している。

P02

フェムト秒過渡反射格子法による表面増強ラマン散乱機構の解明
東大院・新領域○芝本 幸平、片山 建二、藤浪 真紀、澤田 嗣郎

表面増強ラマン散乱効果(SERS)とはある程度の凹凸をもつ金属表面に分子が吸着した際にラマン散乱断面積が 104〜
106 倍に増強される現象である。これまでに SERS 効果の機構として、表面粗さによる局所的な電磁場増強効果と金属と吸着分子間に生成された吸着準位を介した電荷移動(CT)効果の複合効果として解釈されているが、未だ不明な点も多い。
我々はフェムト秒パルスレーザーによる過渡反射格子スペクトル(TRGS)法を開発し、金属や半導体において光励起電子のダイナミクス及びエネルギー情報を高感度かつ表面選択的に観測することに成功してきた。励起電子が SERS 効果に重要な役割を果たしていることから、その CT 過程を TRGS によってサブ ps の時間分解能で観測し、SERS 機構解明に資することを目的とした。
実験試料としては、Au 上にクリスタルバイオレット分子を吸着した系における SERS 活性試料と不活性試料との比較、
TRGS 信号の吸着種依存性などを測定した。TRGS 測定は、400nm のフェムト秒パルスレーザー(パルス幅 200fs)を２本
20同時かつ対称に試料に照射して回折格子縞を生成させ、それによって回折した白色光(400nm〜800nm)をプローブ光として用いる。プローブ光の波長に対応した軌道の電子密度の時間変化を計測することになる。SERS 活性試料との比較では、
TRGS 信号強度の違いが明瞭に現れ、活性試料においてのみ 200fs 以下の緩和過程が存在することが示された。また、活性試料においても電磁効果のみではその緩和過程は認められず、化学効果がある際に顕著になることがわかった。これらの結果から、SERS 活性試料の一部において金中で励起された電子が 200fs 以内に吸着分子へ CT すること、その電子数と SERS 増強度に相関があることを新たに見出した。次に吸着種依存性を調べたところ、CT 電子数は金と吸着分子間に生成する過渡的な吸着準位が金のバンド間遷移準位に近いほど SERS 増強度が増大することがわかった。本研究は、SERS
効果解明に光励起電子の緩和過程の直接観察を着想した初めての例であり、それにより CT の直接観察、新たな吸着準位の存在を見出し、SERS との相関を示すことができた。

P03

FT-IR による吸着有機分子の吸着構造決定
宇都宮大工○岩井 秀和、江守 朗、江川 千佳司

abstract
これまでに、超高真空中で Cu(001) 清浄表面にラセミ体のアラニンを室温で吸着すると、光学異性体分離と各アラニンの自己組織配列が起こることを STM によって観測している。Cu
表面には、アミノ基の窒素とカルボキシル基の二つの酸素によって吸着していることがわかっており、また、STM により表面垂直方向から見た吸着子の対称性がわかり、その周期構造もわかるものの、官能基のメチル基が上を向いて表面から離れているか、下を向いて表面に近づいているかで L 体 D 体の識別の議論が逆転してしまう。そこで、本研究では FT-IR によりCu(001) 表面上に吸着した L-Alanine の吸着構造について調べ、各官能基の配向について議論する。また、もしメチル基が表面に近づくことが可能なら、2-methylalanine(右図)でも同様の赤外吸収スペクトルが得られることになると期待されるため、比較実験として 2-methylalanine の吸着も行った。

P04

電子線照射による Ice/CO/Rh(111)における CO の特異な吸着状態変化：IRAS, NEXAFS による研究○東大物性研山本 達、向井 孝三、山下 良之、信 淳[序論］固液界面における分子の配向や構造は、電極反応を理解する上で重要であり、それらは電極電位によって大きく変化することが知られている[1、2]。本研究では、溶液中の電極の類推として、超高真空下で金属表面に化学吸着した一酸化炭素(CO)を氷薄膜で覆い、CO 分子の吸着状態と電子線照射効果について赤外反射吸収分光法(IRAS)及び X 線吸収端微細構造(NEXAFS)分光法を用いて調べた。
[実験手法] Ice/CO/Rh(111)構造は、25K まで冷却した Rh(111)基板上に
CO を飽和吸着させた Rh(111)(2×2)-3CO 表面を用意し、その上を氷薄膜（厚さ：約 500Å）で覆い作成した。
図１ 赤外反射スペクトル（（測定温度25 K K）
(a) 飽和吸着量(0.75 ML) CO/ Rh(111)(b) D2O/ 0.75ML CO/Rh(111)(c) 150K で電子線照射後(d) 300K に昇温後21

[結果と考察] 図１は、Rh(111)(2×2) -3CO（1 つの on-top, 2 つの hollow site CO）（図１(a)）及び、その上を D2O 氷で覆った（図１(b)）際の IRAS スペクトルである。次に、150 K に加熱しつつ 200eV の電子線を照射すると、on-top 及び hollo wsite 由来の CO のピークがほぼ消失した（図１(c))。その後、300K まで昇温し、水分子を脱離させると再び飽
和吸着 CO のスペクトルが観測された（図１(d))。このことから、吸着 CO のピークがほぼ消失したのは、CO が脱離したためではなく、加熱下の電子線照射によることが分かった。更に、この結果が CO 分子の配向の変化に起因するのかどうかを NEXAFS により検討した。当日は NEXAFS の結果を含め、CO 分子の振動ピークがほぼ消失した原因について詳し
い議論を行う。
[1] M. F. Toney et al., Nature 368 444 (1994).
[2] S. A. Wasileski et al., J. Phys. Chem. B 105 3518 (2001).

P05

近赤外ポンプパルス照射下の表面分子の SFG 観察：Ni(111)表面上のシクロヘキサン
東工大資源研○久保田 純、和田昭 英、堂免 一成

金属表面にピコ秒の近赤外ポンプパルスを照射すると、数百ピコ秒以内で表面の温度が過渡的に上昇、降下する。超短パルスレーザ照射を用いる温度ジャンプでは、表面が高温である時間が短いために、表面温度が通常の脱離・分解温度より高い温度までジャンプしても、吸着種は速度論的に脱離・分解できずに表面に留まる。
Ni(111)にモノレイヤーのシクロヘキサンに 1064nm のポンプ光を照射したときの過渡 SFG スペクトルを測定した。
2865、2914cm-1 に 2 種類の吸着状態のシクロヘキサンの CH2 逆対称伸縮振動によるピークが観察された。高吸着量で見られた 2914cm-1 のピークは分子がオーダーしたアイランドによるもので、他方のピークはアイランドから孤立して吸着している分子によるものである。2815cm-1 には両方の構造に由来する CH2 対称伸縮振動によるピークがオーバーラップ
して検出された。ポンプ光を照射することによって、2865cm-1 のピークの強度は減少し、2905cm-1 のものは強度が増えた。この挙動から、ポンプ光で表面が瞬間的に温度ジャンプすると、孤立している分子は熱励起され、吸着サイト間を移動しアイランドに取り込まれることが示唆される。

P06

帯状ポリジアセチレン-atomic sash-極薄膜の STM 観察及びラマン分光
東農工大工○遠藤 理、尾崎 弘行

超高真空下でグラファイト(0001)面に蒸着した 17,19-hexatriacontadiyne(HTDY)は炭素骨格平面が下地に平行な flat-on
配向で密に充填したラメラ構造からなる単分子層を形成する。蒸着量を増やすと、一層目のラメラの真上に二層目が形成されることがある。われわれは HTDY 単分子層及び二層膜に紫外線を照射して得られた帯状ポリジアセチレン atomic

sash の極薄膜を超高真空 STM により室温以下の様々な温度で観察した。単分子層では重合体はポリジアセチレン鎖のコ
ントラストとアルキル鎖の配座の異なる二種類の構造をとる。
バルクのポリジアセチレンに見られる相転移との類推から、アルキル鎖が alltrans で全体に分子の形状が観測しづらい状態を高温相、アルキル鎖に gauche 配座が入って中央部が持ち上がって明るく観測される状態を低温相と帰属した。相間の転移は温度および STM 探針によって誘起される。また試料を大気中に取り出してラマン分光測定を行い、STM で観測しづらい高温相においてもポリジアセチレン鎖が存在していることを確認した。二層目の重合体は一層目の真上に並び高いコントラストを与え、探針によって容易に変形が可能であることが分かった。またポリジアセチレン鎖中の二重、三重結合の波数が一層目とは異なることも分かった。

22

P07

STM による TiO2(110)表面上でのギ酸分解反応過程の in-situ 観察
東大院理、東大院新領域＊○相澤 正樹、生井 勝康、佐々木 岳彦＊、岩澤 康裕【序】TiO2(110)表面上でのギ酸分解反応は、単分子反応と二分子反応の２つの分解経路があることが当研究室により示されている。ギ酸は TiO2(110)表面上で解離吸着し、単分子反応では一酸化炭素と水に分解する。過去の研究において反応
生成物や活性化エネルギー、吸着状態等から反応機構が提案されているが、反応サイトや中間体を含めて詳細な反応機構は不明である。本研究では、当研究室により報告された第一原理分子動力学法に基づく理論計算により提案されている単分子分解反応機構を実証するため、表面上に解離吸着した formate の STM 観察を行った。
【実験】STM 観察は、超高真空 STM（JEOL‐JSTM4500VT）を用いて、電解研磨して先鋭化した W 探針を使用し、室温および約 370K で行った。試料は鏡面研磨した TiO2(110)単結晶表面（Earth Chemical）を用い、Ar＋スパッタリングと真空加熱（900 K）
するサイクルを繰り返して清浄化した。
【結果と考察】TiO2(110)表面上に解離吸着した formate は Ti 列上に
bridge 型で吸着し、H ＋ は bridge 酸素上に吸着する。perfect な
TiO2(110)表面ではギ酸の分解反応が起こりにくく、２つの隣接する
bridge 酸素上に吸着した水素原子から水が脱離し、形成された酸素欠
陥に[ 110 ]方向に傾いて吸着した formate から CO が脱離する経路が、実験的に得られた活性化エネルギーをほぼ再現することが理論計算により示されている。室温で TiO2(110)表面にギ酸 1L を露出すると、Ti
列上のみに高さ 0.18nｍの formate が観察される。この表面を水の脱離温度である約 370K で STM 観察を行ったところ、Ti 列上と酸素列上の両方で formate が観察された(図 1)。観察された formate のうち約
1/5〜1/4 が酸素欠陥上に吸着しており、これらは水の脱離により形成された酸素欠陥上の formate であるものと考えられる。今後、温度を細かく変化させて測定することにより、酸素欠陥上の formate の生成

図 1 ギ酸を１L 露出後、約 370K に加熱した表面(0.998V, 0.20nA, a:40×40nm2, b,c:3.3×3.3 nm2)
b:Ti 列上の輝点の拡大図
c:O 列上に輝点の拡大図

過程、あるいは、これらの吸着種の脱離過程を STM 観察し、反応機構について検討を行う予定である。

P08

STM を用いた単一分子操作と振動分光
1 理化学研究所、2 豊田工業大学、3 東北大学

道祖尾 恭之 1、吹留 博一 2、金 有洙 1、米田 忠弘 3、川合 真紀 1

走査トンネル顕微鏡（STM）を用い、物質表面の単一吸着分子を化学反応も含めて自由に操作する試みは高い関心を持たれている。特に、トンネル電子の注入によって引き起こされる現象には、非弾性トンネル過程を介した振動励起が重要な役割を果たしていると考えられるものがある。また、STM を用いた表面吸着種の化学的同定も、非弾性トンネル分光（STM-IETS）により吸着分子の振動モードの測定により行われる[1]。
そこで本研究では、Pd(110)表面に吸着したシス-、トランス-構造を持つ最も単純な炭化水素であるブテン分子（C4H8）を例として、振動励起による単一分子操作、ならびに振動分光について報告する。これらの幾何異性体は STM 観察により識別でき、STM-IETS による振動スペクトルにも明瞭な違いが見られた。トランス-2-ブテン分子の場合、トンネル電子の注入による C-H 伸縮振動の励起によりブタジエン分子への脱水素反応[1] が誘起されるが、それぞれの吸着種の特徴を振動スペクトル強度の空間分布から識別した。また、シス-2-ブテン分子の 4 つの等価な吸着を行き来する異なる 2 つの23

運動[2] は C-H 伸縮振動だけではなく、Pd-C や C-C 伸縮振動といった低波数のモードが強く関与していることを見出した。
[1] Y. Kim, T. Komeda and Maki Kawai, Phys. Rev. Lett. 89 (2002) 126104.
[2] Y. Sainoo et. al., Surf. Sci. Lett. 536 (2003) L403-407.

P09

低エネルギー微小領域電子線による表面ナノ構造の作製とその局所構造・電子状態分析
東京大学物性研究所

掛札 洋平、向井 孝三、山下 良之、信 淳

現在ナノテクノロジーが注目を集めているが、それに伴って、微小領域に対する分析手法が重要になってきている。しかし、通常よく用いられる電子状態分析法で測定している領域は 1mm2 程度であるため、局所的な分析を行うことは困難である。また、STM・AFM ではÅレベルの空間情報を得ることが可能であるが元素同定や広いエネルギー領域にわたり
電子状態分析を行うことは現在のところ困難である。本研究では、微小スポット径(≧25nm)の低エネルギー電子ビーム(≦2keV)を用い、微小領域（数 10nm〜1μm）の表面局所構造・電子状態分析を行うための超高真空装置を開発した(LEED・AES・SEM 測定が可能)。この装置を用い、電子励起反応を利用した構造作製とその局所構造・組成・電子状態分析を計画している。

P10

紫外光照射による TiO2(001)表面での吸着分子の光反応過程の STM 観察
東大院理・分子研*○有賀 寛子、手老 龍吾*、生井 勝康、岩澤 康裕[序] 光反応中の表面構造、吸着分子の挙動、あるいは活性点構造について原子分子レベルで理解することは、光反応制御
や反応機構を解明するだけでなく、より高活性高選択性を有する新規光触媒反応系の開発にもつながる。そこで本研究では、我々がこれまでに報告してきたルチル型 TiO2(001)表面に形成された 4 配位 Ti と 5 配位 Ti を露出している階段状格
子構造において、メタノールとギ酸の光酸化反応過程を走査トンネル顕微鏡(STM)により検討した。
[実験] STM 観察は、超高真空 STM(JEOL−JSTM4500VT)を用いて、電解研磨した Pt-Ir 探針を使用し、室温で行った。紫外光源は、100Ｗの水銀ランプ(ORIEL,6282)を用いた。試料は鏡面研磨した TiO2(001)単結晶表面(EarthChemical)を用い、Ar＋スパッタリングと真空加熱を繰り返して清浄化した。
[結果と考察] 清浄化した TiO2(001)表面上に 1.5L のメタノールを露出すると、主に４配位 Ti 原子上にメトキシ(高さ 0.17nm)が観察された。この表面
へ酸素共存下（1.0×10-6Pa）で紫外光を照射した後、STM 観察したところ、高さ 0.17nm の輝点は減少し、それまで観察されなかった水酸基（高さ0.10nm）が観察された(図１)。過去の文献より、粉体 TiO2 上ではメタノー
ルの光酸化反応によるフォルメートの生成、さらにフォルメートの光分解による二酸化炭素と水の生成が報告されているが、Ti 原子上に吸着したメトキ
シとフォルメートは、同程度の高さの輝点として観察されるので STM 像か

図 1. a) メトキシ吸着 TiO2(001)表面へ酸素ら判断することは難しい。そこで、ギ酸 0.9L に露出し、このフォルメート

共存下紫外光照射 60 秒後. b) a)線部の lineが吸着している TiO2(001)表面へ酸素共存下（1.0×10-6Pa）で紫外光を照射

profile.

したところ、フォルメートが減少し、水酸基が観察された。メトキシ、フォ24

ルメートいずれの場合も、紫外光照射のみ、酸素の露出のみという条件下では輝点の変化は見られなかった。吸着フォルメートへの酸素共存下での紫外光照射によるフォルメートの被覆率の時間変化により、この反応がフォルメートの吸着量に対して一次の反応であることがわかった。また、酸素圧への依存性から、この反応は酸素の圧力に対しても一次の反応であることがわかった。以上より、TiO2(001)表面の 4 配位 Ti サイトの存在は、メタノールとギ酸分子の光分解に活性であることを見出した。
[100]

P11

NC-AFM による MoO3(010)表面の原子像観察
北大触媒セ○鈴木 秀士、大南 祐介、堤 哲也、M.M.M.Shoaib、朝倉 清高

我々は、触媒や半導体、またフォトクロミック材料としても重要なモリブデン酸化物単結晶 MoO3 の(010)面における、表面の物理現象や化学反応過程を原子レベルで理解することを目的に、非接触-原子間力顕微(NC-AFM)観察を行ってきた。
NC-AFM は酸化物のような絶縁性の表面原子観察手法として期待されているが、酸化物表面の原子レベル観察の成功例は未だ数例に限られている。我々は観察条件を詳細に検討することで、MoO3(010)
表面の NC-AFM 原子像を得ることに成功した。観察は、OMICRON 社製
UHV-STM/AFM 装置を用い、市販の Si 製カンチレバー（力定数：約 40-50N/m）を用いた。右図は、Ar スパッタリング、823K 加熱後の MoO3(010)表面を観察した NC-AFM 像である。そして個々の突起間隔が MoO3(010)表面の格子定数と一致することから、MoO3(010)表面の第一原子層にある二重結合酸素 O=Mo が画像化されたものと解釈した。また、NC-AFM 像を詳細に検討した結果、二重結合
酸素 O=Mo の欠陥に対応する突起の欠損は観測されず、二重結合酸素の欠陥はほ
とんどないことが分かった[1]。さらに、突起の間にも突起より暗い隆起が観測さ

図１ MoO3(010)表面の NC‐AFM 像；

れ、第二原子層の Mo 架橋酸素イオンが観測されている事が示唆された。一方図

5ｘ5 nm2、Vs =+0.31V、A=5 nm、１中矢印でしめしたように隆起がみられない場所もあった。これは架橋酸素原子

Δf=-138.7 Hzの点欠陥であると考えている。本研究は NEDO 研究助成事業および JST 戦略的創造研究推進事業プロジェクトの支援により行われた。
[1] S. Suzuki, Y. Ohminami, T. Tsutsumi, M. M. Shoaib, M. Ichikawa, K. Asakura, Chem. Lett., 32, 1098, 2003.

P12

光熱変換近接場光学顕微鏡の開発
東大院新領域○戸谷 公紀、藤浪 真紀、澤田 嗣郎

ナノ空間を選択的に分光するための局所分光法の開発が盛んである。光熱変換分光法(PT 法)は汎用性が高く高感度であるなどの特徴を持つが、空間分解能は励起光の集光スポット径に依存し、光の回折限界により制限される。回折限界を超える空間分解能を得る手法として近接場光学顕微鏡(SNOM)の応用が注目されている。SNOM は波長以下の 100nm 程度の開口径を持つ光ファイバーから発生する近接場光を利用し、空間分解能 100nm 程度の分光を可能とする手法である。
また近年、光照射した金属探針先端で起こる電場増強や共鳴効果などを利用する AperturelessSNOM が提案されており、金属探針の接近によりラマン散乱強度や蛍光強度が増強するという報告がある。増強機構は未解明だが、探針直下にて光吸収効率や光子密度が上がることが予測され、AperturelessSNOM の光熱変換計測への応用を着想した。本研究は、近接場光学顕微鏡の原理を応用した光熱変換 SNOM(PT-SNOM)の開発、PT 法のナノ空間分光への応用を目的とする。
[光ファイバーPT-SNOM] 励起光(He-Cd レーザー、442 nm)とプローブ光(He-Ne レーザー、633 nm)を同軸に導入し25

た開口径 100 nm の光ファイバー先端を、Dither 制御により試料表面から約 10 nm の距離に近づけ、ファイバー開口から発生する励起光の近接場光で試料分子を励起する。PT 法では光励起後の無輻射緩和に伴う熱発生による媒質の屈折率変化をプローブ光の偏向によって検出する。プローブ光にファイバーの微小開口でも除去できない透過光成分を利用し、中心部分の光量変化を検出した。ガラス上に分散した金コロイド粒子を用いた試料において PT-SNOM 像の取得に初めて成功した。また、その空間分解能は 150nm 以下であった。(1)[Apertureless PT-SNOM] Au ワイヤを電解研磨して作成した Au 探針を Tuning Folk に接着し、Dither 制御により試料直上約 10 nm の距離に近づける。励起光とプローブ光(同上)を対物レンズ(NA:0.8)を用いて試料に集光照射し、集光ス
ポット内に Au 探針先端を配置する。反射したプローブ光を対物レンズで集光し、その偏向を検出することで光熱変換信号を得る。試料-探針間の距離を nm レベルで変化させ信号強度および反射光強度を測定したところ、探針の接近により光
熱変換信号が増強することが示唆された。ガラス上に分散した色素染色ポリスチレン球を用いた試料において、PT-SNOM
像の取得に初めて成功し、空間分解能は 300nm 以下であった。
(1) M. Fujinami, K. Toya, T. Sawada, Rev. Sci. Instrum., 74, 621 (2003).

P13

高エネルギー分解能逆光電子分光装置の開発
1 東大新領域、2 東大理

朝倉 大輔 1、藤井 靖大 2、溝川 貴司 1

現在、逆光電子分光におけるエネルギー分解能は 200meV 程度に留まっているが、当研究室において開発中の逆光電子分光装置は 30meV 程度のエネルギー分解能を目標としている。我々の装置は光のエネルギーを 10.7eV に固定し、入射電子のエネルギーを掃引する Isochromat mode で測定を行う。光学配置には off-plane Eagle mounting を採しており、試料から放出された光を効率良く検出することができる。さらに、入射電子線のエネルギー分散と off-plane Eagle mounting
によって試料表面に生じる光のエネルギー分散を 150meV/mm にマッチングさせる dispersion matching という原理を採用している。マッチングが完全であれば、装置のエネルギー分解能は位置敏感型検出器の位置分解能（0.2mm）で決定さ
れ 30meV となる。装置の開発状況であるが、既に試料、凹面型回折格子、置敏感型検出器を off-plane Eagle 型に配置することは完了している。一方で dispersion matching を実現するために、入射電子線に 150meV/mm のエネルギー分散を持たせる平行平板型電子源を製作した。一般に真空紫外領域での逆光電子分光においては、試料に 1〜5μA の電流が必要とされており、我々の電子源は 0.5〜1.0μA を達成している。現在、試料から放出された光を検出できるかどうか、検出器を作動させてテストを行っている段階である。今後は真空中で蒸着した金の逆光電子スペクトルを測定し、エネルギー分解能を評価する予定である。
以上のように、当研究室で開発中の逆光電子分光装置の原理、開発状況および今後の展望について発表する。

P14

高分解能内殻光電子分光法で観測される吸着分子の振動準位：C2H4 on Si(100)
東大物性研○山下 良之、向井 孝三、信 淳

近年のアンジュレータ光源を用いた高分解能化により、内殻準位スペクトルに吸着分子の振動構造が観測されるようになってきた[1、2]。その振動構造から内殻励起状態の振動準位に関する知見を得ることができ興味深い。本研究ではエチレン吸着 Si(100)表面の高分解能 C1s スペクトルの振動構造から、励起プロセス、振動エネルギー、終状態効果について知見が得られたので報告する。
励起状態の振動エネルギーは基底状態の振動エネルギーはほとんど変化しなかった。また、この系ではリニアカップリ
ングモデルが適用でき、励起プロセスはフランクコンドン的であった。励起状態の振動エネルギーと基底状態の振動エネ
ルギーが変化しないのは、(1) 内殻イオン化に伴いエチレンの C-H 結合が縮み振動エネルギーがブルーシフトする効果、
26

(2) シリコンから Si-C 結合へ電荷が移動し、部分的に内殻イオンを遮蔽し振動エネルギーがレッドシフトする効果、この二つの効果が相殺するためである[3]。
[1] J.N. Andersen et al., Chem. Phys. Lett. 269 (1997) 371.
[2] A. Föhlisch et al., Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 1730.
[3] Y. Yamashita et al., Chem. Phys. Lett., 374 (2003) 476

P15

窒素飽和吸着銅(001)表面上におけるコバルトドットの XAS と MCD
東大物性研、東大理 A、分子研 B、JASRIC、広大理 D、阪大基礎工 E

飯盛 拓嗣、中辻 寛、大野 真也、柳生 数馬、高木 康多、土肥 俊介、宮岡 秀治、山田 正理、雨宮 健太 A、松村 大樹 A、
北川 聡一郎 A、横山 利彦 B、太田 俊明 B、室隆 桂之 C、脇田 高徳 C、木村 昭夫 D、今田 真 E、小森 文夫
銅(001)単結晶表面に窒素を約 0.3ML 吸着させると、周期 7nm のグリッドパターンが形成される。この表面にコバルトを室温で蒸着すると、2ML の厚さを持つコバルトドット規則配列を作製できる。
また、窒素を飽和吸着させた銅(001)表面上にコバルトを蒸着すると、厚さが 2〜3ML で、直径が数 nm のドットがテラス上にランダムに成長する。これらの表面でのコバルトの L2,3 吸収端における X 線吸収スペクトル(XAS)と X 線磁気円二色性(XMCD)を測定し、磁性や電子状態の変化について調べた。
実験は、KEK-PF BL7A および SPring8 BL25SU で、試料作製
から測定まで超高真空中で行った。PF では 120K で面内磁化の残留磁化状態で、SP8 では 40K で面垂直方向磁場中（1.4T）において、測定を行った。図には、(1) 銅(001)清浄表面、(2) 格子状の窒素吸着銅表面、(3) 窒素飽和吸着銅表面に、それぞれコバルトを蒸

図：コバルト平均膜厚に対する磁気モーメント比

着したときの、
XMCD スペクトルから得られた軌道磁気モーメント(ML)とスピン磁気モーメント(MS)の比を平均膜厚に対して示した。いずれの場合もコバルトの平均膜厚が減少するとともに軌道磁気モーメント成分の割合が増大している。これはコバルトがドット状になることにより、表面積が増えて軌道
磁気モーメントが回復したと考えられる。これらドットの磁性は、形状と界面電子状態に依存するので、STM 観察の結果と合わせて議論する。

P16

Co/Al2O3 触媒上の新規 CO-NO 反応機構の理論的研究
東大院理*、産総研**○谷池 俊明*、石井 恒至*、佐々木 岳彦*、森川 忠良**、岩澤 康裕*

Co/CAl2O3 触媒上で起こる 2NO+CO→N2O+CO2 反応は、表面上に観測されない CO の存在によってジニトロシルの吸着量の増大、角度の増大を伴って進行する。この反応の機構は、Surface Catalytic Reactions Assisted by Gas Phase
Molecules という新規概念に属すると考えられているが、反応の駆動力、ジニトロシルの吸着状態変化に果たす CO の役
割等、実験による詳細な機構の解明は困難である。本研究の目的は第一原理計算による機構の解明であり、γ-Al2O3 の bulk、(110)表面、Co/Al2O3 触媒のモデリングを経て、NO、CO を導入した反応シミュレーションを行う。
Al16O24 ユニットセルを用いた三次元周期境界 DFT 計算（PBE, pseudopotential, plane wave）の結果、γ-Al2O3bulk は27

defect spinel 固有のカチオン空孔が Oh サイトに均等に分布した構造を取ることがわかった。また、(110)表面では Oh カチオン空孔を含む Al3O4
面の露出が表面近傍の電荷の点で有利である。次に、clean な表面、及び、水酸基により修飾された表面に 2Co を導入し、吸着傾向を調べた所、
EXAFS 結果を満たし、かつ、安定な Co 吸着構造は、2 配位酸素と 3 配
位酸素に直接結合した Co がさらに孤立水酸基によって弱く束縛されたものであった（図 1）。当日は、得られた Co/Al2O3 モデル対する 2NOの吸着構造についても議論する。
図１ Co/Al2O3 触媒モデルの top view
（単位はÅ）

P17

Ni(111)表面上での H2S の解離とステップエッジの効果
筑波大学物質工学系○平島 秀水、北田 暁彦、松本 健俊、中村 潤児

触媒の活性低下の原因には触媒自体の構造変化などによる場合と、触媒構成成分以外の不純物（触媒毒）による場合がある。硫黄は触媒毒の代表的な元素であり、特に Ni 触媒での CO のメタン化反応では著しい触媒活性の低下を引き起こす。本研究では、硫黄による被毒が触媒表面のどのようなサイトで起こるかを原子レベルで解明しようとするものである。
そこで、LEED、AES、Q-Mass を備えた UHV-STM を用いて Ni(111)単結晶をモデル触媒とし、H2S の解離挙動、吸着
サイトおよびステップエッジの効果を調べた。

P18

グラファイト表面での水素の吸着
筑波大学物質工学系

石原 雅敏、波部 太一、松本 健俊、中村 潤児

近年、水素はクリーンエネルギーなエネルギー源として大変注目を集めており、水素吸蔵材料の研究が盛んに行われている。そのなかでも軽量で資源量が豊富にあり、多様な構造と物性をもつカーボンナノチューブに対し水素吸蔵技術の向上が期待されている。これまで我々の研究室では、欠陥導入などの表面修飾を施したカーボンナノチューブに水素が化学結合した状態で吸蔵されることが FT-IR や TPD の結果から確認されている。
そこで本研究では、Ar スパッタにより欠陥を導入したグラファイト上に原子状水素をさらし STM を用いて表面科学的に観察することにより、さらに詳しい水素の吸着状態を明らかにすることを試みた。

P19

N/Cu(001)表面における酸素吸着
東大物性研

柳生 数馬、大野 真也、中辻 寛、小森 文夫

清浄な Cu(001)表面に 0.3ML 程度の窒素を吸着させ、400℃で加熱すると、窒素は c(2×2) 吸着構造をとり 1 辺が平均5nm の正方形のドメインを形成する。Cu 清浄表面はそれらのドメインを隔てるように平均幅 2nm、周期 7nm の格子パ
ターンを形成する[1]。この表面では、窒素吸着によって生じた下地 Cu 原子間距離の歪みが、Cu 細線部分で緩和されていると考えられている。

28

我々は今回、この表面に室温で酸素を吸着し、構造の変化を STM を用いて観察した。酸素を 20L 曝露させた時の STM 像(図 1)から、窒素吸着ドメインには酸素は吸着しないことがわかる。図１の明るい部分が Cu
清浄表面、暗い正方形の領域が窒素吸着面である。一方、Cu 表面上では吸着した酸素原子は黒い斑点として観測される。酸素は幅が 1nm の Cu
細線には吸着せず、またそれらに囲まれた交差領域には吸着しにくい。
このことから、窒素吸着による歪みの大きいところでは、酸素の解離吸着はおこりにくいと考えられる。さらに、幅の広い Cu 細線を連続的に観察することにより、Cu 表面に吸着した原子状の酸素は室温で動き、十分な時間が経過すると一部は窒素領域と Cu の境界面に移動して安定化す
ることを見出した。また、オージェ電子分光と STM の測定から酸素の吸着量と表面の構造変化を調べると、酸素吸着量は 100L ほどで飽和状態に達し、それ以上では酸素吸着による表面構造の変化は見られなかった。

図 1 O(20L)/Cu(001)-c(2×2)N 表面の STM 画像[1] F.M.Leibsle et al., Phys. Rev. B47, 15865(1993)

012 依頼講演

トンネル電子で探る吸着分子の電子状態・振動状態

東北大多元研*、理研§、豊田工業大学¶

米田 忠弘*§、金 有洙§、道祖尾 恭之§、吹留 博一¶§、川合 真紀§

走査型トンネル顕微鏡をもちいた吸着分子に関する研究の中でも、非弾性トンネル電子に最近関心が高まっている。第１に非弾性トンネルスペクトロスコピー(IETS)についてであり、これは表面上の単一分子についての振動情報を得ることが可能な手法である。分子の化学種同定の有力な解析手段に発展すると考えられている。第２は非弾性トンネル電子によって引き起こされる電子励起、振動励起によって誘起される表面の現象、たとえば分子の脱離、表面ホッピング、解離、
化学反応などについてである。従来主としてレーザーを用いて研究されてきた state-to-state 化学反応の研究が、電子を励起源とし原子スケールでの観測により行うことが可能となりこの分野の発展を加速すると期待される。IETS および単一分子化学反応の両者に関して報告が加速的に増加してきているが、同時に解決しなければならない問題点も明らかになりつつある。IETS についてはその選択則はそのひとつの問題である。単一分子化学反応については励起された振動モードがいかに緩和されるか、従来から気相分子で特に議論されている internal vibration relaxation (IVR)はトンネル電子で励起される表面分子についてはどのように現れるかなどがその例である。実験データをもとにこれらの問題点を検討する。

013

単一分子を介した非弾性電流の電子状態計算
産業技術総合研究所・計算科学研究部門

浅井 美博

単一分子を用いた分子エレクトロニクスの可能性を理論的に検証する為に、金（111）電極間に挟まれた、ベンゼン・ジチオールの弾性及び非弾性電流を計算した。適用範囲を低バイアス電圧下に限定し、非弾性電流は電子・分子内振動結合によるものとした。非弾性電流の計算には Keldysh グリーン関数法とセルフ・コンシステント・ボルン近似を用いた。
電極・分子間の接合自己エネルギー項はトランスファー行列法を用いて得られた電極の半無限グリーン関数に対してembedding ポテンシャル法を用いる事により見積もった。この方法で得られた表面状態にはエヴァネッセント成分も含まれる。この理論を用いて、非弾性電流の振動モード依存性や振動励起能のバイアス電圧依存性やゲート電圧依存性を見積もった。印加電流によるスウィッチング（構造異性化）の可能性も議論する予定である。

29

014

表面吸着分子振動励起による非弾性電気伝導度成分
姫路工大院理馬越 健次、土手 朋、N. Mingo

表面吸着分子の走査トンネル分光において、吸着分子振動励起による非弾性電気伝導度が観測されている。ここでは、各振動成分に対する非弾性電気伝導度成分を示し、LCAO 法による表面吸着系の電子状態を用いてその理論を
C2H2/Cu(001)に対して適用した計算結果を示す。この研究を通して明らかになったいくつかの問題点と「擬似的選択則」
に関する考察を行う。
参考文献[1] N. Mingo and KM, Surf. Sci. 438 (1999) 251[2] N. Mingo and KM, Appl. Surf. Sci. 162/163 (2000) 227[3] N. Mingo and KM, PRL 84 (2000) 3694
[4] N. Lorente and M. Persson, PRL 85 (2000) 2997
[5] S. Tikhodeev, T. Mii, N. Mingo, KM and H. Ueba, Surf. Sci. 493 (2001) 63[6] KM and N. Mingo, Surf. Sci. 502 502-503 503C (2002) 34015

薄膜の面内.面外振動モードの同時計測法
日大生産工

長谷川 健

赤外・可視などの吸収分光法で薄膜の構造異方性を解析するには、膜の面内・面外方向のそれぞれのスペクトルを測定すると議論がしやすい。しかし、面外モードのスペクトル測定には、金属面での反射を利用した反射吸収（RA）測定が必須とされてきた。RA 法は高感度測定としてのメリットもあるため、特に薄膜研究に重用されている。しかし、面内モードスペクトルを測定する透過測定と RA 測定では薄膜支持基板が異なるため、基板が膜に与える影響が常に懸念される。
本講演では、最近構築した、単一の薄膜試料から面内・面外モードスペクトルを同時に得る方法を紹介する。この方法
は多角入射分解分光法(multiple-angle incidence resolution spectroscopy; MAIRS)1 といい、非金属基板上で面外モード
スペクトルが得られる唯一の方法である。また、光学パラメータ無しに構造異方性解析ができるため、解析対象となる試料の範囲が大きく拡大できるなどの特徴をもつ。
1: T. Hasegawa, J. Phys. Chem. B 106, 4112 (2002).; T. Hasegawa et al. Anal. Chem. 74, 6049 (2002).

016

STM で見る Ag(110)(n×1)−O added-row 再構成表面と CO、水との化学反応
総研大＠葉山中越 修、渡邊 一也、○高木 紀明、松本 吉泰

Ag 単結晶表面における酸素吸着は、エチレンのエポキシ化と関係して表面科学の創世記から研究されている。Ag(110)では、室温で酸素分子は解離吸着し、基板 Ag 原子と反応して Ag 原子と O 原子が交互に並んだ 1 次元鎖が生成する。この鎖は O 原子の表面被覆率(θ)に応じて自己組織的に等間隔配列し、added-row 構造と呼ばれる再構成構造を形成する。
この系は古典的ではあるが、低次元・自己組織的というキーワードで特徴付けられる興味深い系である。added-row 構造の O 原子は反応性が高く、様々な分子と反応することが知られている。CO では CO2 (AgO+CO→CO2+Ag)生成・脱離し、水では OH 種(AgO+H2O→2OH+Ag) が生成する。本研究では、温度可変 STM を用いて、CO・水との反応をその場観察
し、反応がどこで起こり、どのように進行するかを調べた。
30

CO・水との反応は基本的に鎖の端で起こり、鎖内部の O 原子に比べ鎖の端の O 原子の化学活性が圧倒的に高い。CO
との反応では、θが減少するにつれて鎖間の間隔が大きくなり鎖が揺らぐようになる。このとき鎖の端に相当する活性な
O 原子が動的に生成し反応が加速されることを見出した[1]。
水との反応では鎖の端で反応がゆっくりと進むが、induction period の後、反応端が〜1nm/sec の一定の速度で進行し表面構造が劇的に変化する様子が観察された。生成した OH 種を含む自己触媒過程が関与していると考えている[2]。
[1] O. Nakagoe et al., Phys. Rev. Lett. 90, 226105 (2003).
[2] O. Nakagoe et al., in preparation.

017

Ag(110)および Cu(110)表面におけるメチルアルキルエーテルおよび
メチルアルキルスルフィド類の回転異性―IRAS 法による研究
早大理工〇伊藤 紘一、篠原 裕直、笠原 廣貴、瓜生 陽一、門倉 慶

80K において Ag(110)および Cu(110)表面に吸着したメチルエチルエーテル(MEE)、メチルプロピルエーテル(MPE)、
メチルエチルスルフィド(MES)などの赤外反射(IRA)スペクトルを測定した。B3LYP/6-311++G**レベルでの密度汎関数法で求めた各基準振動の遷移モーメントを用い、MEE、MES についてはトランス(T)型とゴーシュ(G)型、MPE については TT、TG、GT、GG 型を仮定して配向による IRA スペクトル変化を計算し測定結果と比較することによって、吸着種の回転異性と配向をかなりの精度で決定できることが分かった。これまでに得られた知見は以下の通りである。
(ⅰ) MEE/Cu(110)で吸着種はＧ型をとり COC 面が基板に対してほぼ垂直であるのに対して MEE/Ag(110)では T 型をとり分子面の基板法線からの傾き（配向角）は約 45°である、(ⅱ) MPE/Cu(110)で吸着種は GG 型をとり COC 面の配向
角は-30°であるのに対して、MPE/Ag(110)では GT 型をとり配向角は+30°である、(ⅲ) MES/Cu(110)における吸着種
がＧ型をとり CSC 面の配向角が 0°であるのに対して MES/Ag(110)ではＴ型をとり分子面の配向角は約 60°である。回転異性と配向を決定する要因には、(ⅰ) 回転異性体間のエンタルピー差、(ⅱ) 酸素および硫黄原子の配位結合、(ⅲ) アル
キル基と基板表面との van der Waals 相互作用（両者の距離によって引力的にも斥力的にもなりうる）などかあげられる。
上記の結果をもとにこれらの要因が各吸着種の回転異性と配向を規定しているかを検討した。

018「極低温 IRAS 測定による Pt(997)ステップ表面における NO の吸着状態と表面拡散」
東京大学物性研究所

塚原 規志、向井 孝三、山下 良之、信 淳

11K に冷却した Pt(997)表面における NO 分子の吸着状態、さらに、低被覆率での NO 吸着状態の温度依存を IRAS に
よって測定した。11K では、NO 分子は 1385, 1484, 1615, 1690cm-1 に 4 つの吸着状態をとる。また、90K まで加熱しても、NO は初期吸着サイト近傍にしか動けない。200K に加熱するとステップまで拡散する。そこから、初期吸着における過渡的拡散について、CO/Pt(997)との相違を議論する。

019

Ni(111)および O/Ni(111)表面上における水分子の赤外分光
慶大理工中村 将志、田中 雅幸、伊藤 正時

ニッケルは水の OH 結合を解離させやすい金属として知られており容易に酸化膜をつくる。この過程において水分子がどのように解離し酸化膜を形成していくのか興味深い。本研究では、Ni(111)清浄表面および酸素前吸着させた31

Ni(111)-2x2-O 表面上における水分子について赤外分光と表面Ｘ線回折による測定を行った。20K に冷却した Ni(111)清浄表面に水分子を吸着させると、低被覆率では水の分子面が表面と平行に近い配向のモノマーが観測された。被覆率が増加すると複数本のバンドがあらわれ、環状ヘキサマーと帰属した。環状ヘキサマーは Pt(111)および Ru(001)表面における IRAS や Pd(111)および Ag(111)表面における STM によっても観測されており、最密充填表面で安定な水クラスターであるといえる。酸素前吸着表面に水分子が吸着した場合には、水分子の被覆率が低い場合には、清浄表面で観測されたものと同様なニッケルに直接吸着したモノマーと、前吸着した酸素に水素結合した水分子が観測された。

020

Fe-BEA 触媒による N2O 選択還元反応-FTIR による反応メカニズムの考察
筑波大物質工○信川 健、吉田 正典、冨重 圭一、国森 公夫

亜酸化窒素(N2O)は地球温暖化ガスであると共にオゾン層破壊にも寄与する。Fe-BEA 触媒における N2O 分解反応は、還元剤を共存させることで活性が向上する。我々は、CH4 を還元剤とした場合に、反応ガス中に過剰な酸素が共存する場
合でも N2O と CH4 が選択的に反応することを見いだした[1]。本研究では、この選択還元反応の反応メカニズムについて、
FTIR を用いて詳細に検討した[2]。N2O+CH4 反応の FTIR 測定では、活性サイトとなる Fe イオン種上に Methoxy、Formate 種に帰属される反応中間体が観測された。これらの反応中間体が、選択還元反応と同濃度の N2O (0.1 %) 及びO2(10%) によって酸化される反応速度を測定したところ、Methoxy 種は N2O によって優先的に酸化された。一方、
Formate 種では、N2O と O2 を用いた場合で反応速度に違いが見られなかった。
一方、Fe-BEA 触媒に N2O 処理を施すと、前処理（O2 処理）では形成されない吸着酸素種 O(a)が触媒上に形成された。
この吸着酸素種 O(a)に CH4 を pulse で導入したが、反応は起こらず中間体も形成されなかった。選択還元反応の第一段階である CH4 の活性化は、N2O と CH4 が共存するときにのみ起こるため、N2O から解離直後の酸素種(nascent oxygen
O*(a): before accommodating to the catalyst surface) が選択還元反応に対して重要な役割を担っていると考えられる。
[1] S. Kameoka et al., Chem. Commun., (2000) 745; PCCP, 5 (2003) 3328-3333.
[2] T. Nobukawa et al., J. Phys. Chem., submitted.

021

分子線赤外発光法による触媒表面反応ダイナミクス−Pd 単結晶上での CO+NO 反応−

筑波大物質工・神奈川科学技術アカデミー*○中尾 憲治、上塚 洋*、伊藤 伸一、大西 洋*、冨重 圭一、国森 公夫

Abstract
Pd 上における CO+NO 反応の研究は、内燃機関からの排ガス浄化において大変重要である。しかし、Pd 表面上における CO+NO 反応の素過程に関しての詳細は解明されておらず、反応メカニズム(Dissociation: CO(a)+O(a) →CO2(g) or
Bimolecular: CO(a)+NO(a)→CO2(g)+N(a)) さえ正確に解っていない。本研究では、Pd 単結晶上での定常的 CO+NO 反応によって生成･脱離した CO2 分子の振動エネルギー状態についての研究を行い、CO2 生成の反応ダイナミクスを比較･検討した。
Pd(111)、(110)上での CO+NO 反応における CO2 生成速度の表面温度依存性は CO+O2 反応と同じ山型を描き、さらに、(111)における活性は(110)におけるものよりも非常に小さい、構造敏感性が顕著な結果となった。
Pd(111)、(110)上において赤外発光測定を行ったところ、振動温度(TV)は Pd(111)の方が高く、生成 CO2 はより振動励起されていることがわかった。また、それぞれの面における CO+O2 反応で生成する CO2 の TV と比較したところ、CO+NO反応で得られた CO2 分子の TV は、ほぼ一致する結果となった。このことから、CO+NO 反応のダイナミクスは CO+O2反応と同じ Dissociation であると考えられる。また、NO の解離吸着はステップで起こり、(111)表面ではわずかに存在す
るステップにより NO が解離吸着し、そこで生成した O(a) が選択的にテラスで CO(a) と反応していると考えられる。
32

022

分散型表面 XAFS 法による表面反応解析
東大院理

近藤 寛

表面反応のカイネティクスは、これまで多くの場合、気相の反応種もしくは生成種の圧力の時間変化を調べることによって行われてきた。一方、最近の時間分解能を持つ表面分光法の発展には著しいものがあり、反応が起きている表面の化
学種のカイネティクスを直接捉えることができるようになってきている。我々は、表面の内殻電子分光法の一つである
NEXAFS をエネルギー分散光の利用によって大幅に高速化した。NEXAFS の化学種識別能と吸着量に対する高い定量性を活かして、単結晶表面で進行する反応を実時間観測し、そのカイネティクスの定量的解析を行った。ミクロスコピック
な反応モデルからマクロスコピックスケールでの反応カイネティクスをモンテカルロ法によってシミュレーションし、実測と比較することによって反応モデルの妥当性を検討した。講演では、この手法の原理等に触れた後、応用例として、
Pt(111)表面での CO 酸化反応の反応解析を紹介する。この研究では、反応種の表面分布の時間変動に依存して反応パスがスイッチする様子を捉えることができた。この実験結果とモンテカルロシミュレーションによる解析を通して、反応場近傍にある反応種の配置だけでなく、長距離の吸着種間相互作用による反応種の集団的配置の変化が反応カイネティクスに影響を与えることを見出した。

023

Cu-O 鎖構造を持つ銅酸化物の角度分解光電子分光
大新領域

溝川 貴司

PrBa2Cu3O7 および PrBa2Cu4O8 単結晶表面の Cu-O 鎖構造は低温で安定であるが、60K 以上で不安定となり、Cu-O鎖からの LEED パターンが消失する。この Cu-O 鎖の低温での電子状態を角度分解光電子分光によって調べた結果を報告する。PrBa2Cu3O7 では kb = π/4 (kb は鎖方向の運動量) 付近で分散が小さくなり、Fermi 準位近くの強度が抑えられて 0.2 eV 程度のバンドギャップが開いている。一方、PrBa2Cu4O8 では kb = π/4 付近で Fermi 準位を横切るバンドが観測された。また、spinon, holon 成分に対応する構造が PrBa2Cu3O7 では観測されたのに対して PrBa2Cu4O8 では観測されず、金属的な PrBa2Cu4O8 では Cu-O 鎖間の相互作用によって Fermi 流体となることが示唆された。さらに、Zn 置換された PrBa2Cu4O8 では１次元金属に特有の朝永−ラッティンジャー流体的なスペクトルが観測された。これは、Zn
置換により Cu-O 鎖間の相互作用が抑制されたことを意味する。本研究は C.Kim、Z-X.Shen、井野明洋、吉田鉄平、藤森淳、
吉田宏二、A.I.Rykov、塩原融、富本晃吉、田島節子、永崎洋、内田慎一、山田裕、堀井滋、山田修義、山田容士、平林泉、
生田博志各氏との共同研究である。

024

金属基板表面上にヘテロ成長したオリゴチオフェン超薄膜の構造と電子状態
東大院理 A、東大新領域 B

吉川 元起 A、木口 学 B、斉木 幸一朗 A、B

有機半導体やや発光材料として注目されている 6T-オリゴチオフェンを、超高真空下で様々な金属単結晶(Cu(111)、
Cu(110)、 Ag(111)、Ag(110)) 表面上にに成長させ、6T 分子のの配向や構造、およびその電子状態をを調べた。Cu(111)
上に 6T を成長させた場合、基板温度 300K、360K で成長させると、6T はそれぞれ Flat-lying(分子軸表面平行)、Standing(分子軸表面垂直)で成長し、基板温度による面直配向の変化を見出した。また、Cu(110), Ag(110)上に 6T を成長させた場合、分子軸をを[001]方向（表面金属原子列にに直交する方向）にそろえて配向し、一次元的な構造がが発現していることが明明らかになった(Fig)。また界面電子状態について、XPS、UPS による評価をおこなった。

33

Fig. 6T/Ag(110)の面内 NEXAFS 測定のσ*（分子軸平行）
強度プロットおよび配向構造モデル。

025

有機 FET における電界により注入されたキャリヤ分布測定
東大新領域

木口 学、中山 学、斉木 幸一朗

電界による半導体へのキャリヤ注入、排斥は、電界効果トラン
ジスタとして利用され、また新しい物性コントロール法として着目されている。電界により誘起されたキリヤが どこに、どれだけ” 注入されているかは極めて重要であるが直接観測した例は少ない。本研究では、低温でも平坦な薄膜を形成する有機半導体に着目し、真空中で有機半導体を成長させながら in-situ で FET 特性の膜厚依存性を測定した。連続的な伝導度測定の結果から、空乏層、蓄積層の厚さ、およびキャリヤの空間分布を定量的に評価する事が可能になった。図１にペンタセンにおける電界により注入されたキャリヤの分布関数を示す。蓄積層の厚さは 1nm 程度
で、界面から１分子層以内にキャリヤが蓄積されている事が明ら

図１ ペンタセンにおける電界により注入されたキャリかになった。

ヤの分布関数

Ref) Kiguchi et al. Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) L1408-L1410

026

フェムト秒時間分解 SHG 測定による表面吸着原子の振動ダイナミクス観測
総合研究大学院大学 先導科学研究科 光科学専攻○渡邊 一也、高木 紀明、松本 吉泰

フェムト秒時間分解第 2 高調波（SHG）測定により Pt(111)表面上に吸着した Cs 単原子層の振動コヒーレンスの時間
領域測定を行った。Ti:sapphire レーザーの再生増幅光（800 nm, 150 fs）を光源として、Pump−Probe 測定を行い、Probe
光により発生する SHG 強度の Pump 光照射による変調成分を検出した。信号には、2.3〜2.4 THz の周期をもつ減衰正弦波形が観測され、これは Cs-Pt 伸縮振動に帰属される。振動周波数は Cs 被覆率に応じて変化し、加えて Cs が p(2×2)および√3×√3 構造をとる領域では、Pt 基板表面フォノンに帰属される振動成分が、それぞれ 2.6THz および 2.9THzに新たに観測された。次に、液晶変調素子を用いたパルス波形制御により、2.1〜2.9THz の周期をもつフェムト秒パルス
列を発生し、これを励起光に用いて同様の測定を行った。上記 Cs-Pt 伸縮振動および Pt 基板表面フォノン振動数に一致した周期のパルス列励起により、それぞれの成分の選択励起を行い、そのダイナミクスを観測した。また、Ti:sapphireの SH 光をポンプとした非同軸パラメトリック増幅により 550〜650nm の範囲で波長可変、かつパルス幅約 20 fs の光源
34を構築し、これを用いて、同様の測定を行った結果についても議論する。

027 依頼講演

レーザー最適制御シミュレーションによる表面吸着分子のフェムト秒脱離ダイナミクス解析
東北大院理

大槻 幸義

金属基板表面にホットキャリアが高密度で生成すると、表面吸着分子は多数回の電子励起・失活を繰り返し、一部が脱離する(DIMET：Desorption Induced by Multiple Electronic Transitions)。本研究の目的は、レーザーの可干渉性を利用した量子制御を DIMET に適用することである。ホットキャリアの位相緩和は非常に速いので、インコヒーレント（ホットキャリア）励起とコヒーレントな IR パルス励起とを組み合わせたハイブリッド型の量子制御法を提案する。Pt(111)
表面に吸着した NO 分子を例に、DIMET を量子制御する IR レーザーパルスを最適制御シミュレーションで求め脱離機構を解析する。Antoniewicz モデルを仮定した場合、脱離確率を最大にする IR パルスは、ホットキャリア励起が最大の時刻にタイミングを合わせて吸着波束の運動エネルギーを最大にする。一方、密度演算子形式の最適制御シミュレーショ
ンにおいては、数値計算負荷が大きいために従来、１次元問題に応用が限られてきた。ここでは新しい試みとして、確率論的シュレーディンガー方程式を組み合わせた定式化を提案する。制御シミュレーションまでには至っていないが、理論の概要および２次元モデルを使った準備評価計算を紹介する。

028

吸着色素の離脱による単一銀ナノ粒子凝集体の局在表面プラズモンと表面増強ラマン散乱の変化
関西学院大学理工学部

伊藤 民武、橋本 和宏、吉川 泰生、池羽田 晶文、尾崎 幸洋

表面増強ラマン散乱(SERS)スペクトルにはバンド幅の広い発光スペクトルが重なる。この発光は局在表面プラズモン(LSP)発光と考えられており、光励起により金属と吸着分子が形成する吸着準位を介して金属から分子へ移動したトンネ
ル電子が金属へ戻るとき LSP を励起すると報告されている。単一銀ナノ凝集体からの LSP 発光と SERS スペクトルの時間変化を測定し、SERS 発現との関係について考察した結果を報告する。顕微鏡下で SERS 活性な銀ナノ凝集体にレーザー照射を続け、単一銀ナノ凝集体の SERS と LSP 発光を時間分解測定した。実験系の詳細は文献 1、2 に示す。実験で得られた LSP バンドは 4 種類に分類された。Mie 理論から、凝集体ごとの LSP バンドの違いは伝導電子の振動モードの違いに対応していることが予想された。SERS 失活過程において LSP バンドの短波長化とともに R6G の蛍光スペクトルが表れることが観察された。観察結果は銀と R6G 分子との吸着が不安定になり、分子から金属へのトンネルに必要なエネ
ルギーが増し、その結果、トンネル電子の高エネルギー化に伴う LSP バンドの短波長シフトが起きていることを示唆している。LSP バンドの短波長化とともに SERS は不安定になるが強度変化しなかった。これは銀表面の高強度光電場が吸着準位のエネルギーに直接関係無く SERS を引き起こすことを示していると思われる。
文献 1, T. Itoh, K. Hashimoto, and Y. Ozaki, Appl. Phys. Lett. 83, 2274 (2003).
文献 2, T. Itoh, K. Hashimoto, A. Ikehata, and Y. Ozaki, Appl. Phys. Lett. in press.

029

フェムト秒反射分光法による色素単分子膜の時間領域ラマン測定
神奈川科学技術アカデミー・CREST○藤芳 暁、石橋 孝章、大西 洋

ラマン散乱法は、分子薄膜の同定やその構造を理解するのに非常に有効な手法である。しかし、単分子レベルの分子薄膜のラマン測定は実験的に困難である場合が多い。それは、⑴薄膜からの信号が本質的に微弱であること、および⑵基板
35などの薄膜以外からの発光およびラマン散乱が測定を妨害することに起因する。
我々は反射配置を用いて時間領域ラマン測定をおこなえば、測定限界が単分子層以下になり、かつ基板からの妨害信号を抑えられることを見いだした。講演では、23fs の時間分解能で測定したクレシルバイオレット色素の 0.4 単分子膜の時間領域ラマン信号と、この信号のフーリエ変換によって得たラマンスペクトルを示し、反射配置による感度向上機構について議論をおこなう。

参加者名簿（50 音順）
相 澤 正 樹東大理

戸 谷 公 紀東大新領域

赤 木 和 人東大理

中 尾 憲 治筑波大物質工浅 井 美 博産総研

中 村 潤 児筑波大物質工朝 倉 大 輔

東大新領域

中 村 将 志慶応大理工学部

有 賀 寛 子東大理

生 井 勝 康東大理

飯 盛 拓 嗣

東大物性研

信 川 健 筑波大物質工

石 原 雅 敏筑波大物質工

橋 本 和 宏関西学院大学尾崎研究室

伊 藤 紘 一早稲田大 理工学部

長谷川

日本大学生産工学部・応用分子化学科

伊 藤 民 武関西学院大学尾崎研究室

波 部 太 一筑波大物質工伊 藤 剛 仁東大新領域

平 島 秀 水筑波大物質工伊 藤 正 時慶応大理工学部

藤 井 靖 大東大理

岩 井 秀 和宇都宮大学工学研究科

藤 浪 真 紀

東大新領域

上 羽

富山大学工学部

藤 森

東大新領域

上 原 洋 一東北大学電気通信研究所

藤

遠 藤

弘
理

健

淳
芳 暁

神奈川科学技術アカデミー

東京農工大学工学部

馬 越 健 次姫路工業大学理学部

大 島 忠 平早稲田大理工学部

松 本 健 俊筑波大物質工大 槻 幸 義東北大学大・理学研究科

水 谷 五 郎北陸先端科技大材料科学研究科

奥 山

京都大学大・理学研究科

溝 川 貴 司東大新領域

小柳出 光 宣東大新領域

向 井 孝 三東大物性研

掛 札 洋 平東大物性研

柳 生 数 馬東大物性研

川 合 真 紀理化学研究所柳 沢 啓 史早稲田大理工学部

木 口

東大新領域

山 崎 貴 久筑波大物質工北 田 暁 彦筑波大物質工山 下 良 之

東大物性研

久保田

東工大 資源化学研究所

山 本

達

東大物性研

米 田 忠 弘東北大学多元物質科学研究所

吉 川 元 起

東大新領域

近 藤

東京大学大 大・理学系研究科

 信

東大物性研

斉 木 幸一朗

東大新領域

吉 森 昭 夫

岡山理科大学道祖尾 恭 之理化学研究所渡 邊 一 也

総研大葉山

佐々木 岳 彦東大新領域

佐 野 陽 之北陸先端科技大 材料科学研究科

弘

学
純
寛

芝 本 幸 平東大新領域

首 藤 健 一横浜国立大学

鈴 木 秀 士

北海道大学触媒化学研究センター

須 藤 彰 三東北大学大 大・理学研究科

大 門

奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科

寛高 木 紀 明

総研大葉山

田久保

耕

東大理

田 澤 俊 樹東大理

田 中 正 俊横浜国立大学田 中 雅 幸慶応大理工学部

谷 池 俊 明東大理

塚 原 規 志

東大物性研

36

淳

物性研究所短期研究会

量子凝縮系研究の新展開

日時：平成 16 年１月７日(水)〜９日(金)場所：東京大学物性研究所
世話人
白濱 圭也

慶應義塾大学理工学部

石本 英彦

東京大学物性研究所

久保田 実

東京大学物性研究所

福山

東京大学大学院理学系研究科

寛

奥田 雄一

東京工業大学大学院理工学研究科

永井 克彦

広島大学総合科学部

和田 信雄

名古屋大学大学院理学研究科

ヘリウムは多彩な量子効果を示す「量子凝縮系」として、ユニークで重要な研究対象である。近年、気体原子でのボース凝縮や異方的超伝導など、ヘリウムで従来研究されていた現象が他の系で見つかったことにより、その研究の重要性はますます高まっている。さらに最近、日本のグループにより、ヘリウムの多孔体や２次元空間への閉じこめ、回転等の特殊条件下での実験から、低次元量子流体状態やモット転移、量子相転移、巨視的角運動量の観測、結晶成長の異常等々、
量子凝縮系としての新しい現象が続々と発見されている。
このような量子凝縮系研究の現状と関連するトピックスを議論し、将来への展望を探ることを目的として、本研究会を開催した。研究会の構成としては、ヘリウム系の持つ多彩な側面と、物性物理の他分野との「横のつながり」を意識し、異なる分野で共通する問題について有機的な議論ができるようプログラムを組んだ。その期待通り活発な議論が行われたが、今後もこのような研究集会のアクティビティーをより一層高めていきたいと考えている。

37東京大学物性研究所短期研究会「量子凝縮系研究の新展開」
プログラム
2004/1/6 現在
１月７日（水）
13:00〜13:10

白浜 圭也（慶応大・理工） はじめに異方的超流動・超伝導
座長： 永井 克彦
13:10〜13:50

大見 哲巨（京大・院理）
内部自由度を持った超流動、超伝導

13:50〜14:20

小島 東生（Rutgers 大）Superfluid A1 Phase

14:20〜14:50

石川 修六（大阪市大・院理）
超流動ヘリウム３−Ａ相中の渦と、流れをもたない角運動量の観測

14:50〜15:10

休憩

異方的超流動・超伝導
座長： 海老澤丕道
15:10〜15:40

小形 正男（東大・院理）

15:40〜16:10

前野 悦輝（京大・院理）

フラストレーションのあるフェルミオン系での超伝導
ルテニウム酸化物のスピン三重項超伝導状態 ―超流動 3He との比較―
16:10〜16:40

井澤 公一（東大・物性研）

16:40〜17:00

青木 悠樹（東工大・院理工）重い電子系における多重超伝導相
超流動 3He のスカッシングモードと SH-弾性表面波のカップリング
17:00〜17:20

三浦 真毅（広大・総合科）
エアロジェル中の超流動 3He のノンユニタリー状態

18:00〜

懇親会

１月８日（木）低次元およびナノ電子系
座長： 河野 公俊
9:30〜10:00

澤田 安樹 (東北大・院理)

10:00〜10:30

塚越 一仁 (理研)

10:30〜10:50

休憩

複合フェルミオン間の相互作用
カーボンナノチューブ電極を用いたペンタセンナノ結晶量子ドット伝導

2 次元 3He・量子スピン液体
座長： 石本 英彦
10:50〜11:20

鹿野田一司（東大・院工）
有機強相関電子系でのスピン液体

11:20〜11:50

今田 正俊（東大・物性研）
モット転移と量子スピン液体38

11:50〜12:30

福山寛（東大・院理）
単原子層ヘリウム３の強相関効果

12:30〜13:30

昼休み

2 次元 3He・量子スピン系
座長： 奥田 雄一
13:30〜14:00

桃井

勉（理研）
低次元量子スピン系における 4 体交換相互作用による磁性

14:00〜14:20

辻井 宏之（理研）
２次元量子スピン系の強磁場比熱

14:20〜14:40

山口明（東大・物性研）
液体ヘリウム３中のグラフォイルの界面磁性電子系

電子系
14:40〜15:10

神原浩（東大・院理）

15:10〜15:30

鈴木剛（東北大・院情報）

15:30〜15:50

上出 健仁（早大・理工）

超低温走査トンネル顕微鏡の開発と低温物性研究への応用
乱れの強いメソスコピックな超伝導体におけるコヒーレンス
カーボンナノチューブによる超伝導相
15:50〜18:20

ポスターセッション

18:20

終了

１月９日（金）
多孔体中ヘリウム
座長： 矢野 英雄
9:30〜10:10

和田 信雄・松下琢（名大・院理）

1 次元多孔体中の 4He のボース流体と超流動細孔中の吸着 3He の次元性クロスオーバー
10:10〜10:40

白浜 圭也（慶応大・理工）
ナノ多孔体に閉じこめた強相関 4He の量子相転移的挙動

10:40〜11:00

小林未知数（大阪市大・院理）
ランダムポテンシャル中の強相関ボース流体のボース凝縮

11:00〜11:20

松本 宏一（金沢大・理）
エアロジェル中の液体 4He の超流動

11:20〜11:40

休憩

表面・界面
座長： 佐々木 豊
11:40〜12:10

野村 竜司（東工大・院理工）
音響放射圧で駆動する 4He 結晶の成長融解と核生成

12:10〜12:30

新井 敏一（九大・高等教育センター）
スピン偏極によるヘリウム液面電子-水素原子 2 次元混合系の安定化

12:30〜13:30

昼休み
39

量子渦・BEC
座長： 白浜 圭也
13:30〜14:00

石原 秀樹（大阪市大・院理）

14:00〜14:20

笠松 健一（大阪市大・院理）

14:20〜14:40

矢野 英雄（大阪市大・院理）Essence of Hawking radiation
２成分 Bose 凝縮体における量子渦状態
冷却プロセスによる超流動 4He 量子渦の生成とその挙動
14:40〜15:00

町田 昌彦（原研）

15:00〜15:20

川口 由紀（京大・院理）

15:20〜15:40

久保田 実（東大・物性研）

15:40〜15:55

簔口 友紀（東大・院総合）

回転ボース・アインシュタイン凝縮体における渦糸侵入および格子形成過程
スピン自由度をもったボース凝縮体中における量子渦の生成と崩壊過程
回転冷凍機を用いた超流動基礎研究
回転下にある多孔質媒質中 4He 薄膜の新しいエネルギー散逸
15:55

石本 英彦（東大・物性研）
終わりに＜ポスター講演＞ (1 月 8 日(木) 15:50〜18:20)
P1

松本 洋介（東大・院理）

P2

余越 伸彦（早大・理工）

熱容量測定による２次元ヘリウム３の強相関効果の研究
3He-4He 混合薄膜における fermion-boson 相互作用の効果

P3

山下

P4

斎藤 政通（東工大・院物性物理）穣（京大・院理）
エアロジェル中の回転超流動ヘリウム３
3

He 薄膜超流動の膜厚依存性

P5

中川 久司（大阪市大・院理）
エアロジェル中超流動 3He の安定性

P6

東谷 誠二（広島大・総合科学）
エアロジェル中の超流動 3He における流体力学的音波

P7

山本 幹雄（広島大・総合科学）
超流動 3He の横波音響インピーダンス

P8枡富 龍一（Rutgers 大・Dept. Physics and Astronomy）
強磁場下における超流動 3He-A1 相のスピン緩和

P9

細見 斉子（電通大・電気通信）

P10

戸田

グラファイト基板上の He 吸着膜のスリップ現象
亮（名古屋大・院理）
３次元メゾ多孔体 HMM-2 中 4He の低温状態と励起
P11

山田 智也（名古屋大・院理）P12鈴木 治彦（金沢大・理）P13

佐々木 豊（京大・院理）

P14

田沼 厳美（東大・物性研）

３次元メゾ多孔体中のヘリウム４の超流動
超低温 X 線測定
超低温度 MRI 法とその応用
毎秒６回転の高速回転希釈冷凍機
40

P15

松井 朋裕（東大・院理）

P16

秋元 彦太（理研）

超低温走査トンネル顕微鏡の開発とグラファイト表面のランダウ準位の観測
Viscosity measurements of highly polarized liquid 3He - 4He mixture
P17

秋元 彦太（理研）

P18

阿部

P19

岩田 一樹（東北大・院理）P20

古住 信介（東北大・院理）P21

浜口 伸子(名古屋大・院理)P22

三沢 節夫（日大・量子科学研）

P23

渡辺 英一郎（理研）

P24

高橋 大輔（理研）

P25

吉元 広行（早稲田大・理工）

P26

松原

P27

佐々木 聡（京大・院理）理化学研究所ナノサイエンス研究棟低温実験室の紹介
聡（金沢大・理）反強四重極子秩序状態における PrPb3 の核磁性２層系量子ホール状態での面内磁場に対する電流方向による伝導率変化
２層系ν=１量子ホール状態整合非整合相転移に伴う磁気抵抗極小の分離
S=1 カゴメ格子有機反強磁性体の量子磁性
３次元フェルミ液体の輸送係数---酸化物超伝導体の理論--ナノギャップ電極による C60 ナノクリスタルの電気伝導測定
重い電子系 CeRu2Si2 の超低温における量子臨界状態の可能性
電荷密度波による熱電特性
明（京大・院理）
ESR を用いた２次元偏極原子状水素の研究
核整列固体 3He 中での超音波測定
P28

木村 誠一郎（東工大・院物性物理）
音響放射圧で駆動する 4He 結晶の異方的表面運動の可視化

P29

米山 圭一（東工大・院物性物理）
量子固体 4He 中の負結晶のダイナミクス

P30

福田

P31

佐々 成正（原研）

P32

小幡 利顕（東大・物性研）

P33

三谷

P34

段下 一平（早稲田大・理工）P35

高木 丈夫（福井大・工）昭（理研）
液体ヘリウム上の量子ビット 〜現状と展望〜
回転ボーズ・アインシュタイン凝縮体に対する３次元動的シミュレーション
高速回転希釈冷凍機を用いた多連結ヘリウム薄膜のねじれ振り子実験
陽（大阪市立大・院理）
速度に依存しない超流動乱流遷移は熱カウンター流で起こりうるか？
２つのボース凝縮体間における音波トンネル現象の位相特性
回転する狭い円筒容器内の超流動 3He−A 相の渦

P36

高木 丈夫（福井大・工）
超流動 3He における robust 相の NMR

P37

椎野 俊之（理研）
常流動及び超流動 3He 自由表面下に束縛されたイオン

P38

椎野 俊之（理研）

P39

荒木 秀明 (長岡高専)

液体ヘリウム表面下の電子バブルと水素原子
空孔励起による超流動(ワークショップ報告)41内部自由度を持った超流動、超伝導（渦の話を中心にして）
京都大学大学院理学研究科

大見 哲巨

超流動３He を典型例として、内部自由度を持った超流動、超伝導系には variety に富んだ物理現象が見られる。その中でも量子渦には内部自由度を反映した多彩な渦が存在する。量子渦は講演者の長年の研究テーマであり、講演者自身の仕事を中心に以下の話題について review を行った。
１ 超流動３Hea)

A 相：Mermin-Ho など代表される特異点を持たない渦の渦格子。

b)

B 相：渦芯の構造。o-vortex、v-vortex など円筒対称な構造と円筒対称が破れた double-core vortex。

２ アルカリ原子気体の BEC： 磁気トラップした BEC で、磁場の方向を反転させるという、いわゆるトポロジカルな方法による量子数が１より大きい量子渦の生成とその分裂、崩壊。
３ UPt3：多重超伝導相を持つ系の代表。ナイトシフトの実験の紹介とそれから結論される超伝導電子対のスピン状態。

超流動ヘリウム３−Ａ相中の渦と、流れをもたない角運動量の観測
大阪市大大学院理学研究科

石川 修六

2000 年から本格的な建設が始まり、2001 年度に完成した東京大学物性研究所の極限環境物性研究部門（久保田研究室）の超低温回転クライオスタットを用いて実験を行ってきた。主たる目的は NMR 法を用いての細い円筒容器内のテクスチ
ャー構造の解明と回転に対する応答の解明である。用意した容器の直径は 0.1mm、と 0.2mm である。円筒容器内での超流動対の角運動量ベクトルに対する境界条件のために、バルク液体と異なるテクスチャー構造が安定化されることが予想されてきた。0.1mm では自発的に角運動量をもつ Mermin-Ho（M-H）テクスチャーが静止状態でも安定に存在することが初めてわかった。M-H テクスチャーは静止時のスピン波の共鳴周波数から、自発的な角運動量はスピン波の共鳴周波数の変化が回転の向きに対して非対称であることから示された。M-H テクスチャーは容器の回転とは無関係に安定化されるが、容器内の超流動ヘリウム３の角運動量の向きは、回転系でのエネルギーが最小になるように、M-H テクスチャー出現
時のクライオスタットの回転の向きによって決まる。この自発的角運動量には２種類の起源がある。１つは M-H テクス
チャーのもつ質量流による純力学的なものと、もう１つは超流動粒子対の角運動量が作り出すＰ波超流動固有の角運動量である。回転に対するスピン波共鳴周波数の変化を説明するには、質量流による角運動量以外にＰ波超流動固有の角運動量がマクロな大きさで出現していることが必要である。マクロな固有角運動量は質量流を持たない角運動量であり、異方的超流動ヘリウム３に特有のものである。静止状態でも M-H テクスチャーが出現することは、流れのエネルギーを持ちながらもこの状態が安定であることの証拠である。バルク液体では回転によって渦が安定化されるが、細い容器内では円
筒容器の境界のために渦が生じているのである。0.2mm の容器では回転による新たな渦の安定化、不安定化が量子渦固有の履歴を伴って観測された。さらに、0.2mm の容器でも質量流をもつ渦が、静止状態でも存在していることが観測された。
この静止下で安定化されている渦は２種類有り、磁場と回転の相対的な向きにより区別された。両者が平行の場合は回転による新たな渦の応答が回転の向きに対して非対称となるが、反平行の場合は対称であった。平行の場合はその中心に特異性をもつ Radial Disgyration テクスチャーによる渦があり、この渦が消失しないために非対称生が現れるが、反平行の場合は M-H テクスチャーによる渦が存在し、これが逆向きの渦（循環量子数＝２）と融合して、角運動量の向きを変えるためであると考えられる。M-H テクスチャーによるスピン波励起が相対的に小さくなったため、0.1mm で観測された固有角運動量による効果は観測されなかった。

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フラストレーションのあるフェルミオン系での超伝導
東大・理

小形 正男、是常 隆、田中 康寛

２次元有機伝導体のκ-(BEDT-TTF)2X や、最近の超伝導物質である NaxCoO2 では、三角格子またはそれに近いフラス
トレーションのある系となっている。これらの物質を念頭に、２次元のフラストレーションのある格子上でのフェルミオン系について、平均場近似および RPA 近似を用いて超伝導状態を調べた。斥力相互作用が強く t-J モデルとして扱える
場合には、時間反転対称性の破れた d+id の対称性の状態、またはカイラル状態が安定化する[1]。また、最近接斥力相互作
用 V が効いてくる場合には、f 波のトリプレット超伝導が現れる可能性もあることがわかった[2]。有限温度のエントロピ
ーやスピン帯磁率に関しては、高温展開の手法によって調べることができる[3]。その結果、ホールを導入することによってフラストレーションが解消され、シングレットのスピン相関が発達することがわかった。さらに比熱の温度依存性に関しては、スピンの自由度と電荷の自由度に相当して、２つのピークが現れる可能性がある。
[1] M. Ogata, J. Phys. Soc. Japan 72, 1839 (2003).
[2] Y. Tanaka, Y. Yanase and M. Ogata, to appear in J. Phys. Soc. Japan 73 (2004).
[3] T. Koretsune and M. Ogata, Phys. Rev. Lett. 89, 116401 (2002).

ルテニウム酸化物のスピン三重項超伝導状態 ―超流動 3He との比較―
A 京都大学理学研究科物理、B 京都大学国際融合創造センター

前野 悦輝 A,B、出口 和彦 A
ルテニウム酸化物 Sr2RuO4 の超伝導はスピン三重項の電子対が担っていることが、様々な実験から確実になった[1]。超流動 3He との対応では A 相と同じ d ベクトルの対称性で表現できる状態と考えられる。しかし、3He-A 相が球状フェルミ面の両極に点状ノードを持つのに対して、Sr2RuO4 では層状結晶構造に基づく擬 2 次元電子状態を反映して、円筒状のフェルミ面上にノードの無い超伝導ギャップを持つと予想される。最近、比熱の磁場方向依存性の精密測定から、このギ
ャップの大きな異方性の詳細が明らかになった[2]。その結果は三つある円筒状フェルミ面ごとに、ギャップの大きさもギャップが小さくなる方向も異なるという、「多バンド超伝導」の効果が重要であることを示している。
一方、3He の A（A2）相・A1 相と対比できるような｢多相超伝導｣も Sr2RuO4 の上部臨界磁場近傍で観測されている[3]。
Sr2RuO4 では磁場を擬 2 次元面に精確に印加したときのみ超伝導 2 段転移が現れることから、スピン偏極に根ざす 3Heの場合と異なり、軌道状態の変化が重要な役割を果たすと考えられるが、d ベクトルの変化の詳細やそのメカニズムは未解明である。講演では多バンド超伝導現象と多相超伝導現象とを区別することの重要性を強調した。
[1] A.P. Mackenzie and Y. Maeno, Rev. Mod. Phys. 75, 657 (2003).
[2] K. Deguchi, Z.Q. Mao, H. Yaguchi, and Y. Maeno, Phys. Rev. Lett. 92, 047002 (2004).
[3] K. Deguchi, M. Tanatar, Z.Q. Mao, T. Ishiguro, and Y. Maeno, J. Phys. Soc. Jpn. 71, 2839 (2002).

43重い電子系における多重超伝導相
東京大学物性研究所

井澤 公一

通常、超伝導体（超流動体）において Tc 以下で超伝導ギャップが一旦開くと温度、磁場、圧力を変化させることによりギャップの大きさは変わることがあってもその対称性は変わることはない。しかしその例外として、液体ヘリウム３や重い電子系超伝導体 UPt3 において温度、磁場、圧力を変化させることにより対関数の対称性が変化することがよく知られている。このような多重超伝導は対関数のもつ内部自由度に由来するが、これまでそういった例は上記の物質以外にほとんどなかった。ところが最近新たに重い電子系超伝導体 PrOs4Sb12 および CeCoIn5 で多重超伝導相の存在する可能性が示
唆されている。講演では熱伝導率の磁場方向依存性および超音波による渦糸格子の弾性率測定の結果からこれらの物質においてどのような超伝導状態が実現しているかを議論する。
PrOs4Sb12 に対し熱伝導率の磁場方向依存性を測定したところ熱伝導率は低磁場で２回対称性を示し、それがある磁場*

H 以上の高磁場で急激に４回対称性に変化することがわかった。これらの対称性はバンドの異方性からは説明困難であり、ギャップ構造に由来するものであると考えられる。このことは PrOs4Sb12 において少なくとも２つの対称性の異なる超伝導相が存在することを示している[1]。
一方、CeCoIn5 では T < 0.35 K、μ0H > 9.5 T の温度および磁場領域で渦糸格子がソフト化していることがわかった。
このソフト化はピーク効果、磁気転移、渦糸格子の融解などでは説明困難であり、FFLO 状態から期待される磁場方向に空間変調し磁場に垂直方向にノードをもった２次元的な渦糸構造を考えると自然に説明することができる。実際、実験より得られた渦糸格子の弾性相関長は、FFLO 状態で期待される対関数のノード間隔と定量的によくあうことがわかった[2]。
[1] K.Izawa et al., Phys. Rev. Lett. 90, 117001 (2003).
[2] T. Watanabe et al, cond-mat/0312062.

超流動 3He のスカッシングモードと SH-弾性表面波のカップリング
東京工業大学理工学研究科物性物理
青木 悠樹、和田 雄一郎、荻野 篤、斎藤 政通、野村 竜司、奥田 雄一

界面付近の超流動ヘリウム３は、縮退していた状態が界面の平行成分と垂直成分で分裂するためバルクとは異なる量子状態をとる。超流動 3He の Order-parameter collective mode (OPCM)の実験的研究手段として、超音波による分光的測定が考えられる。しかし通常の透過法による測定では表面近傍の性質を観測することは難しい。我々は SH-SAW 素子を用いて、この問題に取り組んでいる。SH-SAW は基板表面を伝わる波でその変位は表面と平行である。超流動ヘリウム３中を伝播する SAW は、基板表面の液体と共鳴してその減衰と音速が変化する。これらは超流動ヘリウム３に対してはその横波音響イ
ンピーダンスの実部と虚部を測定することに対応し、超流動ヘリウム３中の横波の音速と減衰を測ることと等価である。
具体的には圧電基板表面に対向した２対の櫛型電極を設け表面波センサーとしている。電極の一方を励振用、他方を受信用に用い、その共鳴周波数を 70MHz とした。測定はパルス法で行い、伝播する表面波の減衰と速度の変化を超流動中で測定した。17bar における測定では、SAW が Tc 以下で対破壊エッジ(TPB)、スカッシングモード(J=2-)と共鳴することによる、横波インピーダンスの実部と虚部の変化をそれぞれ観測した。スカッシングモードとの共鳴の温度付近で見られる実部の増加は、レベル交差による横波音速の増大による寄与と考えられる。興味深いことにこの増加は、横波の透過波を用いた音速の直接測定の結果よりも２桁程度小さいものであった。
この違いは壁近傍でのオーダーパラメータの抑制や、
表面束縛状態の存在による影響ではないかと考えている。壁で抑制されたオーダーパラメーターの空間変化まで考慮した
ミクロな計算と我々の横波インピーダンス測定の実験結果を比べることによって、p 波超流動体特有の表面状態の存在を示すことが出きればと考えている。
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エアロジェル中超流動 3He のノンユニタリー状態
広島大学先端物質科学研究科、総合科学部 A
三浦 真毅、東谷 誠二 A、山本 幹雄 A、永井 克彦 A
エアロジェルはシリカの鎖状高分子からなる多孔質体である。エアロジェル中超流動 3He 系には、転移温度や超流動密度が純粋な系に比べ抑制されるなどの不純物効果が現れる。純粋な超流動 3He には A 相と B 相が存在し、それぞれ ABM
状態、BW 状態になっていることが知られている。エアロジェル-超流動 3He 系においても A 相と B 相の存在が実験により確認されているが、A 相の秩序変数の対称性は現在のところまだ同定されていない。
最近、Fomin[1] や Thuneberg[2] はエアロジェルの構造を反映した異方的散乱を考慮した場合、系で実現する可能性のある ESP(equal spin paring)状態を提案した。このうち Fomin は、エアロジェル中では ABM 状態は存在せず、代わりにRobust 状態と呼ばれる新奇な秩序変数を持つ状態が出現する可能性があると主張した。一方 Thuneberg は、エアロジェ
ル中でも ABM 状態は存在するが、双極子エネルギーを最小にするように秩序変数の d ベクトルと l ベクトルの方向が決まる、dipole-lock された ABM 状態になることを提案している。エアロジェル中 A 相では、上記２つの ESP 状態のうち、どちらかが実現すると考えられる。
我々は、磁場中で片側スピンのみがクーパー対を形成する A1 相に注目した。これまでエアロジェル中で A1 相が観測されたという報告は無く、また実現の可能性についても未だ明らかになっていない。そこで、Fomin や Thuneberg それぞれ提案する ESP 状態をもとに、エアロジェル中 A1 相実現の可能性に対する考察を行った。その結果、A1 相でそれら２つの状態は存在せず、エアロジェル中で A1 相は出現しない可能性が高いという結論が得られた。
研究会ではさらに、Fomin の提案する Robust 状態の NMR の共鳴振動数に関する計算結果も報告した。
1. I.A. Fomin, cond-mat/ 0302117．
2. E.V. Thuneberg, ”Quasiclassical methods in superconductivity and superfluidity, Verditz 96”, eds. D. Rainer and
J.A. Sauls (1998) p. 53

複合フェルミオン間の相互作用
東北大学 大学院理学研究科

澤田 安樹

ナノメートル幅の面内に閉じこめられた電子は、低温で理想的な２次元電子系となる。この様な系の２次元面に垂直な磁場を加えると、ホール抵抗がマクロに量子化され、磁気抵抗が極小を示す、いわゆる量子ホール効果が起こる。量子ホール効果は、大きく整数量子ホール効果と分数量子ホール効果に分けられる。整数量子ホール効果は、電子のシュブニ
コフ・ドハース振動にアンダーソン局在を考慮することにより理解できる。一方分数量子ホール効果は、偶数本の磁束量
子と電子からなる複合フェルミオンの整数ホール効果と考えられる。しかし複合フェルミオン間の相互作用は、有効質量に繰り込まれ、これまで相互作用は問題にされてこなかった。
そこで我々は、２層系ν＝2/3 分数量子 Hall 状態の総電子密度と密度差を変えて量子ホール状態の安定性を調べる測定を行い、三つの異なる量子ホール状態が存在することを明らかにし、さらにその相図を作製した[1]。その結果、相境界から複合フェルミオン間には、電子と同様に強いクーロン相互作用が働いていることが判った。
[1] N. Kumada et. Al Phys. Rev. Lett. 89, 116802 (2002).

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カーボンナノチューブを用いたペンタセンナノ結晶量子ドット
独立行政法人理化学研究所

塚越 一仁

ナノスケールでの素子加工技術の発展はこれまでに実現が難しかったナノスケール制御のナノ物質伝導直接探求を可能とし将来のナノ電子素子提案のための基礎となる。ナノサイズ電子素子実現のために重要なポイントとして、端子とナノ物質の接続を挙げることができる。両材料間の電子密度の差が大きい場合、接触点でのトンネル障壁が大きくなってしまう。この点に留意し、ナノサイズペンタセン結晶を用いてカーボンナノチューブを端子としたナノ素子を作製して電気伝導を評価した。この試料作製において蒸着したペンタセンはナノチューブ電極周りに選択的に成長することを見出した。
これはナノチューブ表面の炭素六員環とペンタセン分子の炭素六員環同士がファンデアワールス力で引き合い密接に自己組織的に密着したことによると推測している。ヘリウム温度ではクーロンブロッケイド現象が観測された。観測したクー
ロンブロッケイド現象からナノ結晶内のトンネル障壁を評価した。さらに講演ではフラーレンなどのナノ材料の電気伝導特性を紹介し議論した。

有機強相関電子系でのスピン液体
東京大学大学院工学系研究科

鹿野田 一司擬２次元有機伝導体κ-(BEDT-TTF)2X は、２次元伝導面内で BEDT-TTF 分子２量体が異方的な三角格子を組んでいることから、バンド充填 1/2 の三角格子強相関電子系である。アニオン X により移動積分が制御されモット転移が起こる。
典型的なモット絶縁体であるκ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl のスピンは 27K で反強磁性秩序を起すことが既に明らかにされている。この物質は、三角格子の異方性を特徴づける２種類の移動積分の比 t’/t が 0.75 と評価されている。これに対し、もう一つのモット絶縁体κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3 では t’/t がほぼ 1 となっている。当然、スピンに対するフラスト
レーションの効果が期待されるが、事実、２Ｋまでの磁化率測定で磁気転移は観測されず常磁性のままである。３角格子
ハイゼンベルグモデルの磁化率の近似式にフィットすることにより J が 250K と見積もられた。我々は、この物質をさらに低温の 30mK まで冷やして 1H-NMR 実験を行った結果、この温度まで明確な磁気転移は観測されなかった。よって、この物質でスピン液体と呼ぶにふさわしい状態が実現されていると考えられる。ただし、極めて小さな線幅の広がりも実験誤差と同程度で確認された。これをさらに追求するために、π電子との超微細結合が遥かに大きな 13C サイトで NMR実験を行った結果、磁場に依存した明確な線幅の広がりを見出した。スペクトルの磁場依存性は、磁場によって微小な磁気モーメントが誘起されているとして説明できる。
本研究は、清水康弘（東大工/京大理）、黒崎洋輔（東大）、宮川和也（東大工）、河本充司（北大理）、谷口弘三（埼玉大理）、前里光彦（京大理）、斎藤軍治（京大理）諸氏との共同研究である。

モット転移と量子スピン液体
東京大学物性研究所

今田 正俊

2 次元ハバード模型の数値計算の結果、モット転移の理解に興味深い進展があった。モット転移はバンド幅を制御する
とき、イジング型の気相液相転移との同型性が指摘されている。一方、フィリングを制御するとき絶対零度での圧縮率の発散が指摘されており、臨界温度が絶対零度となることを示唆している。この場合量子縮退とイジング型相転移が共存することとなり、きわめて基本的で重要な問題があることが明らかとなる。基盤上の He3 においても同じ問題があると考えられる[1]。イジング型の転移がフェルミ縮退領域に含まれてきたときに、多分岐型臨界現象の発生や、運動量空間での不46

均一性の発生が予測される。これらの予想される興味深い物理について最近の理解の進展を解説した。
最近接および次近接トランスファーを含むような正方格子や三角格子上のハバード模型の場合、モット転移の近傍に対称性の破れを伴わないモット絶縁相が見出されている。次近接トランスファーを含むような正方格子などのフラストレーション効果のある格子模型では、量子モンテカルロ法の負符号問題などのために有効な数値計算手法が知られていなかった。最近、経路積分繰り込み群法によって、このような系の数値計算が可能となり、モット転移近傍のモット絶縁相が新
奇なスピン液体相(非磁性絶縁相)となっていることが明らかとなった。この相は、金属相と反強磁性絶縁相に挟まれて存在する。経路積分繰り込み群法に対して、全スピンや全角運動量などの保存量子数に対する射影を行ないながら繰り込み操作を行なう方法を開発した結果、精度の高い励起スペクトルの計算も可能となった。これを用いて非磁性絶縁相の励起スペクトルを調べた結果、スピン励起がギャップレスであること、各スピンの励起の分散がほとんどないことが明らかとなった。ギャップレスなスピン励起を持つ量子スピン液体相の存在は、最近ＥＴ型有機化合物[2]および基盤上の 2 次元ヘリウム３の系[1]でも見出されており、我々がハバード模型上で見出した新奇な量子スピン液体相と対応するものと判断される。
[1] 福山寛: 本研究会報告参照[2] 鹿野田一司：本研究会報告参照

低次元量子スピン系における 4 体交換相互作用による磁性理化学研究所

桃井 勉

２次元量子固体（3He、ウイグナー結晶等）や銅酸化物に４体スピン環状交換相互作用が存在する事が近年明らかになってきた。この多体相互作用が引き起こす磁性を解明する為、三角格子上、及び梯子格子上の４体スピン交換相互作用を持つ多体交換模型の磁性を調べた。その結果、三角格子では、４体交換相互作用が強い時に、低温でスカラー型カイラル
秩序が形成される事を予言した[1、2]。また、低密度の固体 3He 薄膜に相当するパラメタ領域で、４体と２体の相互作用の強い競合によるスピン流体相の出現を示し、さらに磁場中で磁化曲線の磁化 1/2 の位置にプラトー構造が現れる事を予言した[3]。これらは、４体交換相互作用固有の現象である。また、梯子格子系で 4 体環状相互作用がカイラリティ自由度を強くする事、及びスカラー型カイラル秩序を誘起する事をスピン・カイラリティ双対性[4]という新しい概念を導入し示した[5]。
以上のように 4 体環状交換相互作用は、スピンのカイラリティ自由度を誘起し、新奇な磁性を引き起こし得る事がわかった。
[1] K. Kubo and T. Momoi, Z. Phys. B 103, 485 (1997).
[2] T. Momoi et al., Phys. Rev. Lett. 77, 2081 (1997).
[3] T. Momoi et al., Phys. Rev. B 59, 9491 (1999).
[4] T. Hikihara, T. Momoi et al., Phys. Rev. Lett. 90, 087204 (2003).
[5] T. Momoi et al., Phys. Rev. B 67, 174410 (2003).

２次元量子スピン系の強磁場比熱
理研 A、Univ. of FloridaB、東工大 C、京大 D、東大物性研 E
辻井 宏之 A,B、C.R. RotunduB、B. AndrakaB、高野 安正 B、小野 俊雄 C、田中 秀数 C、陰山 洋 D、上田 寛 E
量子スピン系磁性体において、磁化曲線にプラトーが現れる物質が発見され興味を持たれている。我々は、飽和磁化の1/3 にプラトーを持つ２次元三角格子反強磁性体 Cs2CuBr4 及び、1/8、1/4、1/3 にプラトーを持つ２次元直交ダイマース
ピン系 SrCu2(BO3)2 の強磁場比熱測定を行った。
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約 13-15T で観測される Cs2CuBr4 の 1/3 磁化プラトー相では、低磁場相及び高磁場相と同様な反強磁性秩序転移を示す
ラムダ型の比熱のピークを観測した。ピークの高さは低磁場相及び高磁場相でほぼ一定であるのに対し、プラトー相では強い磁場依存性を持ち、転移温度曲線 TN(H ) はプラトー相で hump を示した。また、プラトーからギャップの存在が予測されるのに反して、プラトー相の比熱の温度依存性はギャップレスの振舞いを示した。
約 27 T で観測される SrCu2(BO3)2 の 1/8 プラトー相近傍の比熱の温度依存性から、有限磁化の現れる約 21T から 1/8
プラトーまでの磁場では、それ以下の磁場と同様にギャップを持つことが示された。これは単純な理論的予測とは矛盾する
が、NMR 及び ESR の結果と合致している。1/8 プラトー相では、全スピン数の 1/8 からなる２次元ボース気体が形成され、さらに、1/8 プラトー以上の磁場では、このスピン気体の状態が保たれたのち、低温で磁気秩序を起こすことが分かった。

液体ヘリウム３中のグラフィオルの界面磁性
東大物性研

山口 明、綿貫 孝道、枡富 龍一、石本 英彦

液体 3He 中にグラフィオル基盤を浸すと、基盤とバルク液体 3He の界面に２次元固体層が形成される。過去の実験により、この 2 次元固体層は強磁性的な性質を示すことが知られているが、2 次元固体内の直接交換以外に、液を介した RKKY
相互作用の寄与が指摘されている。もし RKKY 相互作用が存在すれば、液の圧力に依存して相互作用が変調を受けると考えられる。そこで、圧力を細かく変え、固体磁化の温度依存性を測定した。CW-NMR により測定された 3He 固体層の磁化はキュリーワイス的な挙動を示し、ワイス温度θは、0bar3.0mK から 18bar の 1.5mK に徐々に落ち込む。さらに圧力を増すと、急激に上昇し再び 3.0mK ぐらいの強い強磁性的な挙動を示す。複雑な圧力依存性は界面固体層が圧力の増加に伴い成長し、0〜18bar の間で 3 層目、18bar 以上で 4 層目固体が成長すると考えると説明できる。キュリー定数の圧力変化もこのモデルを支持していた。この結果は、RKKY 相互作用についての確証を与えるものではないが、3 原子層以上が固化することはないと思われていたこれまでの常識を覆す結果である。

超低温走査トンネル顕微鏡の開発と低温物性研究への応用
東大院理

神原 浩、松井 朋裕、新見 康洋、福山 寛

我々はこの数年間、超低温（> 55 mK）、高磁場（< 6 T）、超高真空（< 10-8 Pa）の多重極限環境下で原子分解能をもって作動する走査トンネル顕微鏡（ULT-STM）の開発を行ってきた。本装置の特徴は、i) 探針／試料を超高真空下で前処理および評価できる超高真空チェンバーを有していること、ii) それを利用して、低温・超高真空の環境を維持したまま、探針／試料を速やかに交換可能で、約 3 時間で最低温度まで冷却できることであり、これは他の超低温 STM にはないものである 1)。完成した ULT-STM の性能の詳細と、これを用いて行った磁場中グラファイト表面における走査トンネル分
光測定の結果 2) を紹介した。
測定は、Kish graphite（単結晶）および HOPG（高配向性熱分解グラファイト；人工の多結晶）の 2 種類について行った。トンネル微分コンダクタンスの磁場変化の測定から、グラファイト特有の磁場によってほとんどエネルギーが変化しない n=0, -1 のランダウ準位によるピークと、磁場に比例してエネルギー間隔が拡がるランダウ準位による規則的なピーク構造が観測された。測定結果は、バルクグラファイトの表面局所状態密度（LDOS）の理論計算結果と非常によく一致する。一方、HOPG の測定では、複雑な振動スペクトルを観測したが、こちらは c 軸方向の stacking fault を反映して、有限層（約 40 層程度）の表面 LDOS に対する計算結果とよく合うことがわかった。これまで、光磁気反射実験等によるバンド間遷移の測定から間接的にしか知ることのできなかったグラファイトの磁場中ランダウ量子化にともなう電子（ホール）状態密度を、走査トンネル分光により初めて直接観測することができたといえる。

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1) H. Kambara, T. Matsui, I. Ueda, T. Shishido, and Hiroshi Fukuyama, to be published.
2) T. Matsui, H. Kambara, Y. Niimi, K. Tagami, M. Tsukada, and Hiroshi Fukuyama, to be published.

乱れの強いメソスコピックな超伝導体におけるコヒーレンス
東北大・院情報鈴木 剛

乱れの強い超伝導体においては、電子の局在と超伝導転移との関係や、高温超伝導体に見られるような転移温度以上における特異な超伝導ゆらぎ等、従来の摂動論的な枠組みを越えた現象が現れる。多くの理論的研究が平均場理論に基づいてなされているが、その乱れの強さのため、いわゆる弱局在理論の適用範囲外にある。強い乱れと BCS 引力相互作用の効果を同時に取り入れた解析が要求される。Ghosal 等[1] は、引力ハバード模型を用いた従来の理論研究と異なり、秩序パラメータを系全体で一様とせず Bogoliubov-de Gennes 方程式を自己無撞着に解き秩序パラメータの空間分布の重要性を指摘している。彼らの結果の一つは、乱れが強い場合にはエネルギーギャップが消失しないことである。自己無撞着な計算により今まで見落とされていた新規な振る舞いを明らかにする可能性がある。
我々は 1 次元ないし周長に比べ幅が十分に狭い 2 次元超伝導リングを考え、秩序パラメータの分布やリングに流れる無
散逸な永久電流の大きさを計算し、乱れの超伝導コヒーレンスに対する影響を調べている。この系には常伝導体に現れる
AB 振動、AAS 振動のほか、超伝導体に特有の Little-Parks(LP) 振動が現れると予測できる。常伝導リングの場合には、系の大きさであるサイト数の増大とともに AB 効果から AAS 効果への移行が古くから知られているが、超伝導リングの場合には LP 振動の寄与もあり、三者間の競合が問題である。磁場の大きさやサイト数に依存した磁気応答の違いが期待される。特に磁場について同じ振動周期をもつ AAS 効果と LP 振動の競合等について議論した。
参考文献 [1] A. Ghosal, M. Randeria, and N. Trivedi, Phys. Rev. B 65, 014501-1(2001)

1 次元多孔体中の 4He のボース流体と超流動 / 細孔中の吸着 3He の次元性のクロスオーバー
名大院理

和田 信雄、松下 琢

直径が 13 から 28Å の細孔に吸着した 4He が、その対称性や量子統計性を反映したボース流体になる可能性を比熱とね
じれ振り子による超流動観測から調べた。
吸着量と温度の相図で 4He のボース量子流体と考えられる領域は、吸着した 3Heと 4He の比熱が定性的に違う振る舞いを示し、また 4He の等温比熱が特徴的な吸着量依存を示すことから求めた。その結果 13Å の細孔からボース流体が存在する可能性がわかった。直径が 18Å 以上の 1 次元多孔体では、ボース流体が存在する吸着量で低温比熱は T に比例しており、次元性を反映した 1 次元フォノン比熱であると解釈できる。一方、ねじれ振り子実験では、直径が 28Å 以上の 1 次元多孔体で初めて超流動が明瞭に観測された。直径が 18-28Å の 1 次元多孔体中で実現した 4He のボース流体について、その 1 次元性と超流動の関係が注目される。
またこれまで、孔径 28Å の 1 次元トンネル中の吸着 4He 薄膜上に浮かべた希薄 3He 気体の比熱実験を行ってきたが、その結果に未解決の問題点が残っている。特に、100mK 以上の粒子間の相関が無視できると考えられる高温領域で、
3/2NkB 程度の比熱の大きな山が現れ粒子密度に依存して減少する、また、さらに高温で比熱が NkB 程度になり 4He 膜厚に依存して大きくなるなど、純粋な 1 次元 Fermi 気体では説明できない現象が見られた。そこで、円筒内の吸着状態を定量的に見積もり、吸着 3He の運動の次元性の変化を考慮に入れた場合の理想 Fermi 気体の振る舞いを検討した。まず円筒内の吸着ポテンシャルと 4He 薄膜の hard core 斥力を考慮して、円周・動径方向に波動関数が節をもつ場合のエネルギーを見積もり、低温の 1 次元から高温で高次元へ、また、4He 薄膜が薄く壁のポテンシャルが強い時の 2 次元から 4He 薄膜が厚い時の 3 次元へ、といった次元性の crossover が起こる領域を調べた。さらに、求められた吸着状態を考慮して理49

想 Fermi 気体の比熱を計算し、100 mK 以上の実験結果とほぼ定量的に一致する結果が得られた。この結果によれば、
3/2NkB の比熱の山は純粋な 1 次元系から高次元への励起によるもので、粒子密度依存性はその励起準位を Fermi エネル
ギーが超えることによる。また高温の比熱の 4He 膜厚依存性は 2 次元から 3 次元への次元性の変化と解釈できる。このよ
うに 1 次元トンネル中の 3He の実験結果の高温での比熱の振る舞いが、次元性の crossover によるものである可能性を示した。また 100 mK 以下では計算値は実験とは合わず 3He 粒子間の相関を無視しては説明できないことがわかる。

ナノ多孔体に閉じこめた強相関 4He の量子相転移的挙動
慶應義塾大学理工学部

白濱 圭也

我々は 4He をナノメートルサイズの微細空間に強く閉じこめることで、「強相関ボース粒子系」の粒子相関や乱れを制御し新しい物理現象の発現を目指した研究を行っている。4He を 10nm 程度の狭い空間に閉じこめると、超流動転移温度(Tc)がバルクのラムダ点から低下することは、超流動サイズ効果としてよく知られている。しかし空間サイズを数 nm の極限まで小さくしたときに超流動がどのように抑圧されていくかについては、全く研究されていなかった。
我々は最近、直径 2.5nm のナノ細孔を有する多孔質ガラスに閉じこめた 4He の圧力温度相図を調べた[1]。その結果、加圧に伴って Tc と超流動密度が大きく低下し、約 3.4MPa の「臨界圧力」で Tc が絶対零度に近づき、それ以上の圧力では超流動が消失することを見いだした。この振る舞いは、ナノ空間への閉じこめにより、絶対零度近傍で「圧力誘起量子
相転移」(一種の超流動-絶縁体転移)が起きていることを強く示唆する。これはバルク 4He やより大きなサイズの空間中 4Heの振る舞いと全く異なり、従来のサイズ効果の理論(コヒーレンス長の概念)では決して説明できない。非超流動相は乱れによって超流動が抑圧された「ボースグラス状態」である可能性がある。ナノ多孔体中 4He は「(ランダム)ポテンシャル
中の強相関ボース粒子系」として今後の展開が非常に興味深い系である。
[1] K. Yamamoto et al. cond-mat/0310375.

ランダムポテンシャル中の強相関ボース流体のボース凝縮
大阪市立大理小林 未知数、坪田 誠

近年、多孔質ガラス中での液体 4He の超流動やボース凝縮に関して数多くの実験が報告されている。2003 年には多孔質 Geltech silica 中の液体 4He の超流動が高圧化において絶対零度でも消失するという実験が観測された。これは制限系の液体 4He が、その強相関効果によって超流動状態から非超流動状態へ相転移するという興味深い現象である。
このような制限系の液体 4He に対する理論的な考察も幾つかなされているが、今回我々はランダムポテンシャル中のボース流体のモデルを用いて、この系におけるボース凝縮の転移温度の計算を試みた。粒子間相互作用、ランダムポテンシ
ャルともに摂動論を用いることで、その効果を計算するが、粒子間相互作用は摂動を途中で止めると自己エネルギーが発散するため、エネルギースペクトルの繰り込みを行うことで発散を回避し、高次の摂動を擬似的に取り込むという操作を行った。この操作によってボース凝縮転移温度をあらゆる相互作用の強さで計算できるようになり、特に弱相関領域、強相関領域の両方において、ボース凝縮が抑制されるという結果を得た。この振る舞いは、実験で観測された超流動の振る
舞いと定性的に一致している。

50

エアロジェル中の液体 4He の超流動
金沢大 理、AIST 中部 A
松本 宏一、西川 公章、吉野 敬一、阿部 聡、鈴木 治彦、田尻 耕治 A

エアロジェルは、silica の鎖状の高分子より成る高い空孔率を持つ物質である。エアロジェルは圧力や熱勾配で常流動成分と共に運動するため、従来の多孔質中とは異なった音波モードが存在する。我々は圧力波によりエアロジェル中の液体 4He の音速や吸収を測定し、飽和蒸気圧下におけるエアロジェル空孔率依存性を報告した。その結果、この系は従来多孔質体中で用いられてきた粘弾性理論では説明できない特異な性質を持つことなどを明らかにした。
超流動転移温度、音速、吸収の空孔率依存性を調べ、常流動成分がゼロと見なせる低温においては流体力学方程式を用いた解析では不十分であり、フォノン・エアロジェル間の相互作用を考えた解析をおこなった。加圧 4Heの実験においては、エアロジェルでは超流動転移温度が bulk より数 mK 抑制されるが、よく似た圧力依存性を示すことが分かった。
図には音波の吸収の温度依存性を示す。超流動転移に伴う鋭い吸収ピー
クは観測されたが、1K での吸収ピークはエアロジェル中では抑制されている。

音響放射圧で駆動する 4He 結晶の成長融解と核生成
東京工業大学理工学研究科物性物理
野村 竜司、木村 誠一郎、小笠原 太、多々良 辰哉、阿部 陽香、奥田 雄一
我々は超音波を用いるとその方向に応じて 4He 結晶を自由に成長、融解、核生成できることを発見した。これは音響放射圧によるものと考えている。放射圧とは超音波が表面で反射したとき、音波の運動量が表面に渡されて力を受けるというものである。物体を非接触で動かす力としては昔から良く知られていたが、これが結晶成長のような一次相転移を駆動するかどうかなどは全く知られていなかった。低温で結晶成長係数が大きくなる固体 4He で始めて明らかになった。
この音波による界面の移動の温度依存性を調べたところ、音波を固体側から入射した場合に力の方向がある温度を境に逆転することが分かった。この逆転温度の結晶方位依存性を測定すると、ｃ-ファセットに近づくにつれて逆転温度は急激に低下した。放射圧下での界面のダイナミクスは非常に異方的であった。この逆転現象の説明として、放射圧への非調和性の重要性について述べた。
また核生成の実験の臨界パワーの温度依存性を報告した。融解圧で存在する液体中で超音波を照射すると結晶核が生成し、結晶中で超音波を照射すると液胞核が生成した。このように両方向の核生成を誘起することは、圧力や温度などを駆動力としては不可能であることから、放射圧が駆動力になっている可能性を指摘した。

スピン偏極によるヘリウム液面電子−水素原子 2 次元混合系の安定化
九大高等教育センター

新井 敏一

温度 1K 以下のヘリウム液面上で電子と水素原子を共存させて 2 次元混合気体にすると、水素原子による電子捕捉反応がおきて電子密度が減少する[1]。この変化は電子と中性原子の超低エネルギー衝突がひきおこす新しいタイプの反応で、51ミクロなメカニズムがどうなっているのか興味が持たれている。私たちはこの反応のメカニズムを明らかにするとともに、反応速度をできるだけ遅くして電子と水素原子の 2 次元混合系を安定化したいと考えている。安定化することによって、2 次元希薄ボース気体である水素原子系の超流動状態を研究するために、共存する液面電子
をプローブとして使おうという狙いである。
反応生成物である水素マイナスイオン（H−）の電子状態はスピ
ン 1 重項なので、強い磁場でスピン偏極させることで反応速度が遅くなると期待できる。図 1 はあらかじめ用意しておいた液面電子に
時刻 t ＝0 sec で一定量の水素原子を液面に導入し、その後電子捕捉反応で液面電子密度が減少する様子をプロットしたものである。
磁場が強いほど反応が遅くなっているのがわかる。今後はもっと強図 1：液面電子と水素原子を共存させたあとの電子密い磁場中でのデータを増やして反応速度の磁場依存性について議度の減少。電子密度は最初が 1 になるようにス

論するとともに、共存系をどこまで安定化できるか調べていくことケールしてある。

にしている。
[1] 新井敏一、河野公俊：固体物理 38，605（2003）

Essence of Hawking radiation
大阪市大・院理石原 秀樹

物理の普遍性を背景に、宇宙物理と物性物理の間で分野横断的な研究が発展することを目指して、ブラックホールの「Hawking 放射」現象についての解説を行った。
まず、一般相対論におけるブラックホールの重要性について述べ、ブラックホールの時空構造の本質である「事象の地平線」について説明した。ここで、地平線近傍での 時間 と無限遠方での 時間 の間に無限の引き伸ばしがあることに着目した。
次に、ブラックホール時空上での場の量子論を展開し、真空の定義が一意的でないことを述べた。先に述べた時間の引き伸ばしが原因となって、ブラックホールでの粒子生成が起こり、黒体スペクトルをもった Hawking 放射が得られることを説明した。ここで、Hawking 放射が起こることに対して重力の法則は本質的ではない。
最後に、超流動体中の 人工ブラックホール アナロジーについて述べた。超流動体においては流速の配位、音波がそれぞれ時空構造および光に対応している。そこで、ソニックポイントが出現するようなシステムを作れば、人工ブラック
ホールを作ることができる。宇宙ではブラックホールは物質の重力崩壊によって形成されるが、人工ブラックホールは形成過程を問題にする必要がない。このことより、多様な人工ブラックホールを研究することができるであろう。

2 成分 Bose 凝縮体における量子渦状態
大阪市立大学大学院理学研究科

笠松 健一

回転ポテンシャル中に閉じ込められた 2 成分の Bose-Einstein 凝縮体における量子渦状態の構造について議論した。回転振動数と異成分原子間相互作用を可変パラメータとして安定な平衡状態を数値的に調べ、量子渦状態の相図を完成させた。混ざり合った 2 成分凝縮体の場合、回転によって生じる多数の量子渦は格子を形成するが、その 2 つのパラメータの52

値に依存して三角格子から四角格子へ連続的に構造転移する。一方 2 成分間の斥力が強い時、凝縮体密度は相分離を起こし、それと共に渦ストライプ、ダブルコア格子、渦シート等の多彩な渦状態を形成する事が明らかになった。また 2 成分
凝縮体の波動関数の相対位相を結合させる内部 Josephson 結合の渦状態に及ぼす効果を議論した。Josephson 結合は 2 成分に有効的な引力をもたらし、一方の成分に位置する渦は他方の成分の渦と相対位相空間で渦対を形成している事が分かった。また、スピン空間に投影するとそれは非軸対称なスピンテクスチャーと見なす事ができる。回転を上げる事によりそのテクスチャーが格子を形成し、双極子に類似の相互作用で構造の秩序を形成する事を明らかにした。

冷却プロセスによる超流動Ｈｅ−４量子渦の生成とその挙動
大阪市立大学矢野 英雄

超流動 4He の渦はそのまわりの位相変化が量子化され、またその芯は秩序変数が０の singular であるために、渦は端のないリング状か、端が壁にあるループ状の安定な構造を持つ。我々は、超流動 4He 中で振動子を振らせることにより、量子渦が生成される臨界速度を調べた。振動子として、直径 2.5μm の超伝導線（NbTi）による振動ワイヤーを用いた。
また、振動ワイヤーを超流動 4He に入れるプロセス１と、振動ワイヤーを入れた常流動 4He を超流動まで冷却するプロセ
ス２について測定を行った。
臨界速度は冷却プロセスによって変化し、プロセス１では 270mm/s、プロセス２では 16mm/s だった。量子渦の生成
はイオンを使った実験が知られており、超流動流速が 60m/s で生成される。我々の結果は３桁近く低く、超流動流によって量子渦が生成されるとは考えにくい。一方、超流動相転移にともない量子渦が生成され、壁にピンされている残留量子渦が存在することが指摘されている。冷却プロセスによって臨界速度が変化する我々の結果から、臨界速度が残留量子渦によること、冷却プロセスによって残留量子渦が変化することを明らかにした。
相転移通過時に量子渦が生成されるメカニズムはまだわかっていない。我々の方法により、このメカニズムを明らかにすることが期待できる。

スピン自由度をもったボース凝縮体中における量子渦の生成と崩壊過程
京大院理、近畿大理工 A

川口 由紀、中原 幹夫 A、大見 哲巨

ボース・アインシュタイン凝縮体中の量子渦の生成方法の一つとして、スピン自由度を利用した方法がある。四重極磁場とそれに直交するバイアス磁場を組み合わせた磁気トラップ中に凝縮体を作り、バイアス磁場の方位を断熱的に反転することで渦が生成される。この方法を用いれば量子数が 1 以上の渦を生成することが可能であり、実際に量子数 2、4 の渦が観測された。
我々は、上記の渦生成過程における重力の効果を考察した。実験では四重極磁場の面内方向に重力がかかっている。渦
糸は磁場中心にできるが、凝縮体は重力のため磁場中心からずれた位置にトラップされる。87Rb と 23Na の凝縮体で比べると、質量の違いから分布半径が異なり、87Rb では重力によるずれの効果がかなり大きい。87Rb 凝縮体における渦生成の数値シミュレーションの結果、凝縮体の振る舞いは磁場反転にかける時間によって大きく異なり、分布の中心に渦糸を作るためには反転時間の細かい調節が必要であることがわかった。凝縮体は重力方向に運動するため、それが摂動となって渦の分裂が起こりやすい。反転時間を変えると、渦が分裂して凝縮体の外に飛び出す様子や、磁気遷移を起こした原子との相互作用により凝縮体が崩壊する様子もみられた。
また、渦糸まわりに軸対称な系で、量子数 4 の渦の分裂過程についても調べた。エネルギー散逸のない孤立系であっても、原子間相互作用の強さによっては渦の分裂を起こす。分裂の構造も単一ではなく、主に、渦糸周りに 2〜4 回対称な53

分裂が起こる。これらは凝縮体の粒子数と加える摂動の対称性を変えることによって制御可能であることがわかった。

回転下にある多孔質媒質中 He4 薄膜における新しいエネルギー散逸
東京大学大学院総合文化 物理簔口 友紀

物性研究所（久保田研）で最近完成された回転クライオスタットと、それを用いて新しく見出された、回転下における多孔質媒質中 He4 薄膜の新しいエネルギー散逸を紹介し、それについて解釈(*) を行った。
多孔質媒質中薄膜は、ジャングルジム上に吸着した膜と（ランダムネスを除けば）同等である。この薄膜は、捻り振子法のような動的測定で、２次元 He4 で起こるコステリッツ−サウレス（KT）転移と見られる超流動転移が観測され、実際、超流動オンセット温度 Tc で、超流動密度の大きな飛びと振子のエネルギーロスのピーク（KT ピーク）が現れる。これらでは薄膜に熱的に励起した点渦（２D 渦）の対が主要な役割を果たすと考えられている。一方で、比熱測定のような静的測定では、３次元 He4 で起こるλ転移が起こると考えられている。Tc は、一般にλ転移温度よりも高いと考えてよい。
さて、久保田研では、この系をはじめて回転させ、回転数に比例したエネルギー散逸のピークを、KT ピークのやや低温側で見出した。このピーク（回転ピーク）は、λ転移に伴って現れると考えることが可能であることを示した。すなわ
ち、回転によって、λ転移温度を境に量子渦糸（３D 渦）が現れ、２D 渦対は、３D 渦の流れの場にさらされてエネルギ
ー散逸ピークが低温側にシフトする、と考え得ることを示した。実際、定常流下の２D 渦対のエネルギー散逸ピークを別に測り、そのデータをもとに３D 渦のもとでの２D 渦対の散逸ピークを計算すると、回転ピークと非常に近いものを再現できる。但し、ピーク温度は非常に良く合うものの、ピーク値が一桁異なるということや、また薄膜の隙間構造が３D 渦に大きなピン止めポテンシャルを与えるにも関わらず、どうして容易に３D 渦が出現し得るか、など疑問点が残る。今後の課題としたい。
(*) M. Fukuda, M.K.. Zalalutdinov, V. Kovacik, T. Minoguchi, T. Obata, M. Kubota and E.B. Sonin, in preparation.

熱容量測定による 2 次元ヘリウム 3 の強相関効果の研究
東大・院理松本 洋介、辻 太輔、村川 智、秋里 英寿、神原 浩、福山 寛

グラファイト上に吸着したヘリウム(He)原子は理想的な 2 次元単原子層を形成する。最近、水素(HD)バイレイヤー上の2 次元 3He で低面密度の Fermi 流体相から 4/7 相と呼ばれる整合相への相転移が、Mott-Hubbard 型の量子局在転移として理解できるという主張がなされた[1]。我々は 4/7 相のごく近傍での系の性質を探るため、グラファイト表面に 4He を 1原子層プレコートした上に吸着した 2 次元 3He の熱容量を、低密度域から 4/7 相に至る広い範囲でこれまでにない細かい密度(ρ)ステップで測定した。
低密度域(1.39 ≤ ρ≤ 5.70 nm-2)で測定した熱容量は、充分低温で温度によく比例し、相互作用が 3He 準粒子有効質量m*に繰り込み可能な 正常 Fermi 流体 相であることが分かった。m*は密度の増加とともに 3He 原子質量の 8 倍まで、
4/7 相の密度(ρ4/7 ≈ 6.85 nm-2)に向かい発散的に増大する傾向を見せ、Mott - Hubbard 転移のシナリオを強く支持する結果となった。一方、ρ4/7 ごく近傍の高密度域(5.70 ≤ρ≤ 6.85 nm-2)では、スピン自由度に由来する交換相互作用程度の温度(T ≈ 1mK)に熱容量ピークが現れ、これが 30 mK 付近のなだらかなピークと共存することが分かった。この 2 つの熱容量ピークは、密度とともにその温度依存性や高さを変えながら 4/7 相の密度近傍まで共存し、空間的に相分離した単純な2 相共存モデルでは明らかに表現できない。
そこで我々は 4/7 相を half filled の Mott 局在相として捉え、これより少し低密度の領域はホール(零点空格子)をドープした Mott 局在相すなわち、系の自由度が零点空格子のホッピングによって記述できる 異常流体相 であるという新し54

い考えを提案している。異常流体相は一様相であり、従来の空間的に相分離しているとする考えとは大きく異なる。
[1] A. Casey, H. Patel, J. Nyéki, B. P. Cowan and J. Saunders, Phys. Rev. Lett. 90, 115301 (2003).

3He-4He 混合薄膜における fermion‐boson 相互作用の効果

早大理工

余越 伸彦

我々は、3He‐4He 混合薄膜における集団励起スペクトルに fermion‐boson 相互作用が及ぼす影響について調べている。
今回は超流動 4He 薄膜の上に浮かぶ 2 次元 3He について、4He の第 3 音波との相互作用を考慮にいれた Fröhlich 型の有効 Hamiltonian から出発する[1]。絶対零度の乱雑位相近似（RPA）の範囲で集団励起のスペクトルを数値的に求めた。
その結果 3He のゼロ音波と 4He の第 3 音波のスペクトルが近づくところで、二つのスペクトルの混成を見ることができた。

c / c Bq =C

S (q, )

1.4 ( RPA )c / cB q =0.8

c / c Bq =1.0

c / cB q =1.4

また、3He と 4He との非断熱的相互作用の効果を調べるため梯子近似で結節部分を計算した。その結果、結節部分が実軸に極を持つことがわかった。我々はこれを新し
い集団励起のスペクトルと考え、動的構造因子に RPA の範囲では得られないピークを見出した(右図)。さらに、この集団励起の Landau の f‐関数への寄与を計算し、4Heを介した 3He‐3He 相互作用の３乗に比例する補正を導出した。
これらの結果は、アルカリ原子を使った中性原子気体の 2 次元系にも適用できると0考えており、注目している。

20

40

60

80

( m/s )

[1] S. Kurihara, J. Phys. Soc. Jpn., 51, 3844 (1982).
[2] N. Yokoshi and S. Kurihara, Phys. Rev. B 68, 064501 (2003).

エアロジェル中の回転超流動ヘリウム３
京大院理 A、京大低物セ B、阪市大院理 C、東大物性研 D、 CRTBT-CNRSE
山下 穣 A、松原 明 AB、佐々木 豊 AB、石川 修六 C、片岡 祐己 D、
久保田 実 D、Yu. M. BunkovE、水崎 隆雄 AB
空孔率 98％のエアロジェル中の超流動ヘリウム３Ｂ相の回転 NMR 測定についての報告を行った。Ｂ相では NMR
spectrum が回転によって変化するのでそれから内部に生成した超流動速度場と常流動速度場の間の相対速度場の情報を得ることができる。回転変化は大きなヒステリシスを示し、エアロジェル内部に渦が入ったことを示した。渦はエアロジ
ェルの存在によって内部で強くピンされていて、内部に入るにも外に出るにも大きな相対速度場が必要なことがわかった。
渦が内部に入っていくときのメカニズムは臨界速度の温度依存性から、ギャップエネルギーで決まるような過程ではなくて、ピニング間の平均距離というようなエアロジェルの構造で決まる過程が推測されることを報告した。

55

3He 薄膜超流動の膜厚依存性

A 東工大理工、B 理研

斎藤 政通 A、池上 弘樹 B、椋田 秀和 B、河野 公俊 B

飽和蒸気圧下の超流動 3He 薄膜は、膜厚をパラメータとして制御できるため、秩序変数への系のサイズの影響を直接変化させることのできる研究対象である。我々は、くし型電極を用いることで、これまでにない自由度の高さで超流動 3He 薄膜を制御することを可能にし、0.2 ~ 7.2μm の膜厚範囲について、
超流動転移温度および臨界流の膜厚依存性の測定を行った。
その結果、臨界流の膜厚依存性から膜厚 0.4μm を境に振舞いが異なり、薄い領域では 2d /ξ(T ) に対し同一の傾向を示す
ことがわかった。この膜厚領域でのフィルムフローの散逸に、
サイズ効果による秩序変数の抑制の関与が考えられる。

エアロジェル中 3He 超流動相の安定性
大阪市大院理超低温物理学研究室

中川 久司、小原顕、矢野 英雄、石川 修六、畑徹

98%以上の高い空孔率を持つエアロジェルはこれまでの研究から超流動 3He に対して不純物散乱体として振舞うと考えられている[1]。我々はこれまで誰も手をつけていない低い空孔率を持つエアロジェル中での 3He 超流動相に対する不純物
散乱効果の解明を目的に NMR 法を用いた研究を行っている。
用いたエアロジェルは空孔率 97.5 %、バルクの隙間が無いようガラス容器内で直接成長させている。まずこれに液体
3He のみを入れ、温度は 0.4 mK から 100mK、磁場 28.4 mT, 圧力 1.3、2.1、3.2 MPa で cwNMR 測定を行った。共鳴

周波数の温度変化より得られた P-T 相図を下図に示す。(参考に純粋な超流動の相図を実線で示している。) 超流動転移温度：TCaero（●）はバルク液体に比べ大きく低下、2.1、3.2 MPa では冷
却時 AB 相転移：TABaero（○）が観測され、昇温時 B 相は TCaero まで観測された。また 98%のもの[1]と比べ、TCaer は更に低下、A 的な相の領域がより抑制されている。一方、このとき非常に大きなエアロジェル表
面の 3He 固体層の影響が観測された。
次に 3He 固体層の影響を取り除くために 2.5 層分の 4He を入れ、圧力
3.2 MPa の液体 3He において cwNMR 測定を行った。観測した磁化の大きさは、2 mK で 4He が無い場合の２分の１に減少したが、固体 3He 磁化が観測されたことから、実際にはすべての 3He 固体層は 4He に置き換
わっていない。このとき観測された TCaero：■、TABaero：□を右下図に示す。冷却時、A 的な相、B 相の２相共存状態を経て AB 転移が起こった。AB 転移温度は、A 的な相が消失した温度とした。このような共存状
態は 4He が無い場合では観測されていない。また 3He だけの場合より
TCaero 、TABaero が上昇した。以上の結果は 4He を入れたことでエアロジェル表面の 3He 固体層の多くが 4He に置き換わったために磁気的な散乱体が減少したことが原因である考えている。
一方、我々は同時に中性子散乱や小角 X 線散乱によりエアロジェルの内部構造解析を行い、その結果エアロジェルにはフラクタル次元や空孔率に依存して構造に周期性があることが分かった。
56

今後の課題としては特に AB 共存状態に注目し超流動性の安定性がエアロジェルの内部構造とどのような関係があるのかを調べていくことである。
[1] G.Gervais et al , Phys.Rev.B 66 054528 (2002)

エアロジェル中の超流動 3He における流体力学的音波
広大総合科

東谷 誠二、三浦 真毅、山本 幹雄、永井 克彦

エアロジェルは、シリカの鎖状高分子が網目状のネットワークを形成している多孔質物質で、その空孔率は 90％を超える。エアロジェル中に液体 3He を導入すると、結果得られる混合系は、不純物を含む p 波 BCS 超流動体と見ることができる。我々は、この系を伝搬する流体力学的音波について、二流体理論に基づく考察を行った。エアロジェル中の超流動
3He では、不純物散乱を介して、液体とエアロジェルが運動量を交換する。このため、常流動成分とエアロジェルとの間に摩擦が働くと考えられる。エアロジェルに作用する摩擦力密度は、と書けるであろう。ただし、

ρn は常流動密度、vn は常流動速度、va はエアロジェルの局所速度、τf は摩擦を特徴づける緩和時間である。摩擦 F によってカップルしたエアロジェルと超流動 3He との連立運動方程式を解くことで、この系の流体力学的音波の分散関係を求めることができる。
研究会では、焼結銀中に組み込まれたエアロジェル-超流動 3He 系で観測される第四音波の Q 値の計算結果を報告した。
この系の特徴は、エアロジェルが焼結銀に固定されることである。すなわち、va= 0 となる。このことを考慮すると、上述の二流体理論から、となることが示される。ここで、ρs は超流動密度、ωは第四音波の振動数である。この結果は、粘性係数ηに依らない。
つまり、エアロジェル中での第四音波の吸収は、エアロジェルとの摩擦に支配される。このことは、純粋 3He の場合と本質的に異なる点である。
二流体理論では、ρs やτf は現象論的なパラメタとして導入される。これらを決めるには微視的な理論が必要である。
研究会では、エアロジェルをランダムに分布した不純物とモデル化した場合の、ρs、η、τf の温度依存性を数値計算した結果についても紹介した。

超流動 3He における横波音響インピーダンス
広大総合科、先端研山本 幹雄、三浦 真毅、東谷 誠二、永井 克彦

超流動 3He をはじめとする異方的超流体では、境界散乱により界面近傍の秩序状態はバルクのそれとは著しく異なるものと考えられている。音響インピーダンスには、境界近傍の情報が大きく影響すると考えられ、界面近傍の状態を調べる
プローブとしても期待される。壁表面における乱雑な散乱によって生成する対励起の効果を議論するためには、壁における散乱の様子をあらわに評価する必要がある。我々のグループでは、散乱行列 SKQ に境界散乱の様子を取り込んだ準古典
的境界散乱理論 ”Random S-matrix model（RSM）”、を提案しており、平衡状態を記述する理論的手法をすでに得ている。今回は、z 軸に垂直な壁が x 方向に速度 u =dR(t)/dt で振動する系を考え、時間に依存する境界効果を記述する RSM
拡張理論を提案した。壁による散乱準粒子は、壁と平衡状態にあるという境界条件を課すと、速度 u = dR(t)/dt で壁が振動する効果は、散乱行列 SKQ に壁の変位 R(t) に依存した変換 e (K−Q)R(t)SKQ を施すことにより取り込まれることになる。
i57

結局、壁の駆動の効果は、表面自己エネルギーを評価することにより記述できる。W は、壁による散乱の様子を現すパラメーターで、W = 0 が鏡面散乱、W = 1 が散漫
散乱極限に対応する。P 波 3 重項状態では、第 1 項は、対角項補正、第 2 項は非対角項補正になる。第 2 項の評価を行え
ば、対振幅の揺らぎの効果も議論可能である。今回は簡単のため、第 1 項のみを評価し、秩序振幅に空間変動のない ABM
状態を仮定して、音響インピーダンスの周波数依存性及び温度依存性の計算結果を紹介した。

強磁場下における超流動 3He-A1 相のスピン緩和
Rutgers 大、東大物性研＊枡富 龍一、木村 幸太＊、山口 明＊、石本 英彦＊、小島 東生
超流動 3He-A1 相は凝縮対の核磁気モーメントが静磁場と同じ方向を向いているという特徴がある。この相においてRutgers 大学小島研究室で磁気噴水効果を利用したスピン密度緩和の実験が行われてきた[1]。この実験によると Tc1（常流動相と A1 相との移転点）と Tc2（A1 相と A2 相との移転点）のほぼ中心の温度で緩和時間に不連続な飛びが観測されている。この原因はセルの構造上存在する界面（常流動相と A1 相もしくは A1 相と A2 相）の影響が示唆されている。今回、
東大物性研石本研究室の大型希釈冷凍機を用い、セル内の全て 3He を A1 相にし、界面の影響を無くした状態で緩和時間の測定を行う。さらに高磁場での測定を目的として実験を開始した。圧力 17bar、静磁場 5Tesla の条件下で緩和時間の温度依存性を測定した結果、不連続な飛びは観測されなかった。今後、圧力、静磁場を変化させ測定を行う予定である。
[1] S. T. Lu et al., Phys. Rev. Lett. 62 1639 (1989).

グラファイト基板上の He 吸着膜のスリップ現象
電気通信大学、名古屋大学*
細見 斉子、檜枝 光憲*、鈴木 勝
私たちの研究室では、ヘクトライト基板上の He 膜の摩擦力が低温で減少し、膜が基板に対してスリップする現象を見出した[1]。今回、グラファイト基板上の 4He 吸着膜のスリップを水晶マイクロバランス（QCM）法により測定した。測定の結果、膜厚が 4 層以下の面密度においてグラファイト基板上の 4He 膜がスリップを起こす現象を観測した。図に超流動転移温度 Tc とスリップ開始温度 Ts を面密度の関数として示す。QCM 法により測定した Tc はねじれ振り子により測定された

Tc とほぼ等しい[2]。Tc は面密度の増加と共に高温側へ移動する。一方、スリップは He 膜が不活性な面密度で、温度 Ts 以下の低温で起きる。
一般に固相膜は液相膜に比べて摩擦力が小さい。スリップ現象は、低温
図 1: 超流動開始温度 Tc（黒塗りの記号）とスリップ

で膜の状態が液相から固相的な状態へと変化することにより起きると開始温度 Ts（白抜きの記号）の面密度による変化．十

説明できる。スリップ開始温度 Ts は面密度の増加と共に低温側へ移動

字の記号はねじれ振り子による Tc の観測結果 ．点線
は層の完結を表す．

する。さらに、4He の膜厚が 4 層以上の面密度でも、基板の振れ幅を大[2]きくすると、超流動転移した膜の下層の不活性膜が基板に対し滑るという現象も観測した。

58

[1] M．Hieda，T．Nishino，M．Suzuki，N．Wada，and K．Torii, Phys．Rev．Lett．85，5142 (2000).
[2] P. A. Crowell and J. D. Reppy, Phys. Rev. B 53, 2701 (1997).

３次元メゾ多孔体中のヘリウム４の超流動
名大院理

山田 智也、松下 雄樹、戸田 亮、浅野 良太、檜枝 光憲、松下 琢、和田 信雄

我々は三次元的につながった 4He 薄膜における超流動転移の三次元的性質を調べる事ために、孔径 27Å の細孔が規則的に三次元的につながっているメゾ多孔体 HMM-2 中に吸着した 4He をねじれ振り子による超流動の測定により研究してきた。
4

He 薄膜の超流動は、約 1.3 層以上で超流動転移が観測され、吸着量 n の増加に伴いオンセット温度 T0 は増加していく。

同じ基盤を使った共同実験者による比熱測定(P10)では超流動オンセット温度 T0 にピークが観測されており、細孔中の超流動は三次元的性質を示しているといえる。
±

約 1.5 層以下の吸着量で超流動密度ρs は特に明確な超流動オンセットを示し、T0 近傍での温度依存性はρs ∝ (T0 − T ) 0.8 0.1であった。これは KT 転移のρs のジャンプや他の三次元多孔体で見られた有限サイズの KT 転移の温度依存性とは異なっており、超流動転移において KT 転移以外の機構を考える必要がある事を示している。また、ρs の低温での温度変化は[ρs(T=0) −ρs ] ∝ T 1.7 と表せた。低温ではρs (T=0) −ρs に T +1 に比例する d 次元のフォノン励起の寄与が現れるとd考えられているが、今回の結果はそれとは異なっている。今後、より低い温度で測定を行いフォノン励起の寄与の項が現れるかどうかを確認する必要がある。
また、H2 で約一層分基盤をコートしその上に 4He を吸着させ超流動を観測し H2 コートが超流動に与える影響について調べた。その結果、吸着量のオンセット nc が約 0.6 層まで減少した。これは H2 コートによって基盤のポテンシャルが減少したためと考えられる。一方、T0 の n − nc に対する依存、ρs の温度依存については違いが見られなかった。これは超流動の性質自体には H2 コートの影響が無い事を示している。
超流動の性質１．超流動の３次元性：比熱のピーク温度 Tc と T0 が一致
２．ρs の温度依存：形状が KT の特徴を持たず
3D-BEC に近い温度依存性を示している
低温側では [ρs(0)−ρs(T) ] ∝ T 1.7
３．T0 の吸着量依存： T0 のオンセットでの臨界指数 w =1.2±0.2
他の基盤の例 (w = 1.6 ~ 1.8)に比べ小さい
４．H2 コートの影響： nc の大幅な減少

T0 の吸着量依存、ρs の温度依存は変化無し

超低温 X 線測定
金沢大学理学部

鈴木 治彦、薛 芸、浅田 誠司、細道 晶子、山内 力也

3

He-4He 希釈冷凍機を用いたＸ線回折装置を用いて種々の物質について測定している。単に結晶構造の測定だけでなく格子定数の温度変化、反射線強度、および半値巾の温度変化などは興味深い振る舞いを示している。今回はその中で MgB2についての結果を報告する。MgB2 の超伝導転移温度は 39K である。反射線強度が転移点近傍でピークを作る。反射線強59

度は Debye-Waller 因子により格子振動と密接に関係している。従ってこの結果は MgB2 が Phonon による超伝導である
ことをサポートした結果である。一方格子定数は低温で負の熱膨張係数を示す。しかしこの負の熱膨張は MgB2 の特徴と言うよりは多くの物質において見られる普遍的な現象のようである。我々がこの装置を用いて測定した殆ど全ての物質、
PrPtBi, CeB6, Ce0.75La0.25B6, GdB6 そして MgB2 において観測されている。普遍的な理論が必要である。

超低温度ＭＲＩ法とその応用
京都大学 低温物質科学研究センター、大学院理学研究科 物理学第一教室
佐々木 豊(*)、田中 孝佳、伊東 英昭、水崎 隆雄
京都大学において開発を続けている、超低温度 MRI 法の現状について報告した。ライデンクライオジェニックス製大型希釈冷凍機関連のトラブルに長年苦しんできたが、ようやく超低温度 MRI 装置全体として稼動する段階に到達した。
この装置はパワフルな希釈冷凍機を利用した 80 モルの核断熱消磁冷凍機と、その 8T 断熱消磁用マグネットの漏れ磁場と干渉せぬように設計された 1T 高均一度ヘルムホルツ型回転マグネット、および最大 1T/m の 3 軸磁場勾配マグネットからなる。12 月より開始した冷却で、この実験装置としては初めて固体ヘリウム３の U2D2 相のシグナルを観測したことを報告した。まだプレリミナリーな結果しか出ていないが、超流動ヘリウム３中で U2D2 ヘリウム３結晶を成長・融解させたときの MRI 画像を公開した。

毎秒６回転の高速回転希釈冷凍機
東京大学物性研究所
久保田研究室田沼 厳美、小幡 利顕、五十嵐 武、高橋 健、久保田 実

超流動の研究にとって重要な量子渦の振る舞いは回転により制御することが出来る。我々は回転条件下での量子渦と薄膜超流動の関係などを研究している。回転下で多孔質体に吸着したヘリウム薄膜のねじれ振り子実験を行うと、回転励起
される 3 次元渦に起因したエネルギー散逸が観測される。
我々は柏キャンパスにおいて世界最速の回転稀釈冷凍機を開発した。この回転冷凍機は大きく４つの構成要素に分かれている。回転駆動モーター、回転計測器とそれを搭載するラック、回転結合部、希釈冷凍機本体である。回転駆動モータ
ーは PID 制御により 10-5 程度の安定度を達成し、毎秒 10 回転まで駆動できるものを使用している。ラックは硬質プラス
チックシートを巻くことで円筒対称の形にして空気抵抗を減らした。回転結合部には特製のバイトンチューブを用いることにより回転下での振動を除去することに成功した。希釈冷凍機は循環ラインを減らし熱的な振動を除去するために、自作の Joule-Thomson 予冷タイプのものを使用している。
現在、毎秒６回転までの高速回転で冷凍機温度を長時間保つことに成功している。研究会では高速回転冷凍機の立ち上の時に装置の各部位に施した工夫について発表した。

60

Viscosity measurements of highly polarized liquid 3He -4He mixturea 理化学研究所、bUniversity of Florida, cUniversity of Massachusetts Amherst

秋元 彦太 a,b,c, J. S . Xiab, D. Candelac, W. Mullinc, D. Adamsb, N. Sullivanb
スピン偏極した 150ppm 3He-4He 混合液の粘性係数測定の実験を紹介した。希薄な 3He-4He 混合液は弱く相互作用したフェルミ液体のモデルシステムとして知られ、多くの興味を集め、さまざまな測定がなされてきた。スピン偏極した体系はこの体系のスピン縮退を解き、新たな自由度をあたえ、輸送係数にとくに大きな変化を及ぼす。粘性係数の測定はバ
イブレーティングワイヤーを用い、１テスラから 15 テスラの磁場、１mK から 200mK の温度領域で行った。１テスラ
ではスピン偏極は小さく、測定された粘性係数は、スピン偏極のない場合とかわらないが、磁場の印加により粘性係数は増大、とくに低温ほどその傾向は大きくなり、15 テスラ、２mK のもと（99％以上のスピン偏極）では、100 倍以上の大きくなった。最後に２体の相互作用にもとづく粘性係数の計算値と、測定された粘性係数を比較、それらはよい一致をすることを示した。

理化学研究所ナノサイエンス研究棟低温実験室の紹介
理化学研究所

秋元 彦太、河野 公俊、青柳 克信

理化学研究所は、"ナノ"をテーマに研究者が分野横断的に研究活動を行い、新たな研究フィールドを切り拓いていくことを目的として、ナノサイエンス研究プログラムを、2002 年 12 月よりスタートしました。「ナノサイエンス実験棟」は、プログラムを実施する中核拠点として建設され、原子操作レベルの実験が可能な実験環境条件（クリーンルーム（１室）、
除振、電磁シールド対策を施した 13 の個別の実験室群、通常の実験のための一般実験室（５室）、化学薬品を扱うケミ
カルルーム（２室）と低温実験室（１室））を備え、ナノサイエンスの研究の拠点となっています。現在、研究テーマにもとづき 1８のサブチームが、ナノサイエンス棟で研究を進めています。
低温実験室は広さ約 500m2 で、10 の大型冷凍装置を設置できます。冷凍機は歩行フロアーの振動を避けるため地楷から立てられたピラー、および防振台の上に設置され、電気、磁気によるノイズの混入をさけるため、シールドルーム及びシールドボックスで、外界から遮断されます。現在、低温実験室は３つのサブチームが５つの研究課題を持ち研究を進めている。

反強四重極子秩序状態における PrPb3 の核磁性
金沢大 A、理研 B、九州工業大 C
阿部 聡 A、高橋 大輔 B、吉田 潤 A、松本 宏一 A、鈴木 治彦 A、北井 哲生 C
PrPb3 は 0.4K で反強四重極子秩序転移(AntiFerro Quadruple Ordering :AFQO)を起こすが、電子基底状態が非磁性Γ3 二重項であり、Hyperfine 相
互作用による Pr 増強核磁性が期待される。また AFQO 状態でΓ3 二重項は
2 つの一重項に分裂し、四重極子モーメントの符号によって基底状態が異なるため、AFQO 状態の 2 つの副格子では異なる増強因子をもつ。今回、静磁化測定を 6.21[mT]および 0.94[mT]の外部磁場を[100]および[110]方向へ印加し最低温度 0.2[mK]まで行なった。PrPb3 試料は熱処理を行うことにより鉛不純物による超伝導を示さないものを使用した。図に静磁化から求めた帯磁率(M/H)の測定結果を示す。帯磁率の原点は Van-Vleck 帯磁率である。
10mK 以上では Curie-Weiss 則に従い、有効磁気モーメントから増強因子61

は 1+K~30 となる。また約 5[mK]においていずれも帯磁率にピークが現れ、AFQO 状態での増強核磁気モーメントの反強磁性転移を示すものと考えられる。点線は Ishii らによる AFQO 状態での帯磁率の計算結果であり、ピークより低温側で実験結果とずれがあるが、転移温度などは良く一致している。

2 層系量子ホール状態での面内磁場に対する電流方向による伝導率変化
東北大学理学研究科

岩田 一樹

量子 Hall 効果は 2 次元電子系特有の現象であり、2 層系とは 2 次元電子系を 2 枚近接させた系のことである。この系では 2 層間のトンネリングにより 1 層系にはない多くの興味深い現象が観測されている。本研究では、伝導率の振る舞いが面内磁場と試料に流す電流方向のなす角度によって大きな違いがあることが観測された。
この現象は電子密度、電子密度差によらずフィリングが 2 より小さく縦抵抗が落ちきっていない場合に観測された。
本実験の測定方法は試料自体を 2 軸回転させるので試料の成長過程などによる試料の異方性を観測することはない。従って、面内磁場と電流方向による異方性だと考えられる。
このような現象が観測される原因については不明な点が多いが、電子密度によらず同じ面内磁場の大きさのときに異方性が最大となることから整合-非整合相転移との関連が考えられる。この点については今後活性化エネルギーの測定を行う
ことで解明していく。
また、抵抗が 0 に近いときに観測されないことから面内磁場が存在した場合の 2 次元系での電子輸送に対する理解を深めるために重要な現象ではないかと期待している。

２層系ν＝１量子ホール状態整合非整合相転移に伴う磁気抵抗極小の分離
東北大学大学院理学研究科

古住 信介

半導体界面で形成される２次元電子面は、量子ホール効果の舞台である。低温、強磁場下でホール抵抗は量子化値をとり、磁気抵抗はほぼゼロになる。２次元電子面を２枚重ねた２層系では、新たに層間の相互作用が加わり、１層系に比べより豊かな物理を見せてくれる。２層系ν＝１量子ホール状態では、面内磁場を加えると励起エネルギーが急激に減少していき、その後ほぼ一定となる変化を示す。これは整合非整合（CIC）相転移によると考えられている。今回、CIC 相転移点付近での磁気抵抗の極小部分が２つに分裂することが観測された。その二つの極小の振る舞いを調べ、二つの極小はそれぞれ整合相で安定な領域と、非整合相で安定な領域に対応していることがわかった。分裂した極小にはさまれた「コブ」は、整合相から非整合相に相転移するとき量子ホール状態が不安定になる領域が存在することを表している。この振る舞いは、今実験で用いたトンネリングギャップ 33Ｋの試料でのみ観測されている。

S =1 カゴメ格子有機反強磁性体の量子磁性
名大院理

浜口 伸子、後藤田 朋孝、釘宮 義和、松田 直子、松下 琢、和田 信雄、藤田 渉、阿波賀 邦夫

物質中の磁性原子が持つ磁気モーメント（以下スピンと呼ぶ）は、反強磁性相互作用が働いていても、そのスピン空間
配置が特殊である場合、Néel 転移が妨げられ、スピンがフラストレートする可能性がある。カゴメ格子有機反強磁性体
m-MPYNN･BF4 は、カゴメ格子を組む S = 1 のダイマー間に反強磁性相互作用(~ 3 K)が働くため、そのようなスピンフラストレーションが期待される物質である。これまで零磁場の交流帯磁率が T < 0.43 K で急激にゼロに落ち込むことから、
62

スピンギャップを伴う非磁性の量子基底状態をもつことが確認されている。今回、磁場中で交流帯磁率と比熱を測定する
ことにより、この２次元量子磁性体の磁場中の基底状態を調べた。最低温度(70mK)における交流帯磁率を磁場に対して積分することにより磁化曲線を得た。この M-H 曲線はゼロ磁場のスピンギャップに対応する磁化 0、全磁化の 1/2 および3/4 の磁化において磁化 plateau（磁場に依存しない磁化領域）を示した。これは、S = 1 の２次元カゴメ格子の磁化曲線
は 1/3 plateau をもつという理論の予測と異なっており、格子歪みによる相互作用の分布の可能性、もしくは多体交換相
互作用や次近接相互作用が働いている可能性が考えられる。

３次元フェルミ液体の輸送係数−酸化物超伝導体の理論−
日本大学量子科学研究所

三沢 節夫

銅酸化物超伝導体のノーマル状態における電気抵抗・比熱・帯磁率などの温度変化の異常は、超伝導の発見以来、永年の謎であった。電気抵抗は転移点から 1000Ｋまでの広い範囲でほぼ温度に線形に振る舞い、比熱係数・帯磁率にはある温度でなだらかな極大が現れる。また、スピン・ギャップとか擬ギャップが現れると言われている。これらの異常性の故に、この系は異常金属、非フェルミ液体、あるいはスピノン・ホロン分離系と呼ばれてきた。既存の全ての理論は、系の準粒子が２次元のフェルミ粒子であることを出発点とするが、このモデルでは上記の異常を統一的に説明することができない。
我々は、この系は異常が一切ない Landau が提唱した通りの３次元の(異方的)フェルミ液体であることを証明した。先ず、比熱係数と帯磁率に現れる極大は２次元のフェルミ液体では全く説明することができない。実験データは３次元のフェルミ液体効果による T2 ln T の変動を正確に再現している。電気抵抗は、３次元のフェルミ液体効果により対数的依存性のエネルギーをもつ準粒子が不純物散乱をすることにより T2lnT の変動が生まれる。これにクーロン散乱による T2 項を加えても T2 lnT 依存性は変わらない。この電気抵抗の T2 lnT 依存性は全ての典型的な酸化物超伝導体の実験データを説明するだけでなく、元来、３次元である他の典型物質(Ce Al3､Zr Zn2､MnSi など)のデータを広い温度範囲で再現している(Kadowaki-Woods 則の破綻)。このようにして、３次元フェルミ液体モデルは、この系の全ての異常を統一的に説明することができた。２次元フェルミオン系に基ずく今までの理論は全て改変を迫られている。

ナノギャップ電極による C60 ナノクリスタルの電気伝導測定
理化学研究所 1、東京工業大学 2

渡辺 英一郎 1,2、 塚越 一仁 1、青柳 克信 1,2

ナノギャップ電極（電極間隔：5 nm – 100 nm）を利用して測定した C60 ナノクリスタル膜の電気伝導測定を紹介した。
真空蒸着により作製した C60 膜はナノスケールの C60 クリスタル（直径数十 nm）で構成され、AFM によりクリスタル界面が明瞭に観測される。ナノクリスタルサイズより小さな電極間隔を有するナノギャップ電極は従来の素子構造では観測困難なナノクリスタル間の伝導を明確化した。電極間隔が 10 nm 以上の素子では室温・低温ともに伝導は認められず、電極間隔 10 nm 以下の素子でのみ 4.2 K でクーロンブロッケイド効果を観測したことから 10 nm 程度の C60 ナノクリスタ
ルがアイランドとして伝導に寄与していることを示した。

重い電子系 CeRu2Si2 の超低温における量子臨界状態の可能性
理研 A、金沢大 B、Kazan State Univ.C、阪大院 D
高橋

大輔 A、阿部聡 B、D. A. TayurskiiC、松本

宏一 B、鈴木 治彦 B、大貫 淳睦 D

CeRu2Si2 は TK =20K、電子比熱係数 γ= 350mJ/K2mol の典型的重い電子系物質であり、かつ TK 以下のフェルミ流体(FL)状態においても、3 つの非整合短距離反強磁性的相関が存在し、かつ、非常に小さな強度ではあるが、強磁性相関の63

存在も示唆されている。これらのは、より低温において磁気秩序状態を形成する可能性を示唆するが、現在のところ極低温領域までの測定では磁気的秩序の報告はなく、基底状態は長らく議論がなされてきた。
我々は、CeRu2Si2 の磁気的基底状態に注目し、超低温、超低磁場下において、交流帯磁率および静磁化の同時測定を行なった。その結果、T<50mK の温度領域で交流帯磁率、静磁化共に Curie 則に従った変化、より低温において、交流帯磁率に磁場依存性を持つピークを観測した。また、交流帯磁率にピークを持つ磁場の範囲において、静磁化に飽和を観測した。また、交流帯磁率にピークをもつ 0.20~0.94mT の印加磁場において、ユニークな Scaling 則が成立する。
これらの測定結果は、これまで報告されていた TK 以下の FL 状態とは明らかに異なる。現在我々はこれらの結果が、反強磁性相関と強磁性相関の拮抗により磁場によって制御される CeRu2Si2 の量子臨界現象であると考えている。

不整合電荷密度波の集団励起による熱電特性の解析
早稲田大学理工学部物理学科

吉元 広行 栗原 進

様々な導体における熱電特性の研究がこれまで長年に渡りなされてきている。熱起電力の研究は近年、廃熱を電気に変えるクリーンなエネルギー源として、実用化の観点からも関心を集めている。本研究においては集団励起による熱電の輸送特性について、とくに電荷密度波について解析した。モデルは Frörich ハミルトニアンを用い、線型応答により熱起電力および熱伝導度の集団励起の影響を解析した。ただし準粒子およびノーマルフォノンの影響は無視し、励起の減衰は密度波の位相モードおよび振幅モードの二つの集団励起による非線形相互作用のみによるものとした。この結果熱起電力については、熱流および電流の演算子の相関関数が電気伝導度と同じ温度依存性を持つこと結果となった。これから熱起電力は温度に逆比例する結果となった。また熱伝導度については電子による寄与とフォノンによる寄与がともに、位相モード、振幅モードの生成、消滅のプロセスから計算され結果として同じ温度依存性を持つことが分かった。この温度依存性については、振幅モードのギャップより大きな値のでは一定値にむかい、またこれより十分に低温では指数関数的に小さな値をとる結果となった。

ESR を用いた 2 次元偏極原子状水素の研究
京都大学 低温物質科学研究センター、京都大学 大学院理学研究科(A)、理化学研究所(B)松原 明、石田 晋太郎(A)、能藤 久幸(A)、福田 昭(B)、水崎 隆雄(A)我々は ESR を用いた超流動ヘリウム膜上に吸着された 2 次元偏極原子状水素(H↓)の検出とその物性測定を目的に研究を行っている。これまで、福田らによって曲率半径 6cm の Fabri-Perot 型のミラー共鳴器と InSb 検出器を用いたホモダ
イン方式およびアクアダックボロメータでの検出を行ってきたが、吸着された水素の信号を観測するには至っていない。
おもな原因としては、磁場の不均一度と検出器の感度不足があげられる。磁場の不均一度に関しては、ミラー共鳴器の曲率半径が大きいため、共鳴器で検出される bulk 中の H↓の信号の線幅が広くなり、表面に吸着された H↓の信号が隠れてしまう。また、検出器の感度に関しては InSb によるホモダインでは室温でのノイズのため、S/N 比があがらず、表面に吸着されていると思われる個数の H↓を検出できるだけの感度がない。
そこで我々は、(1)ミラー共鳴器の曲率半径を 2cm とし、磁場の均一度のよい領域のみの信号を捕らえる、(2)電波天文学でよく用いられている SIS ミキサーと低温低雑音 HEMT アンプを用いたヘテロダイン方式を用いて、感度と S/N 比の向上を目指す、こととした。これまでのテストの結果、ミラー共鳴器の曲率半径を小さくすることで、これまで得られていた信号の線幅が 4 Gauss から 0.1Gauss まで細くなっている。一方 SIS ミキサーを用いたテストは、まだ始まったばかりであり、今後本格的なテスト行って、感度の向上を目指す。

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核整列固体 3He における超音波測定
京大院理 A 、京大低物セ B

佐々木 聡 A 、高木 大輔 A 、佐々木 豊 AB、水崎 隆雄 AB

核整列固体 3He における多体交換相互作用の微視的機構を解明するため、融解圧上の核整列固体 3He の単結晶（U2D2相では単磁区）に対し、パルス・エコー法を用い 5MHz から 60MHz までの周波数帯で、縦波及び横波超音波の音速変化と減衰に関する温度依存及び磁場依存の実験結果について報告した。音速変化に関して具体的には、磁場一定（約 0.03 T）の下での温度依存（0.5mK からＴN）がマグノン励起による T ４依存を持つこと、また温度一定（約 0.5 mK）の下での磁場依存（約 0.4 T 以下）がゼーマンエネルギーによる H ２依存を持ち、U2D2 相から高磁場の CNAF 相（Canted Normal
Anti Ferro）への転移時に音速の大きな飛びがあることを報告した。内部エネルギーのマグノンが寄与する項は、多体交換モデルによって交換パラメータを使って記述される。従って、U2D2 相において実験から得られたスピン波速度に関す
るグルナイゼン定数と、磁化率χに関するグルナイゼン定数を、理論から得られたグルナイゼン定数と結びつけ、多体交換モデルの検証を試みた。
また超音波減衰に関しては、U2D2 相においてその微視的機構を磁気的面欠陥によるマグノンの散乱モデルによって説明
し、減衰の周波数がω２依存を持ち、温度依存が T ４で表されることを示し、実験結果と比較した。今後核スピン構造の異なる CNAF 相において超音波減衰の温度依存を測定し、U2D2 相での結果と比較してこのモデルのより詳しい検証を試みたい。

音響放射圧で駆動する 4He 結晶の異方的表面運動の可視化
東京工業大学理工学研究科物性物理
小笠 原太、木村 誠一郎、多々良 辰哉、阿部 陽香、野村 竜司、奥田 雄一
超音波を用いることによって 4He 結晶を自由に成長、融解、核生成できることを見出した。これは音響放射圧によるものと考えている。放射圧はフォノンが表面で反射したとき、その運動量が表面に渡されて受ける力と考えることが出来る。
この放射圧を用いれば結晶表面を簡単に制御して大変形させることが可能となり、量子界面の異方的運動を調べることが出来た。実験は我々が保有する窓付きの希釈冷凍機で行い、低温部分を直接高速カメラで撮影することによって行った。
超音波を微斜面に照射することによって成長した結晶表面の盛り上がりの頂上部分は平らになっておりファセットが出現した。これはラフな結晶表面においては見られず、異方性の大きい微斜面に特有の現象であった。超音波を止めると、
まずファセットが非常に速く消滅した（1msec 後）。その後に残された針状にとがった構造はすぐには消滅せず、非常にゆっくりと緩和する様子が見られた（数 100msec）。このような針状の構造は表面エネルギーが大きいにもかかわらず、
なぜ急速に消滅せずに安定に長時間観測出来たのかは分かっていない。この過程で結晶表面は最大 1m/sec という高速で移動していることから、超流動流や量子渦がこの構造の安定化に関わっているのではと考えている。

量子固体 4He 中の負結晶のダイナミクス
東京工業大学理工学研究科物性物理米山 圭一、宮下 渉、西山 努、野村 竜司、奥田 雄一
我々は低温で非常に大きな結晶成長係数を持つ 4He 結晶中で負結晶がどのように振舞うかに興味を持った。hcp 固体 4He は温度を下げていくにしたがって c-facet（TR1 = 1.23 K）、a-facet（TR2 = 0.95 K）が出現することが知られているが、これらのラフニング転移が負結晶の形態と運動に与える影響を調べた。
65

bcc 固体ではラフニング温度より高温であるために負結晶の形は球形であった。負結晶は重力を駆動力として真上に上昇して行った。その形態にも運動にも全く異方性は無かった。hcp 相のラフニング温度以下ではその形態が一変した。上面にはファセットが現われ、下面には滑らかな曲面が現われた。負結晶の運動に伴って、必然的に上面は融解し下面は結晶化するわけであるが、上面では移動速度の遅いファセット面が広がり下面では移動速度の速いラフ面が広がったと考えられる。言わば結晶の成長形と融解系を上下に半分ずつくっ付けたような形であり、負結晶の運動様式と結びついたものである。またこのとき負結晶は真上には上昇せず、このファセットに平行な斜め上方に移動して行った。ファセット面は非常に易動度が小さいので、負結晶の形態と運動は異方的なものとなった。負結晶の移動速度の温度依存性も測定したが、0.9 K 以下で上昇速度が減少することが分かった。これは a- facet が側面に出現したためであると考えられる。温度を下げるにしたがって負結晶の形態と運動が逐次的に異方性を増していく様子が観測できた。

液体ヘリウム上の量子ビット 〜現状と展望〜
理化学研究所福田 昭、椋田 秀和、秋元 彦太、河野 公俊

ヘリウム液面上の２次元電子は、液面に垂直方向に水素原子同様の Rydberg 状態を形成する。その基底状態と第一励起状態を用いて、量子ビットを作成しようという魅力的かつ挑戦的な提案がなされている。この系では、10mK 程度の十分低温で電子と外界（液体ヘリウム表面の素励起であるリプロン）との結合が弱く、十分長いコヒーレンス時間を持つという特長がある。本研究では、まず基底状態と第一励起状態のエネルギー差に相当する約 130GHz 程度のマイクロ波を用いて、量子ビットを制御し、量子計算に応用することを目標とする。
現在、液体ヘリウム４を用いて、２次元電子のマイクロ波吸収を調べるために、希釈冷凍機の建設及び測定セルの準備を行っている。２次元電子のマイクロ波吸収の実験では、遷移周波数から２次元電子の押さえつけ電場依存性、線幅から緩和に関する情報がそれぞれ期待できる。マイクロ波ソースとしてガン・ダイオード及び後進行波管を、導波路として誘電体導波路を、検出器として InSb ボロメタをそれぞれ導入した。現在、測定セルを 10mK 程度の極低温まで冷却し、２次元電子系の作成に成功し、マイクロ波吸収信号を探索中である。さらに、液体ヘリウム上の単電子を量子ビットとして読み出すための単電子トランジスタを開発し、上記の実験と合わせて量子計算への応用の道を模索する予定である。

高速回転希釈冷凍機を用いた多連結ヘリウム薄膜のねじれ振り子実験
東大物性研 久保田研究室

小幡 利顕、田沼 厳美、五十嵐 武、福田 宗之 1、

V.コバチェック 2、M.ザラルトディノフ 3、簔口 友紀 4、E.B.ソーニン 5、久保田 実（現所属 1:日立製作所、2:神津精機、3:コーネル大、4:東大総合文化、5:ヘブライ大）4He 薄膜はサブモノレイヤー以下の薄膜でも超流動を示す興味ある物質である。孔径のそろった多孔質ガラス表面に吸着した 4He 薄膜は、薄膜としての性質と多孔質体の構造に起因した多重連結性がその超流動渦状態に影響を与える。
我々は柏キャンパスにおいて新たに世界に例のない高速回転冷凍機を建設し、最速 4.5 回転までの回転速度でねじれ振り子実験を行うことに成功した。ねじれ振り子セルは多孔質体の孔径が 1μm、10μm の２つを用意し、孔径の違いによる渦状態の変化を調べようと試みた。
毎秒 1 回転以下の低速回転では両者に共通して回転速度に比例するエネルギー散逸ピークを観測した。これは回転によって 3 次元渦糸が励起されることを示している(参照 1)。孔径 10μm セルに関してはこれ以上の高速回転下でエネルギー
散逸ピークの回転依存性が変化することを観測した。この変化は高速回転下における孔径が 10μm のセルでは回転励起される 3 次元渦の構造に何かしらの変化が生じていることを示している。研究会では、これらの実験結果と解析に関して報告した。
参照 1：M. Fukuda et.al. in preparation.

66「速度に依存しない乱流遷移」は、熱カウンター流でも存在するか？
大 市立大

三谷 陽

坪田 誠

最近、超流動 3He の回転系で、系が乱流状態へ遷移するか否かが速度によらず、温度に依存する固有のパラメーター、q に強く依存することがヘルシンキ工科大他のグループにより報告された[1]。この事実は速度に依存したレイノルズ数により乱流遷移が引き起こされる古典流体と著しく異なり、超流動乱流特有の現象と考えられる。この報告では回転系で議論が行われたが、もし、パラメーターq が超流動乱流遷移に本質的な役割を果たすのならば、系の回転は必須ではないと考えられる。言い換えれば、回転が無い系でも先の報告と同様の著しい系の振る舞いの変化が見られることが予想される。
本研究では、回転を加えず熱カウンター流のみが印加された状況で、q により引き こされる渦糸タングルの振る舞いの変化を調べた。その結果 q が小さい状況では一様な渦糸タングルが形成されるが、反対に q が大きい状況では渦糸タングルが局在化するという、極めて興味深い結果が得られた。これは前述の回転系での q に依存した乱流遷移に対応する現象と考えられる。我々は以上の報告を短期研究会で行った。
[1] A.P. Finne, et.al., Nature 424 1022 (2003)

2 つのボース凝縮体間における音波トンネル現象の位相特性
早稲田大学物理学科

段下 一平、 余越 伸彦、 栗原 進

二重井戸型ポテンシャルにおける 2 つのボース凝縮体は、葉巻型の磁気トラップの中央部にレーザ光線を照射することによって作られる。この系はボソンの超流動-絶縁体-超流動(S-I-S)接合系とみなすことができる。このようなボソンの
S-I-S 接合系で凝縮体間に位相差がないとき、低エネルギーの音波励起が共鳴トンネルを起こすことが提言されている(Yu. Kagan et al. Phys. Rev. Lett. 90, 130402 (2003))。
我々は凝縮体間に位相差のあるボソンの S-I-S 接合系を考え、集団励起のトンネル現象がどのような位相特性を示すのかを、ボゴリューボフ方程式を解くことによって調べた。位相差が 0 のとき起こっていた共鳴トンネルが、位相差が大きくなるにつれて抑制され、位相差がπ/2 では起こらなることがわかった。さらに共鳴エネルギーは、位相差が大きくなるにつれて、0 から徐々にずれている。また、凝縮体がバリア障壁付近で減少しないモデルを同様に解析し、上述の結果と比較することによって、共鳴トンネル及びその特徴的な位相特性は凝縮体ポテンシャルによって引き起こされる事を確認した。
上記の顕著な位相特性から、音波励起のトンネル確率を測定することで、凝縮体間の位相差の決定が可能であることがわかった。

回転する狭い円筒内の超流動 3He-A 相の渦
福井大工

高木 丈夫

回転する半径が 0.05mm と 0.1mm の円筒容器に超流動 3He-A 相を入れて、回転速度-6.28rad/sec〜6.28rad/sec の範囲
での texture を計算した。この条件下では、半径 0.05mm の容器では渦度 0､1 の渦、半径 0.1mm の容器では渦度 0〜4の渦の出現が期待される。渦の texture の決定は、壁面のでの境界条件を考慮したうえで、A 相での全ての自由度を取り入れた GL 自由エネルギーを極小化して行なった。この極小化には局所的な滑降法を用い、初期配置から疑似的な時間発展を行なった。渦の texture が求まった後に、NMR 横共鳴のスピン波解を有限要素法を用いて決定した。有限要素法を67

用いることにより、スピン波の容器壁での境界条件や、高次のスピン波解も求める事ができる。このようにして得られた
NMR 振動数を実験で得られた NMR 振動数と比べると半径 0.05mm の容器においては、以前から予想されていた
Mermin-Ho の渦が出現していることが解った。また Mermin-Ho 構造も、d ベクトルが軸対称型のものと、双曲型のものがあり、これにより実験で得られた比較的安定な 2 種類の NMR 信号を説明することがわかった。半径 0.1mm の容器
では、計算からは渦度が 1、3 のものが回転角速度により安定に存在することがわかった。それぞれの渦の安定領域は、実験での渦度の変化をある程度説明できている。

超流動 3He における robust 相の NMR
福井大工 A、 京大院理 B
高木 丈夫 A、松原 明 B、山下 穣 B
Aerogel 中において、ABM 状態は長距離秩序を持たないことが Fomin によって主張されている。そして ABM 状態に代わる凝縮状態がおなじく Fomin により提唱された。この状態は robust 相と呼ばれており、スピン空間と軌道空間が分離している ABM-like な性質と、ギャップが等方的な BW-like な性質を併せ持つ。この robust 相の NMR に付いて考察を行った。Fomin の提唱した robust 相は、α、β2 個のパラメターを含み、双極子相互作用を考慮しても縮退は解けな
いが、共鳴振動数には現れてこない。rubust 相はスピン空間の d ベクトルが 2 次元的な自由度をもつため、NMR の際のダイポールトルクに関しても ABM 状態とは異なり縦共鳴、横共鳴全て併せると 3 自由度を持つ。これに伴い、縦共鳴と2 本の分岐を持つ横共鳴が現れる。横共鳴振動数は
ωt2=(1/2)[ωL2+Ωxx2 +Ωyy2 ±{(ωL2+Ωxx2+Ωyy2)2-4Ωxx2Ωyy2 +(Ωxy2)2}1/2]であり、遅いモードの振動数は、常磁場の増加にともない低下する。またαのパラメターに関する縮退は、壁面や流れの影響による対破壊効果を考えると、解ける。これは、流れの方向や壁面の法線方向の Cooper 対密度を減らして、凝縮エ
ネルギー的に有利な ABM 状態に近づけようとするためである。

常流動及び超流動 3He 自由表面下に束縛されたイオン
理化学研究所

椎野 俊之、河野 公俊

超流動 3He は異方的な p 波のクーパー対をもつために、固体壁や自由表面などがあると界面からコヒーレンス長程度の厚さをもつ領域で、アンドレーエフ束縛状態など多彩な境界効果が起きると予想される。我々は超流動 3He 自由表面の性質を調べることを目指して、常流動及び超流動状態の自由表面下に束縛されたイオンの移動度測定方法の開発を行い、それを用いて移動度を測定した。得られた常流動及び超流動状態でのイオン移動度は、バルク中で測られたイオンの移動度とほぼ一致した。超流動状態において、コヒーレンス長程度の深さにイオンが束縛されているにもかかわらずバルク中で得られたイオンの移動度とほぼ一致したのは、3He 準粒子の平均自由行程がコヒーレンス長よりもはるかに長くなっているためだと考えられる。移動度測定からは、自由表面で起こる境界効果は確認できなかったが、イオンを極力表面に近づけたり、温度を下げてバルクの準粒子数を減らして実験を行えば、境界効果が観測される可能性があり、今後の課題として残っている。
また、超流動状態において、イオンの運動速度に対する入力電圧依存性を調べたところ、イオンの運動速度に非線形な振る舞いが観測された。非線形な振る舞いが起こる臨界速度はランダウの臨界速度に近い。このことから、非線形な振る
舞いは、イオンがランダウの臨界速度を越えて運動したために対破壊を起こし、イオンが余分の抵抗を受けたことが原因と考えられる。さらに、観測された臨界速度はランダウの臨界速度よりも小さかった。これは表面でのオーダーパラメー
タの抑えのためと期待される。このことを確認するために、臨界速度の束縛距離依存性の測定や表面下のイオンによる対破壊の機構の解明が必要であると考えられる。
68

液体ヘリウム表面下の電子バブルと水素原子
理化学研究所

椎野 俊之、河野 公俊

これまでに、我々の研究室では液体ヘリウム表面上の二次元電子系と水素原子との化学反応の研究を行ってきた。この研究の結果、二次元電子と水素原子が化学反応を起こし、生成物である負水素イオン（H-）が液体中に潜ることが明らかになった。今回は新しい系として液体ヘリウム表面下に束縛された電子バブルの二次元系に水素原子を降らす実験を行った。
実験では、1 K 以下の低温において、液体ヘリウム表面下に電子バブルの二次元系を用意しておき、電子バブルの移動度をモニターしながら水素原子を導入した。その結果、水素原子を導入するとともに電子バブルの移動度が高移動度側に変化することが観測された。さらにプラズマ共鳴の測定から、水素導入前に比べて導入後に電子バブルの有効質量が減少することも観測された。このような振る舞いの定性的な解釈として、電子バブルの一部が水素原子、あるいは水素分子との相互作用により負水素イオンを核とするスノーボールに変化したということが期待できる。反応機構の可能性としては、
電子バブルがトンネル効果により表面上に逸出し、そこでの電子と水素原子、あるいは水素分子との化学反応により負水素イオンが生成され、再び表面下に潜ることが考えられる。その他の機構の可能性として、表面上で水素原子が再結合し液中に水素分子が溶け込み、電子と化学反応を起こしているとも考えられる。そして、液中の負水素イオンがまわりのヘリウム原子を引き付けスノーボールを形成すると予想される。もし、負水素イオンのスノーボールが形成されていれば、多彩な境界効果が考えられる超流動ヘリウム自由表面の物性研究の新たなプローブとなることが期待される。

69

物性研究所短期研究会

超高速レーザー分光における最近の発展

日時：平成 16 年２月 16 日(月)〜17 日(火)場所：東京大学物性研究所

レーザー光源を駆使した超高速現象学の研究は、いわゆる「量子エレクロトニクス」分野における光源や非線形光学の原理の研究から発展して「光物性」分野における強力な研究手法となった。さらに、レーザーの利用は各種の分光法へとひろがり、固体、液体などの凝縮相における素励起の生成緩和、固体における秩序の形成崩壊、化学結合の変化など、超高速現象の解明を中心に発展してきた。そして、超高速現象の研究テーマは、いまや物理、化学、生物、工学のきわめて学際的な分野にまたがっており、特に近年、生体物質への応用など伝統的物質観にとどまらない広い意味での物質科学全般へ広がりを見せている。
最近の状況を「光源」という点からみると、1990 年頃に登場した波長可変性、安定性などで非常に優れた特性をもつチ
タンサファイアレーザーをベースとして、短パルスの発生やそれを利用した非線形効果による波長変換技術が非常に使いやすいものとなり、可視、近赤外領域での光源は成熟期を迎えたといえる。
新しい方向としては、真空紫外、X 線など短波長領域における光源開発と更なる短パルスの発生、テラヘルツ（遠赤外に相当）へ至る長波長領域での強力コヒーレント光源の開発が注目される。このような広い周波数範囲での極限的な超短波パルスの発生技術がかなり進歩し、分光への応用が始まっている状況にあわせ、この研究会では、それらの光源の特性を生かした分光実験の最近の発展に焦点を当て、最新の研究成果の紹介と議論をおこなった。
全国から予想を上回る多数の参加者があり、非常に中身の濃い研究会となった。物質としては、半導体、ナノ構造、フォトニック結晶、強相関系から、有機物質、生体物質までをカバーし、現象としても、高次非線形現象、光電子分光、波束ダイナミクス、光誘起相転移、テラヘルツ放射など幅広い話題が紹介され、裾野の広さをあらためて感じさせられた。
また、この研究会は 16 年ぶりに 2004 年 7 月に日本で開催が予定されている「第 14 回超高速現象国際会議」に向けて国内の研究活動の総括を行うという意味も兼ねていたが、その面でも十分に役割を果たしたと思う。

プログラム
2 月 16 日（月曜日）10:00-10:10

開会の辞＜午前の部＞

座長：三沢 和彦
10:10-10:40「ポリジアセチレンのフェムト秒実時間分光」
湯淺 吉晴、井久田 光弘、齋藤 敬、小林 孝嘉（東大理）、木村 龍実、
松田 宏雄（産総研）

10:40-11:10「波束ムービーの制作」
末元 徹（東大物性研）

70

11:10-11:40「真空に穴は掘れるか？」萱沼 洋輔（大阪府大工）11:40-12:10「カロテノイドの励起状態における振動緩和」
吉澤 雅幸、小澄 大輔、柳 和宏、橋本 秀樹
東北大理、大阪市大理、PRESTO/JST）

12:10-13:10

昼食＜午後の部＞

座長：吉澤 雅幸
13:10-13:40「超高速非線形分光による液体中の振動ダイナミクス」
太田 薫、前川 宏明、富永 圭介（神戸大分子フォトサイエンス研究センター）

13:40-14:10「チャープパルス励起過程の３準位モデル解析」
三沢 和彦（農工大工）

14:10-14:40「光合成電子移動系の多様性を探るフェムト秒レーザー分光」
熊崎 茂一（京大理）14:40-15:10

休憩

座長：石原 照也
15:10-15:40「低次元強相関電子系における超高速４光波混合」
高橋 聡、五味 広喜、相原 正樹（奈良先端大物質創成科学）

15:40-16:10「擬一次元系における光誘起相転移の超高速ダイナミクスとコヒーレント振動」
岡本 博（東大新領域）

16:10-16:40「結晶の光誘起対称性の破れ」
花村 榮一、高橋 淳一、松原 英一（千歳科技大光科学部、JST-CREST）

16:40-17:10「超高速レーザー分光法で探る半導体における電子系の協力現象」
五神 真（東大工物工）

17:40〜

懇親会(カフェテリア)2 月 17 日（火曜日）＜午前の部＞

座長：末元 徹9:10- 9:40

「時間分解オージェフリー発光」
関川 太郎、清水 俊彦、伊藤 稔、渡部 俊太郎（東大物性研、信州大工）

9:40-10:10「レーザー光源による光電子分光ー高分解能から時間分解へ」
辛

10:10-10:40

埴（東大物性研）「高強度 XUV 光による多光子イオン化」
緑川 克美、長谷川 宗良、高橋 栄治、鍋川 康夫、須田 亮（理研・レーザー物理工学研）

10:40-11:00

休憩

座長：田中 耕一郎
71

11:00-11:30「時間分解構造解析」 腰原 伸也（東工大理）

11:30-12:00「光誘起絶縁体金属転移のダイナミックス」
岩井 伸一郎（東北大理）

12:00-12:30「量子ドットの超高速レーザー分光 」
舛本 泰章（筑波大物理）

12:30-13:30

昼食＜午後の部＞

座長：猿倉 信彦
13:30-14:00「金属ナノ粒子の光学非線形性と超高速ダイナミクス」
濱中 泰、中村 新男（名大工）14:00-14:30「Coherent control of plasmon-phonon oscillations in a semiconductor using two ultrashort laser
pulses」

Michael I. Bakunov（University of Nizhny Novgorod, Russia、 阪大超伝導フォトニクス研究センター）

14:30-15:00「磁場中 InAs，InSb からの THｚ電磁波放射」小野 晋吾、高橋 啓司、猿倉 信彦（分子研・分子制御レーザー開発研究センター）

15:00-15:15

休憩

座長：舛本 泰章
15:15-15:45「テラヘルツ帯における、金属フォトニック結晶の透過特性」

宮丸 文章、萩行 正憲（阪大超伝導フォトニクス研究センター）
15:45-16:15「時間領域テラヘルツ ATR 分光法の確立」
田中 耕一郎、広理 英基、永井 正也（京大理）16:15-16:45「サブ 10 アト秒精度のコヒーレント制御」
大森 賢治（分子研・電子構造研究系）

ポリジアセチレンのフェムト秒実時間分光東大理湯淺 吉晴、井久田 光弘、齋藤 敬、小林 孝嘉
産総研

木村 龍実、松田 宏雄

１次元π共役高分子の一種であるポリジアセチレン誘導体（PDA-3BCMU（青相））を 5fs 超短光パルスによるポンプ・プローブ法によって研究した。PDA-3BCMU（青相）は電子格子相互作用が強く、蛍光の量子効率が 10-5 以下と小さいため、60fs 程度で光学遷移禁制な 21Ag 状態に緩和すると考えられている。今回 Multi Channel Lock-in Amplifier を用いた、高エネルギー分解能（10 meV）かつ多波長（128 ch）での同時測定により、励起直後の構造緩和(11Bu FE ⇒ 21Ag )によるストークスシフトを実時間で直接とらえることができた。また、格子振動による電子吸収スペクトルの形状変化を振動周期でとらえることができた。プローブ波長ごとの振動解析の結果(図 2)、基底状態・励起状態の振動をそれぞれ同定できた。この結果、励起状態でも一重結合・二重結合だけでなくそれらと共に三重結合が存在することがわかった。

72

図１ 透過率変化スペクトルの形状変化（200fs〜250fs）

図 2 透過率変化スペクトルの振動振幅（300fs）

超高速発光分光による波束ムービーの制作
東京大学物性研究所

次元ハロゲン架橋錯体における自己束縛励起子の超高速ダイナミクスを研究してきたが、最高時間分解能 40fs を達成し、局在励起子のIntensity (a.u.)

我々は、和周波ゲート（up-conversion）の手法を用いて、擬 1錯体（以下 Pt-Br と略）では、励起子は−Pt+3−Br−−Pt+3−の形で局在化する。発光スペクトルは強い電子格子相互作用を反映して大きなストークスシフト（0.8eV）を伴い、幅広いガウス型である。
その発光強度をある光子エネルギーで測定すると、波束の通過に対応して図１（上）のような振動が見られる。これをいろいろなエネ
ルギーについて測定し、２D マップとしたのが図１（下）である。
波頭の sin 的な振動と非指数関数的な減衰が見てとれる。これを縦at 0.7 eV

0
-300

0

300

600

900

1200

1.2

Luminescence photon energy (eV)

能になった。1 次元鎖として Br−Pt+4−Br−−Pt+2−の構造をもつ

20000

Ｔｉｍｅ (fs)

断熱ポテンシャル上における核波束運動を詳細に観測することが可
−

末元 徹

16000

1.1

1.0

0.9
0.8
0.7
0
0.6

-300

0

300

600

900

1200

Ｔｉｍｅ (fs)

図１ 発光強度の時間発展（上）と，2D マッ
ピング（下）．発光光子エネルギーは Br−イオンの位置に対応する．

に切った断面から、瞬間的な波束の形状が得られる（図２）。更に時間順に並べることでムービーを制作し、波束の幅や形状の時間的変デルで定性的に説明できる。t = 0 付近の振舞いは自己束縛に至る過程を反映していると考えられるが、まだ有効なモデルはない。この126 fsIntensity

化を観察することができる[1]。波束の時間的振舞いは調和振動子モ

ほか、Pt-Cl における波束運動、Ni-Br 系における局在励起子生成の可能性についても述べる。
[1] T. Matsuoka et al., Phys. Rev. Lett. 91, 247402 (2003)

1.2

0.6
Photon energy (eV)

図 2 t=126fs における波束の形状．

73

真空に穴は掘れるか？
大阪府立大学工学研究科

萱沼 洋輔

フェムト秒分光技術の進展で、電子・フォノン強結合系のダイナミックスをフォノン波束のスナップショットとして観測できるようになった。超高速時間分解測定には、時間分解
ポンプ・プローブ法と時間分解発光測定とがある。
２準位系で近似できるシステムでは、この二つはほぼ同様の情報を与えるが、ポンプ光の波長とプローブ光の波長が等しい縮退条件下では、ポンプ・プローブ信号には、時間分解ス
ペクトルに見られない透過利得の長寿命の振動成分が観測される。この振動は励起状態のフ
ォノン波束によるものではなく、フェムト秒パルスにより基底状態（フォノンの真空）に生じたホールの振動と breathing によるものである。このような squeezed 状態にあるホールが生じる原因はボゾン（フォノン）の時間相関の特徴に求められる。また、このような機構を用いて、孤立分子の基底状態にメモリー機能を持たせる可能性についても議論する。

カロテノイドの励起状態における振動緩和
東北大理、大阪市大理 A、PRESTO/JSTB

吉澤 雅幸、小澄 大輔、柳 和宏 A、橋本 秀樹 A,B

カロテノイドは光合成系において光エネルギーを受け取り反応中心に受け渡すという重要な役割をもつ。カロテノイド
では光励起により 1Bu+状態が作られた後、1Bu+→1Bu-→2Ag-→1Ag-（基底状態）の順に緩和が進む。本研究では、1Bu+の異なる振動準位を光励起し、その緩和過程をフェムト秒発光・吸収・ラマン分光を用いて調べた。下図は、β-caroteneの光励起直後における発光（白丸）および光誘起吸収（黒丸）である。

Pump
2.5 eV

発光と吸収の時間依存性はよく一致しており、1Bu+による信号と同● 吸収 1.28 eV○ 発光 2.25 eV● 吸収 1.28 eV

1Bu+寿命0.25 ps

1Bu+寿命定された。異なる振動準位を励起
した違いは

Pump
3.1 eV○ 発光 2.25 eV

0.11~0.14 ps

1Bu+の寿命の差として現れている。緩和速度やスペク
トルの違いは 2Ag-まで緩和した後も数ピコ秒以上にわたって続いて-1

0
1
Delay Time (ps)

2

-1

0
1
Delay Time (ps)2

おり、カロテノイドの緩和過程において振動準位が大きな役割をも

図 all-trans-β-carotene（cyclohexane 溶液）の発光と光誘起吸収の時間依存性

つことを示している。

超高速非線形分光による液体中の振動ダイナミクス
神戸大学大学院自然科学研究科 A、神戸大学分子フォトサイエンス研究センターB、CREST/JSTC
太田 薫 A、前川 宏明 A、富永 圭介 A、B、C

液体中における分子の振動スペクトルは、気相中のそれにくらべ必ずそのスペクトル幅が広がる。このスペクトルの広がりは、液体中における分子間相互作用や動的挙動を反映しており、その意味で振動スペクトルは液体中における微視的74

情報の 宝庫 であるといってよい。しかし、スペクトルに対する線形解析ではその議論に限界があり、常にある曖昧さが伴う。そこで本研究では、振動スペクトルを詳細に追跡し液体の微視的情報を得るため、3 次の光学非線形現象に基づいた分光法を高出力赤外短パルスを用いて開発し、液体中の分子間相互作用や動的挙動を調べることを目的とした。本研
究では特に液体中における動的な側面に注目した。液体中では、分子は互いに相互作用を及ぼし、熱的に運動をおこなう
ため、振動状態の遷移エネルギーはつねに揺らぐ。この遷移揺らぎを調べるために我々は赤外領域における 3 次の非線形分光を活用する。この実験では 3 発の赤外短パルスを異なる時間に試料に入射し、それにより生じた 3 次の非線形分極による電場を検出する。このような光学非線形現象を記述するためしばしば密度行列を用いた方法が取られる。非線形分光
では、入射パルスの位相整合条件や各パルスの入射時間の順序、また偏光条件などを適当に選ぶことにより密度行列の特徴的な成分を選択的に調べることができるため、この手法を用いることにより相関関数に関する詳細な知見を得ることができる。講演では、水素結合性液体中における三原子イオン、Fe(CN)64-の CN 伸縮振動に及ぼす溶媒同位体効果などについて議論した。

チャープパルス励起過程の３準位モデル解析
東京農工大

三沢 和彦

我々は、スペクトル位相を制御したフェムト秒パルスで、凝縮系における光物性を制御することを試みている。これまでに、最も単純な位相制御パルスとして、線形チャープパルスでシアニン系有機色素を励起し、その励起状態分布数のチ
ャープ依存性を調べてきた。図１のように、パルス幅、パルスエネルギー、スペクトルがすべて等しく、チャープの向きだけ逆転したパルスで励起すると、励起状態の分布数が異なる結果となった。このチャープ依存励起の本質的なメカニズ
ムを、図２の３準位系モデルを用いて議論する。この３準位系モデルは２光子励起などのより一般的な系におけるフェム
ト秒量子制御に適用できることを示す。

図１：シアニン系有機色素のチャープ依存蛍光

図２：３準位モデル

75

合成電子移動系の多様性を探るフェムト秒レーザー分光
京大院理・北陸先端科技院材料

熊崎 茂一

kumazaki@kuchem.kyoto-u.ac.jp
植物型光合成を担う光合成反応中心（植物やシアノバクテリア）では、「クロロフィル a (Chl a)またはその構造異性体のみが電子伝達分子として機能できる」という長年の定説があった。しかし、シアノバクテリアに類似した原核生物である Acaryochloris marina(A. marina)では、Chl d がアンテナ色素および、電子伝達色素として使われていることが最近発見された。Chl d は有機溶媒中とたんぱく質内において、Chl a より約 30nm 長波長に Qｙ帯の吸収極大を示すので、Chl d 型
反応中心は Chl a 型より低エネルギーの光子を利用するが、Chl a 型反応中心と同等の機能を果たす。
植物型光合成反応を担うのは光化学系１と光化学系２であるが、我々は特に光化学系１（PSI）の電荷分離過程を、Spinach (Chl a 型)と A. marina（Chl d 型）の間で比較して、Chl d 型 PSI の初期過程の特徴を初めて明らかにした。手法はフェムト秒白色光を用いたフェムト秒過渡吸収スペクトル測定で、パルス繰り返し 1kHz であった。
＜参考文献＞
Energy Equilibration and Primary Charge Separation in Chlorophyll d-Based Photosystem I Reaction Center
Isolated from Acaryochloris marina, FEBS Letters, 530 (2002) 153 - 157.:
Shigeichi Kumazaki, Kazuki Abiko , Isamu Ikegami, Masayo Iwaki, Shigeru Itoh

低次元強相関電子系における超高速４光波混合
奈良先端大物質創成科学

高橋 聡、五味 広喜、伊東 久、相原 正樹

低次元強相関電子系における短パルス光による励起状態のダイナミックスを、４光波混合、自由誘導減衰、光吸収スペ
クトル、電荷およびスピン相関関数の時間変化を解析することにより理論的に研究した。１、２次元ハバードモデルから、同一サイト間クーロン相互作用エネルギーU が、最近接サイ
ト間 transfer integral t よりも十分に大きい場合に成立す
る有効ハミルトニアンを導出した。この有効ハミルトニアン
を用いて、光励起状態の時間発展を数値的に厳密に計算することにより、これらの物理量を計算した。図１からわかるよ
うに、２次元系における緩和過程は２段階に分離可能であり、速い緩和は、光生成された電荷の回りの反強磁性スピンへの拡散に由来し、遅い緩和は、拡散によって形成された新しい
電荷配置に対するスピンの再配置に由来する。この結果から、
スピン―電荷分離が立脚点としては妥当であり、短パルス光により誘起された電荷の運動が、弱いスピン自由度と電荷自由度の結合を通じて、スピン緩和を誘起していることがわかる。１次元系においては、スピン―電荷分離がほぼ厳密に成立し、上述の我々の計算した物理量において、スピン―電荷分離に由来する特異な振る舞いが見出された。

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図１

様々な t/U に対する自由誘導減衰信号強度 IFID(τ)

擬一次元系における光誘起相転移の超高速ダイナミクスとコヒーレント振動
東京大学新領域創成科学研究科

岡本 博

光照射によって物質の電子状態やマクロな物性が変化する現象は、光誘起相転移と呼ばれており、最近の光物性のトピックスとなっている。特に、一次元電子系では、光照射によって生じる電子励起や光キャリアが、強い電子間相互作用や電子格子相互作用を通して周囲の電子（あるいはスピン）―格子系の高速の変化を引き起こすことが予想され、様々な光誘起相転移現象の発現が期待できる。本講演では、有機電荷移動錯体（TTF-CA, Rb-TCNQ, K-TCNQ）および、ハロゲ
ン架橋遷移金属錯体 ([Pd(chxn)2Br]Br2) の光誘起相転移の超高速ダイナミクスをフェムト秒過渡反射分光で調べた結果について報告した。
TTF-CA では、フェムト秒レーザーパルス照射によって、イオン性（I）から中性（N）、中性（N）からイオン性（I）
への双方向の転移が可能である。I 状態で光励起を行なった場合、励起後瞬時に N ドメインが生成される。この N ドメイ
ンは約 300 ps の寿命で消滅するが、励起光強度が強くドメインの密度が高い場合には、20ps 程度の時間で周囲を中性化し、寿命の長いセミマクロな N 状態を形成して安定化する。注目すべき点は、この光誘起 I-N において、周期が約 600fs、
50ps、85ps の三種類のコヒーレント振動が観測されることである。それらは、二量体化に対応する格子振動、ドメイン
壁対の運動、および構造変化に伴う shock-wave によるものであることが明らかとなった。N 状態で光励起を行なった場
合にも、瞬時に I ドメインが生成するが、このドメインは数ピコ秒のうちに緩和し、準安定な I 状態は生成しない。
Pd 錯体では、電荷密度波状態からモットハバード状態への光誘起転移が生じるが、電子系の瞬時の応答に引き続いて、格子歪の減少がコヒーレントな振動を伴って観測される。また、Rb-TCNQ における光誘起絶縁体―金属転移の可能性、
K-TCNQ における光誘起逆スピンパイエルス転移のダイナミクスについても、詳細な報告を行なった。

結晶の光誘起動的対称性の破れ
千歳科学技術大学、科学技術振興機構

花村 榮一、高橋 淳一、松原 英一

量子常誘電体結晶 KTaO3 や SrTiO3 に、ヘムト秒レーザーパルスを 2 本照射する。その 2 つの周波数ω1 とω2 の差
Δω≡ω1–ω2 が、結晶内素励起の周波数に共鳴させて、更にその結晶中で時間的にも、空間的にも重なる様にする。その時ラマン散乱で、その素励起がコヒーレントに形成されると同時に、Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) 信号が多段にわたって観測される。
上記結晶は最も高い Oh の対称性を持ち、Γ点のフォノンは全て odd モードでラマン不活性であるが、ブリルアン域端
付近の 2 つのフォノンを同時に励起する多段の CARS がまず観測される。2 本のポンプ光の強度を臨界値を越えて増大す
る時、Oh の対称性で禁制であった X 点の X1 と X5 のモードがΓ点に折り重ねられて D4h 対称性の下での A1g と Eg モード
として、多段 CARS 信号として観測される様になる。このラマン選択則の破れを、動的結晶対称性の破れとして理解するモデルを紹介する。

超高速レーザー分光で探る半導体における電子系の協力現象
東大工学系研究科物理工学専攻、量子相エレクトロニクス研究センター

五神 真

半導体の電子正孔系は励起密度に依存して様々な状態をとる。特に低温領域では、励起子のボースアインシュタイン凝
縮、フェルミ粒子としての凝縮体である電子正孔液体、さらには量子縮退した領域でのモット転移すなわち、ボース粒子
からフェルミ粒子へのクロスオーバーなど興味深い問題が多数存在する。ここで、電子正孔系は質量が軽く量子力学が本質的であること、また粒子間に強いクーロン相互作用が働くこと、光励起強度を調整することで密度を広い領域で変化さ
77

せることが出来ること等から、相互作用の強い多体量子系のモデル系として注目されてきた。一方で、電子正孔系が有限寿命の開放系であるという難しさもあり、励起子ボース凝縮の問題など永く議論が続いているにもかかわらず未解決の問題も少なくない。近年の超短波パルスレーザー技術の急速な進歩はこの問題解決に向けた新たな展開をもたらしつつある。
特に、中赤外から遠赤外にわたる広い領域での時間分解分光は、光励起された励起子の内部遷移や電子正孔系の集団運動を直接捉えることを可能にした。この観点から我々は（１）直接遷移型半導体における過渡的電子正孔液滴の形成[1]（２）励起子内部遷移を利用した亜酸化銅スピン禁制励起子の検出[2] などの研究を進めている。ここでは励起子ボース凝縮の有力候補である亜酸化銅のスピン禁制励起子系の最近の実験について紹介し、ボースアインシュタイン凝縮の可能性について議論したい。
[1] M.Nagai,R.Shimano,M. Kuwata-Gonokami,

Electron-hole droplet formation in direct-gap semiconductors

observed by mid-infrared pump-probe spectroscopy

Phys. Rev. Lett. 86, 5795 (2001)[2] M. Kuwata-Gonokami, M. Kubouchi, R. Shimano, A. Mysyrowicz,

Time-resolved Excitonic Lyman Spectroscopyof Cu2O”, J.Phys. Soc. Jpn, in press.

時間分解オージェフリー発光
東大物性研、信大工*

関川 太郎、清水 俊彦、伊藤 稔*、渡部 俊太郎

軌道放射光、X 線レーザー、プラズマ X 線に比べ、高次高調波は極端紫外・軟 X 線領域の光源として３つの特徴がある。
（１）時間・空間コヒーレンスをもち、（２）高繰り返しであり、（３）大学実験室で展開可能なコンパクトさ、である。
これらの特徴を生かした高調波の応用研究分野として、非線形光学と時間分解分光が挙げられる。本講演では、前者の研究例として、高次高調波のパルス計測と高次高調波によるヘリウム原子の２光子超閾イオン化、後者の例としてアルカリ
ハライド結晶中の内殻励起状態の緩和ダイナミクスについて、最近の我々の研究を報告する。

レーザー光源による光電子分光−高分解能から時間分解へ
東大物性研

辛 埴、木須 孝幸、横谷 尚睦、富樫 格、渡部 俊太郎

軟Ｘ線領域の高調波レーザーを用いて、超高分解能光電子分光装置の作成を行った。本研究では、当時の光電子分光装
置のエネルギー分解能と冷却能力の限界（10meV と 20K）を上回ることを目的として建設を行った。励起光源として固体光電子分光装置としてはじめてレーザー (Nd:YVO4 の 6 次光、6.994eV) を用いた。これにより高分解能化、そのエネ
ルギーによるバルク敏感性、偏光依存性等を得ることが出来るようになった。また低温もヘリウム冷却機構を開発した。
完成した装置の性能はエネルギー分解能 360μeV、到達最低温度 2.7K となり、大幅な装置性能の向上に成功した。また
この性能とレーザー光源の特徴により、これまで指摘されてきた光電子分光法の欠点の殆どを解決している。
レーザーを用いれば、これまでの放射光源と比べ、分解能が上がるだけでなく、顕微分光や、時間分解光電子分光を行うことがたやすくなる。時間分解光電子分光の可能性やその物性研究の意義について、議論した。

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高強度 XUV 光による多光子イオン化
理化学研究所レーザー物理工学研究室
緑川 克美、長谷川 宗良、高橋 栄治、鍋川 康夫、須田 亮
レーザーの発明後間も無く 1961 年に第二高調波の発生と 2 光子吸収の観測に端を発して、非線形光学という当時では全く新しい研究分野が急速に開拓されたことは周知の通りである。XUV 領域の非線形光学現象はそれ自体が興味深い研究対象であるだけでなく、高次高調波パルスの時間波形の計測において自己相関信号を検出するために必要不可欠であり、それにより時間領域の計測の大きな進展も期待できる。
我々は、高次高調波を用いて軟Ｘ線領域における非線形光学現象の発現とその自己相関法によるパルス幅計測への応用を目的として、その高出力化と利用のための光学素子開発をおこなってきた。今回、完成した高次高調波発生装置による希ガス原子の多光子吸収過程の可能性について検討した。まず、開発した高調波発生装置から得られた 27 次光（波長得30nm）を SiC/Mg 多層膜の軸外放物面鏡で集光し、その集光特性を評価した。その結果、回折限界の約 2 倍にあたる
約 1μm のスポットサイズが得られ、集光強度として 1014 W/cm2 が達成された。回折限界まで集光できなかった理由は、
主に使用した放物面鏡の面精度にあると考えられる。石川や中島等の計算によると、この強度は He 原子からの二光子二重電離や超閾値イオン化を観測するのに十分であり、今後、高次高調波による多光子イオン化を実験的に観測していく予定である。

「時間分解構造観測が物質開発にもたらすもの」
東京工業大学 理工学研究科 物質科学専攻

腰原 伸也

固体内の電子状態やその空間的分布が結晶のメゾスコピックな動的構造変化と強く結合した電子-格子強相関材料、特に有機結晶を用いて、既存材料にはない新規な光電的機能の可能性を開拓しようとする試みが我々のグループの現在の中心的課題である。この種の物質の特徴は、内在する電子-格子結合や電子相関による強い協同的相互作用によって、物質構造と電子状態の両者が、強い協力的効果を相互に及ぼしあっている点にある。そのような条件のもとでは、光や電場、磁場等の外場によって生成された微量の局所的励起状態が核となって、巨視的な光電的機能に劇的な変化を誘起する可能性がある。そこでは従来、半導体、電導体、誘電体、磁性体など個別材料で扱われてきた多様な機能性が、単独の材料で複合的に発現する、全く新しいタイプの電子材料が登場することも可能となる。実際我々は、電子-格子強相関効果を示す電荷移動錯体結晶群について、光励起条件下で、線形・非線形光学特性、磁性、磁気伝導性、誘電性、強弾性など多角的な物
性測定を集中的に行い、これらの物性に従来の予想を超える巨大な光誘起変化が超高速（100 ㎰：サブ THz 応答速度域）
で起きることを実証することができた。この光誘起変化では、単一光子によって数 100-1000 サイトの集団的電子移動が生じ、それに伴って結晶秩序の動的変化が引き起こされる。ここではその典型的な例として、電荷移動錯体テトラチアフ
ルバレンークロラニル（TTF-CA）について、電子-格子強相関効果による新規な光電的機能性発現と、ピコ秒スケールでの動的格子変形の重要性を具体的に報告する。また時間が許せば、分子内変形と電荷秩序が組み合わされた新しい構造相転移を示す EDO-TTF 系についても述べる。この系では、光誘起相転移により、超高速（サブピコ秒）かつ高効率な光誘起反射率変化と電気伝導度変化が初めて室温付近で観測された。なおこの研究は H.Cailleau, E.Collet(以上レンヌ第一大学)、太田明、矢持秀起、斉藤軍治（以上京大・理）各氏との共同研究である。

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光誘起絶縁体金属転移のダイナミクス
東北大理、PRESTO-JST

岩井 伸一郎この十数年の間に行われた、フィリング制御によるモット転移の研究によって、3d 遷移金属酸化物の詳細な相図が描かれてきた[1]。相図上のある相から別の相へ、光によって瞬時に飛ばすことが出来れば、伝導性、磁性、光学特性などの多様な電子物性を高速制御することが可能となるだろう。また、熱力学的な非平衡状態である光励起状態を介したモット転移のダイナミクスの探索は、電子状態や格子配置の準安定点をも露にし、その物質相の成り立ちに対する理解をより深めることが期待される。我々は、そのような試みの一つとして、3d 遷移金属化合物である一次元ニッケル錯体とペロブス
カイト型遷移金属酸化物を対象にした、光モット転移の探索を行っている[1]。
典型的なモット絶縁体のひとつである、ハロゲン架橋ニッケル錯体（[Ni(chxn)2Br](Br)2 単結晶を対象に、可視〜中赤外（〜0.1eV）領域の反射型ポンププローブ分光を行い、その励起強度依存性を詳細に調べた。強励起下（xph=Ni イオン
一個あたりに吸収される光子数=0.5）において、光励起直後、光学ギャップを特徴付ける励起子反射（〜1.3 eV）の強度が減少し、一方中赤外光領域（<0.3 eV）の反射強度が増加する。その変化量はきわめて大きく、0.1 eV において、元の反射率の３倍以上にも達する。
過渡反射スペクトルのＫＫ変化によって得られる光学伝導度スペクトルは、
１：光学伝導度スペクトル（σ(ω)）の変化に見られる、CT バンド近傍(〜1.3 eV)の減少分と中赤外域の増加分は、面積がほぼ等しく、励起前後のスペクトルの面積はほぼ保存されている。
２：励起強度の増加に伴い、中赤外光領域のスペクトル重心が、連続的に低エネルギー側へと異動し、最終的にドルーデ型スペクトルに類似の形状に到る。
という二つの特徴を示すが、これらのスペクトル変化は、二次元銅酸化物において観測されたフィリング制御型モット転移の場合[1]と酷似しており、光励起によって瞬時に金属相が形成されていることが結論できる。さらに、ペロブスカイト型遷移金属酸化物である、LaCoO3 においても、同様な絶縁体−金属転移を観測した。これらの光誘起金属相は、ピコ秒の時間スケールで元の絶縁体へと緩和する。
[1]M. Imada, A. Fujimori, and Y. Tokura, Rev. Mod. Phys.70, 1039(1998).
[2] S. Iwai et al. Phys. Rev. Lett. 91,057401(2003).

量子ドットの超高速レーザー分光
筑波大物理

舛本 泰章

フォトンエコー法は物質系の位相緩和を測定する標準的手法である。レーザーの時間幅で時間分解能が決まるフォトン
エコー法はフェムト秒よりも速い時間領域でも有用な役割を果たすと期待され、これからますます重要となるであろう。
その際、フォトンエコー法を可能な限り高感度化し、微量な試料に対しても適用できればフォトンエコー法の適用範囲を飛躍的に広げることとなる。一方、量子ドットのコヒーレンス時間を様々な環境下で調べる事は、励起された量子ドットの遷移双極子がどのように位相緩和するかを知ることになり、大変に興味深い。自己生成量子ドットはレーザー、メモリ
ー、スイッチ、単光子素子、量子計算などへの応用が期待されているが、これらの性能にコヒーレンス時間は極めて深く関わっているので、この観点からもコヒーレンス時間測定は必要である。筑波大物理の研究グループでは、ヘテロダイン
検出フォトンエコー法を開発して、単層の InP 自己生成量子ドットおよび単層の歪み誘起 GaAs 量子ドットの位相緩和測定に成功したので、これを報告する。これによれば、単層の量子ドットわずか量子井戸換算で１モノレイヤー程度からのフォトンエコー信号が検出できる。
見えてきた現象は、Pauli blocking、Hole tunneling および Dimensionality of biexciton
binding energy である。
80

金属ナノ粒子の光学非線形性と超高速ダイナミクス
名古屋大学大学院工学研究科、CREST‐JST

濱中 泰、中村 新男

直径 2 nm 以上の金、銀、銅などの金属ナノ粒子を透明な絶縁体マトリックス中に埋め込んだ金属ナノ粒子-絶縁体複合
系は局所電場効果による高い３次非線形感受率（χ(3)〜10-7 esu）と超高速な応答（< 1 ps）を示す 1)。一方、直径 1 nm
程度のクラスター領域の金属ナノ粒子では量子サイズ効果による非線形光学応答の発現が期待される。本研究では金属ナ
ノ粒子-絶縁体複合系における非線形光学応答の応答時間を決めるメカニズムを明らかにするために、サイズとマトリック
ス材料を系統的に変えた試料のフェムト秒ポンプ・プローブ測定を行った。また 28 原子で構成された金クラスター（直径〜1 nm）の非線形光学応答を調べた。
直径 3 nm 以上では、ナノ粒子が小さく体積弾性率が大きいマトリックス材料を用いた場合に応答時間の高速化が観測された。この結果はナノ粒子に特有のブリージング振動の励起とダンピングによる電子の緩和過程を考慮した新しいモデ
ルで良く説明された 2)。バルク金属とは異なる金属ナノ粒子複合系に特有の緩和機構が存在することを明らかにした。
一方、金クラスターの吸収スペクトルには大きいナノ粒子とは異なり表面プラズモン共鳴によるブロードな吸収帯は観測されず、多数の吸収ピークが重なったスペクトルが観測された。これらの吸収ピークは構成原子数の減少により生じた量子化準位間の光学遷移に起因し、光学応答に対する量子サイズ効果の発現を示している。非線形吸収スペクトルにはこれらの吸収ピークに対応する構造が現れ、スペクトルの形状解析により吸収ピークが大きくレッドシフト（〜140 meV）
することがわかった。レッドシフトの原因と非線形光学応答のメカニズムの解明を目指し研究を進めている。
1) K. Uchida, S. Kaneko, S. Omi, C. Hata, H. Tanji, Y. Asahara, A. J. Ikushima, T. Tokizaki, and A. Nakamura, J. Opt.
Soc. Am. B11, 1236 (1994).
2) Y.Hamanaka, J.Kuwabata, I.Tanahashi, S.Omi, and A.Nakamura, Phys.Rev. B63, 104302 (2001).

Coherent control of plasmon-phonon oscillations in a semiconductor
using two ultrashort laser pulses
M. I. Bakunov
University of Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod, Russia
In recent years, the progress in femtosecond lasers and ultrafast spectroscopy has enabled the excitation andobservation of coherent phonon oscillations in solids. In polar semiconductors, such as GaAs, the excitation occurs in
the depletion layer, where the built-in electric field induces an initial lattice displacement. The optically createdcarriers move in the electric field and produce polarization. The polarization screens the field and induces a change inthe lattice displacement. As a result, plasmon-phonon modes are excited.
We developed a theory of the coherent control of the plasmon-phonon modes by two ultrashort optical pulses that
arrive with a delay. We found that for some values of the time delay, the second pulse can strongly suppress theplasmon-phonon oscillations excited by the first one. The mechanism of the effect lies in the excitation of
free-streaming currents: After the arrival of the second pulse, carriers not only

2.0

oscillate at the plasmon-phonon frequencies but also produce counter-directed

1.5

dc currents without any net dc current. Although this motion does not

1.0

manifest itself macroscopically it takes a significant part of the oscillations

0.5

energy, thus, strongly reducing the amplitude of the oscillations (Fig. 1).

0.0

The results obtained may be used for interpretation of recent experiments on

0.5

the two-pulse excitation of the plasmon-phonon modes in GaAs [1,2].

P

W

0

5

E

10

ω Lt

15

20

25

81

Fig. 1. Time dependence of the electronic polarization (P ), lattice displacement (W ), and electric field (E ) in thedepletion layer of GaAs for N1 = 6×1017 cm-3, N2 = 2×1019 cm-3, and time delay τ = 260 fs (ωLτ = 14.28). Here N1,2 is theplasma density after the first and second pulse excitation, respectively, ωL the frequency of the LO phonon.
1. K. Mizoguchi et al., J. Luminescence 87-89, 939 (2000).
2. Y.-M. Chang and N.-A. Chang, Appl. Phys. Lett. 81, 3771 (2002).

Magnetic Field Enhanced THz-radiation Emitter Irradiated with Femtosecond Optical Pulses
岡崎国立共同研究機構 分子科学研究所

猿倉 信彦

今日のテラヘルツ技術の進歩は著しい。このテラヘルツ技術の躍進の結果、多くの重要な研究報告がなされている。これは、テラヘルツ波領域が物質中にあるフォノンのエネルギーに相当するため、様々な物質の中での変化を見ることができると考えられるからである。現在、テラヘ
ルツ分光は分光学のなかにおいても有力な手段として幅広く使用されるようになり、工業技術への応用もすすめられている。この観点において、コンパクトで簡易な強力テラヘルツ光源を開発することは、これからのテラヘルツ分光やテラヘルツ波を用いた応用に対して必要不可欠であると考えられる。我々の研究室では、1.5W のフェムト秒レーザーで照射した InAs に磁場印加することによって、テラヘルツ波の強度がFig. 1. THz radiation power measured atvarious magnetic fields.

著しく増大することを論文によって報告した( Fig.1 )。この論文の中において、テラヘルツ波の強度が〜3T までの磁場と励起レーザー強度の二乗依存性をもっていることを示唆している。さらに強磁場を印加することによってテラヘルツ波の強度が 3T 程度の磁場によって飽和し、この飽和の仕方は結晶の軸方向と磁場の方向の関係に大きく依存することであることも報告している。また、
より高強度な磁場を印加することによって、テラヘルツ波の強度が印加磁場に対して飽和後減少し、そしてまた増加して 13T 程度の磁場で再飽和するという複雑な振舞をすることを明らかにした。さらに、これらのデータをもとにテラヘルツ波発生起源の解明や、励起レーザーのエネル
ギー密度依存性なども行っている。研究会においてこれらについて詳細に述べた。

テラヘルツ帯における金属フォトニック結晶の透過特性
大阪大学超伝導フォトニクス研究センター

宮丸 文章、田中 優紀、萩行 正憲

光の波長よりも小さい直径を持つ金属円形開孔を周期的に並べた 2 次元金属フォトニック結晶 (2D-MPC) において、
ある特定の周波数の透過率が増幅される現象が可視光領域で観測されている 1。この現象は、入射した電磁波が表面プラ
ズモン−ポラリトンと結合することにより生じるものと考えられている。我々はテラヘルツ領域において、この 2D -MPCの透過特性の研究を行っており、可視光領域と同様な、表面プラズモン−ポラリトンによる特異な透過特性を観測している。テラヘルツ領域では、試料の作製が比較的容易なことから、単純な 2D-MPC のみでなく、複雑な構造の試料や、ドープ半導体を用いたフォトニック結晶に関する透過特性も調べることができる。例えば、図 1 に示すように、2 層の2D-MPC を積層させた場合、2 層間の開孔位置を半周期ずらした方が透過率が高くなるといった、一見、直感と反した結果を見いだしている。また図 2 に、ドープ半導体 (Si) のフォトニック結晶における、透過スペクトルの温度変化を示す。
低温になるに従い、Si 中のキャリア濃度が減少し、金属フォトニック結晶から、誘電体フォトニック結晶に変化していく。
82このとき、表面プラズモン−ポラリトンに起因する透過ピーク（破線）は温度とともに減少し、キャリア凍結に伴い Si
内部にテラヘルツ波が進入できるようになると、急激に透過率が増加している様子がわかる。講演では上記の他に、
2D-MPC を透過するテラヘルツ波の、時間−周波数解析に関する議論なども行う。
Ebbesen et al., Nature 391, 667 (1998).

φ 0.6 mm 1.1 mm

誘電体
金属的

0.4

16

4x10

0.2
ずれ
方

向

0.35 mm

3x10

0.3
16

0.2
16

2x10

0.1
16

1x10

-3

)

0

0.0

0.2

0.3

0.4

Fre 0.6que
ncy 0.8(THz) 1.00.4

Frequency (THz)
図1． 2枚積層金属フォトニック結晶の透過スペクトルTransmittance

入射波

Carrier density (cmTransmittance

0.4

0.0
40
80
120
160
200
240

Te
mp
er
atu
re
(K
)

1.

図2． Siフォトニック結晶の透過スペクトルの温度変化

時間領域テラヘルツ全反射減衰分光法
京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻

田中 耕一郎最近のモノサイクルテラヘルツ波をもちいたセンシング技術の進展は、イメージングや材料分析、遠赤外領域の時間分解観測などの新しい応用分野を切り開いてきている。これ等の進展は、時間領域の測定がテラヘルツ波の振幅と位相を独立に決定可能である点を基本にしている。材料分析などの分光技術に限ってみると、透過測定においてはこの利点を生かし数多くの成果が報告されているのに対し、反射測定においては問題が山積している。これは、反射測定における参照光の「位相の不確定性」の問題から生じている。
上記の問題の解決を図るために、通常の透過配置 THz 分光装置に挿入するだけで全反射減衰分光（ATR）測定を可能にする「Magic プリズム」を作製し、時間領域テラヘルツ分光をおこなった。プリズムの屈折率の影響を調べるために、
テフロン、Si、MgO の３種類の材料で作製した。プリズムは THz 波が p-偏光になるように挿入した。試料は底面に平行になるようにセットし、底面との距離の関数として THz 電場波形を測定した。参照光として距離を十分離した時のデータをもちいることにより、再現性の高い全反射減衰スペクトルが得られた。このシステムをもちいてアンドープの InAs を測定したところ、1.5THz 近傍に表面プラズマによる共鳴が確認された。これは、ATR によりはじめて可能になったものである。サンプル−プリズム間距離を変えることにより、プラズマ共鳴の周波数で位相のπジャンプの向きの逆転、反射率の dip 構造のシフトなど、興味深い現象が観測された。これらは、プリズム、空気および表面プラズマの存在する媒質の２境界問題として理解される。講演では、プリズム依存性、誘電率の導出、距離依存性などについて議論した。

83

サブ 10 アト秒精度のコヒーレント制御
岡崎国立共同研究機構 分子科学研究所・科学技術振興機構 CREST

大森 賢治

例えば、二原子分子に核の振動周期よりも短い光パルスを照射すると、「波束」と呼ばれる局在波が結合軸上を往復する状態を造り出す事ができる。波束の発生に際して、数フェムト秒からアト秒のサイクルで振動する光電場の位相は波束の量子位相として分子内に保存されるので、光の位相を操作することによって波束の位相を操作することができる。我々はこれまでに、10 アト秒以下の精度で光学位相を操作する技術を開発し、これを用いて分子内に発生した２個の振動核波束の量子干渉をほぼ 100％のコントラストで完全制御することに成功した。また、干渉直後の波束の位相情報は、各振動固有状態のポピュレーション比を使って読みだすことができ、このポピュレーション情報は、系全体のコヒーレンスが消失した後でも分子集団内に 30ns 以上保存されることを実証した。これら一連の知見は、様々な量子系における波束干
渉に共通する極めて普遍的なものであり、コヒーレント制御の新たな局面の開拓に結びつくものである[1]。今後、分子波束の量子位相を量子情報処理や反応制御に応用するにあたって、これまで行なってきたデコヒーレンス後のポピュレーシ
ョン測定をコヒーレンスの直接測定に発展させる事が望ましい。そこで最近我々は、分子波束干渉の実時間観測を開始した。位相ロックされた fs パルス対によってヨウ素分子内に誘起される波束の発生から干渉に至る一連の事象を、別の fs
パルスを用いて実時間観測する（→図１）。測定結果の一例を図２に示す。このように、干渉後にも分子内にコヒーレンスが持続しており、ポピュレーション情報だけでなく、位相情報を操作して保存することが可能であることがわかる。なお、
この実験は東北大多元研の上田グループの協力を得て行なわれた。

図 1．位相ロックされた fs パルス対によって I2 分子の

図 2．位相ロックされた fs パルス対によって I2 分子の B 状態ポテンシャル

B 状態ポテンシャル上に生成した２個の振動波束の量上に生成した２個の振動波束が干渉する様子を実時間観測した例。Tvib は古子干渉を別の位相ロックされていない fs パルスによって実時間観測する。

典的な分子振動の周期で約 300fs。2 個の波束を空間的に重ねて作った場合（左）とそれぞれポテンシャルの対峙する二つの壁付近に空間的に離して作った場合（右）。

参考文献[1] Kenji Ohmori, Yukinori Sato, Evgueni E. Nikitin, and Stuart A. Rice, Phys. Rev. Lett. 91, 243003 (2003).
84物性研究所 ISSP 国際ワークショップ

物性研国際若手夏の学校

夏の学校世話人代表
東京大学理学部物理

小形 正男

物性研国際若手夏の学校（International Summer School for Young Researchers on “Quantum Transport
in Mesoscopic Scale and Low Dimensions”）は、最近研究が進展しているメゾスコピック系や低次元系の分
野での若手の研究者が集まり、ナノ構造等における特に量子輸送現象に関連した最近の研究を議論しようという目的で、平成15年8月13日〜21日に東京大学物性研究所において開催されました。参加者は予想していた人数を大幅に越え130名（内外国人20名）近くとなり、大変盛況な学校となりました。9日間（うち1日休暇）という比較的長い期間で、かつ2時間の講義が多くあり密度が高いプログラムでしたが、余裕も取ってあり議論等も十分行うことができました。講演者にとっても聴講の国内若手研究者にとっても、今後研究の上で非常に役立っていくことは間違いありません。

会議の運営は、世話人代表として筆者が行い、他の世話人として(以下アルファベット順) 遠藤彰(物性研)、
藤井達也(物性研)、井村健一郎(Karlsruhe)、小林研介(物性研)、妹尾仁嗣(産総研、CERC)、Christophe Texier(Orsay) が行いました。また、会議のAdvisory CommitteeをHelene Bouchiat (Orsay)、福山秀敏(物性研)、
家泰弘(物性研)、前川禎通(東北大金研)、Gilles Montambaux (Orsay)、永長直人(東大工学部)、高柳英明(NTT)の各氏にお願いし、プログラム・運営などに関しいろいろと助言をいただきました。
プログラムの内容は、1) quantum dots + nanostructures, 2) quantum Hall phenomena, 3) quantum wire
/ one-dimensional transport and carbon nanotubes, 4) organic conductors, 5) spin-dependent transport,
and 6) quantum coherence, disorder, etc. とメゾスコピック系から低次元固体まで幅広い対象における量子輸送現象を取り上げました。それぞれのトピックに対してintroductoryな分野の紹介を含めた長めの「講義(2時間)」と、それらを踏まえた最新の研究内容を議論する「セミナー(40分)」、そして多数参加していただいた
ポスター発表(3時間30分)、が行われました。
外国人参加者のうち、世話人が招待し講演していただいた方々はChristopher Bauerle (CRTBT Grenoble),
Stuart Brown (UCLA), Adeline Crepieux (Marseille), Richard Deblock (LPS Paris), Michele Governale(SNS Pisa), Juergen Koenig (Karlsruhe), Jan Martinek (Karlsruhe), Julia Meyer (Minnesota), Omar
Stern(Max Planck Stuttgart), Christophe Texier (LPTMS Paris), Bjoern Trauzettel (Freiburg), Wilfred
van der Wiel (Tokyo), Ulrich Zuelicke (Massey New Zealand), Igor Zutic (Maryland)の方々でした。すべてそれぞれの分野での卓越した若手であり、学校終了後、皆さんからはまたこのような夏の学校があれば(日本に限らず)参加したいという強いご希望を世話人に寄せていただきました。
物性物理が細分化する現在、概して同様の興味や共通の物理がありながら「直交」する形で、各分野での研究が進んでいることが多くあると思われます。上記の広範な分野で研究する若手にとって、夏の学校が違う分野を知り、また自分の分野を見直すよい機会となり得たのではないかと思います。実際、途中で質問を自由にできるという環境で長めの講演を行い、また質疑応答をすることによって、様々な「すれ違い」を埋めていっ85

た感があります。いずれにせよ世界でも類を見ない新しい形のワークショップであり、予想外の参加人数は、やはりこのようなニーズが特に若手研究者や大学院生の間で高まっているからと理解しており、夏の学校を開催してよかったと心底感じております。
会議運営については経験が未熟な若手で行うということで準備段階から大変な労力がかかってしまいまし
たが、Advisory Committeeの方々に様々なアドバイスをいただき、成功のうちに夏の学校を終了することができました。
最後となりましたが、物性研究所にはこのような新しい形の夏の学校があればぜひ参加したいという若手研究者達の自発的な願いを、物性研国際ワークショップとして採用していただき予算援助を賜わり、また財団法
人材料科学技術振興財団からもご援助いただきまして、大変感謝しております。まさに若手による若手のための夏の学校を実現することができました。その際にお世話になりました国際交流室の高田康民先生、会場運営などでお世話になった物性研内の国際交流室、技官、秘書、院生の方々、そしてお忙しい中時間を割いていただき運営に関して叱咤激励していただきました福山秀敏先生、家泰弘先生に、「物性研国際若手夏の学校」世
話人一同を代表して、御礼申し上げます。

86

物性研究所 ISSP 国際ワークショップ

ゲ ル シ ン ポ 2003 報 告中性子科学研究施設
ゲルシンポ 2003 実行委員長

柴山 充弘

http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/GelSympo2003/
平成 15 年 11 月 18 日から 20 日の 3 日間にわたり、東大物性研柏キャンパスにおいて第 5 回ゲルシンポジ
ウム（ゲルシンポ 2003）を開催した。物性研では初のソフトマターに関する国際会議であり、17 日夕のミキ
サー、21 日のミニワークショップを含めると、ほぼ一週間にわたる国際会議であった。
この会議の目的は、従来の「材料」としてのゲルから、高性能・高機能材料としてのゲル、さらには能動素子化などを指向したゲル研究の現状を踏まえ、ゲルの新概念の創成、構造、物性に関する新理論の構築、新規特性ゲルや高機能性ゲル、環境認識性、高分離特性をもつゲルの開発などを目指した国際会議を開催する、ことであった。
１．会議の意義と内容
会議の副題に「Polymer Gels: Fundamentals and Nano-Fabrication」とあるように基礎から微細加工を視野に入れたゲルの科学について、統計物理、物性物理、高分子精密合成などの基礎科学と応用研究である工業技術の学融合を目指し、ゲルの新概念の創成、構造、物性に関する新理論の構築、新規特性ゲルや高機能性ゲ
ル、環境認識性、高分離特性をもつゲルの開発などについて活発な議論が行える場を提供した。
また、物性研にてこのようなソフトマターの会議を開く意義として、物理学的観点から高分子ゲルを眺めた
とき、臨界現象や相分離、パーコレーション、結合相関など、物性物理学一般に共通する問題を多く内包していることがあげられる。ゲルの物性や構造についての基本概念は、欧米を中心とした物性物理研究者によって開拓されてきた経緯があり、理論面では欧米にまだ遅れをとっている感がある。その一方で、応用研究やナノテクノロジーでは日本が他国を大きくリードしている状況にある。そこで、物性研におけるソフトマターサイ
エンスの活性化および所員の理解や支援を得るためにも、ISSP 国際ワークショップとしてゲルの国際会議を開くことの意義は大きいと考えた。
会議の規模は以下のとおりである。参加登録者 154 名（発表者 110 名、参加者 35 名、ゲスト 9 名）
、招待
講演者は 18 名でうち外国人が 12 名（アメリカ 3、ロシア、香港、ベルギー、イスラエル各 2、フランス 3、
オーストラリア 1）、日本人が 6 名、一般口頭講演が 18 件（日本人 17 人、ポーランド 1 人）
、ポスター発表が 74 件であった。また、高分子学会、日本化学会、日本物理学会の協賛を得た。
２．プログラムプログラムは、理論、合成、構造、ゾルーゲル転移、レオロジー、分光学、ダイナミクスと運動、細胞工学、
ナノファブリケーション、オイルゲル化剤、環境敏感型ゲル、高分子電解質、両親媒性ゲルなど、多岐にわたる分野から、3 件の基調講演、15 件の招待講演、18 件の一般講演を中心として企画した。一般発表としては
ポスター発表の募集をしたところ、74 件の応募があった。プログラムについては、物性研ホームページ掲載（URL 上述）のプログラムリストを参照されたい。
プログラムおよびイベントの内容は
11 月 17 日 ミキサー（柏クレストホテル４Ｆローズルーム）87

11 月 18 日 口頭発表、ポスター１
11 月 19 日 口頭発表、ポスター２、懇親会（カフェテリア）11 月 20 日 口頭発表
11 月 21 日 ミニワークショップ＊、ISSP ツアー（家研、渡部研）であった。ポスター発表のうち、学生による発表については、招待講演者を審査員とするポスター審査を行い、１９日の懇親会にて 3 人の学生にポスター賞が授与された。
ミニワークショップはパネルディスカッション方式による未解決問題についての議論、将来の方向性についての議論・自由討論形式で、あらかじめ 4 人の招待
講演者に、高分子ゲル合成の最新動向(Prof. Lutz, Charles Sadron Institute, フランス)、高分子ゲルの理論(Prof. Y. Rabin, Bar Ilan 大学、イスラエル)、「生命とゲル」（長田義仁北海道大学副学長）、「シンポジウム総括」（Prof. A. Khokhlov,モスクワ大学）で、司会は筆者が務めた。会期中では討論時間が非常に限られていたため、この昼食をはさんだ３時間にわたるミニワークショップは非常に好評で、大いにゲルの未解決問題について、理論・実験、合成・物性・応用、と分野、背景の異なる研究者間での議論に沸いた。午後は２つのグループに分かれて ISSP ツアーを行い、家研究室と渡部研究室の見学を行った。それぞれ家教授、渡部教授じきじきの説明を受け、参加者一同、ハードマターサイエンスの先端研究の一端に触れることができて有意義であった。
３．出版・広報多くの学会のプロシーディングス発行において、発行まで非常に長い時間がかかることが多いこと、著作権の問題、限られた紙面では自由な情報伝達が難しいことなどが問題となっている。
このゲルシンポ 2003 では、こうした問題に対する一つの解決策として、コンパクトディスクにプログラムはもちろん、発表者全員の予稿、発表原稿やパワーポイント図などを取り込んでリンクを張ったディジタルプロシーディングス(GelSympo2003CD)を制作し、参加者全員に配付するとともに、物性研ホームページにて公開することとした。参加者にとってはプロシーディングスが冊子体でないため、文献としての引用が難しいかもしれないがホームページにて公開されるため、ある程度の引用が可能となるのではないかと主催者側は考えている。しかし、何より重要なのは会議終了後すみやかにプロシーディングスが発行、公開されることである。原稿の提出は会議開催中であったので原則的にはプロシーディングスはすでに発行されている予定であった。しかし、原稿提出が遅れている発表者があるため、平成 16 年 3 月初めの発行、アップロードの予定で現在、プロシーディン
グスの制作を続けている。論文などへの未発表原稿の取り扱いについては発表者に一任し、特許などで問題となる図があれば、原稿から自主的に削除してもらう方法をとった。このようなディジタルプロシーディングスの発
行はまだまだ試行段階であり、幾多の問題に遭遇するかもしれないが、新しい会議のスタイルとして提案したい。
４．おわりにホームページ掲載のプログラムリストをご覧になっていただければわかると思うが、高分子ゲルに関して、非常に広い分野から多くの発表があり、会場、ロビー、ポスター会場を問わず、活発な議論が繰り広げられた。
多いに研究交流ができた学会であり、次世代を担う学生にとっても有意義な経験の場となったと思う。
１９９５年以来の久しぶりの開催とスタッフ不足で運営が危ぶまれたが、高分子学会ゲル研究会の有志からなる実行委員会と中性子科学研究施設職員、学生の応援、高山一所員はじめ、物性研所員、国際交流室の支援を得て大成功に終わることができた。シンポ終了後、多くの参加者からお礼と会議成功のお祝いのメイルをいただいた。また、非常に活発で友好的かつ家庭的な学会であったとの感想を多くの参加者からいただいた。主
催者としてこれに勝る賛辞はない。
最後にゲルシンポ 2003 の開催に際し、ご理解とご支援をいただきました、
福山秀敏前物性研所長、上田和夫物性研所長、ならびに物性研国際交流委員会に感謝します。
88

物性研究所談話会

日時：2004 年１月 23 日(金) 午後 5 時〜6 時
場所：物性研究所６階 612 号室
講師：Prof. Michael von ORTENBERG（Institute of Physics, Humboldt University at Berlin）
題目：Experiments in Megagauss and Multi-Megagauss Magnetic Fields
要旨：
Measurements on semiconductors structures in strong magnetic fields using the single-turn equipment inBerlin,Germany, as well as the explosive flux-compression in Sarow, Russia, are reported. The experiments are
discussed in comparison with the theoretical concept of the tight-binding model in extreme magnetic fields beyond
the usual k* p-model.

日時：2004 年 2 月 20 日(金) 午後 1 時 30 分〜3 時
場所：物性研究所 6 階 A615 号室
講師：Dr. Jean-Pascal Brison(CRTBT-CNRS Grenoble France)
題目：Phase diagram of heavy fermion systems : basic measurements for complex physics
要旨：Interest in the superconductivity of heavy fermion systems was renewed in the last years by the discovery of quasi
systematic superconducting pockets at the verge of magnetic instabilities in cerium compounds, together with thediscovery of new superconductors with complex phase diagrams like PrOs4 Sb12. In Grenoble, these systems havebeen investigated with rather basic measurements (upper critical field, specific heat, thermal conductivity), with orwithout pressure, but carefully controlled conditions (sample characterization, hydrostaticity of pressure cells,
thermalization...).

For these complex systems, the simple determination of the superconducting phase diagram under magnetic field orpressure is already very rich. We show that systematic investigations of the upper critical field H_c2 have given someclues on the parity of the order parameter in many of these systems, together with their strong coupling regime : therole of the pairing mechanism in the strong mass renormalization will be contrasted in the cerium compounds and in
UBe_13. A multi gap structure is also often revealed by these measurements, and will be compared with the cases of
MgB_2 or borocarbide superconductors where direct microscopic measurements back these observations.

Eventually, we discuss the interest of specific heat measurements in the determination of these phase diagrams, withthe case of the CeRhIn_5 compound that might reveal a new superconducting state when superconductivity and Neelorder coexist. The respective role of lattice instabilities and magnetism in the pairing mechanism will be discussed,
pushing to set up a new generation of (still basic) experiments.
89日時：２月 24 日（火）午後３時〜４時半
場所：物性研究所６階 Ａ615 教室
講師：Daniel Khomskii（ケルン大学物理）
題目：CHARGE AND ORBITAL SUPERSTRUCTURES IN OXIDES
要旨
There exist many different types of superstructures in oxides, connected with spin, charge and orbital degrees of
freedom and their interplay. In this talk I will discuss three topics in this big field:
1. Interplay of frustrations and orbital ordering, both in the usual systems and in materials with the geometricfrustrations, such as LiNiO2 and spinels;
2. Bond vs site charge and orbital ordering, including the possibility to obtain ferroelectricity in charge-orderedmanganites;
3. Orbitally-driven Peierls transitions in spinels and some other systems.

日時：2004 年 3 月 3 日（水）午後３時〜
場所：物性研究所６階 Ａ615 教室
講師：Yunqi Liu（中国科学院科学研究所・京大客員教授）
題目：Synthesis, Characterization and Electronic Properties of Phthalocyanine derivatives
要旨：
Phthalocyanines (Pcs) have excellent optoelectronic properties as well as good chemical and physical stability. They
have been widely used in the fields of chemical sensors, nonlinear optics, electrochromics and photocatalyst, etc. In
addition, they have been proven to be good building blocks for constructing supramolecular or giant-molecularsystems. A series of new phthalocyanine derivatives were synthesized characterized. Thin films fabricated byLangmuir-Blodgett, self-assembly and vacuum deposition were investigated. Their applications in optical-electronic
devices, such as molecular rectifiers, molecular switches, optical limiting, gas sensors, light-emitting diodes andfield-effect transistors are reported.

日時：2004 年 3 月 10 日（水）午後 1 時 30 分〜3 時
場所：物性研究所 6 階 Ａ615 号室
講師：Prof. Jeffrey T. Koberstein（Department of Chemical Engineering Columbia University）
題目：Molecular Design of Functional Polymer Surfaces
要旨：
Almost all applications of polymers these days involve some sort of surface modification procedure in order to impartthe correct properties and function to polymer surface. From a simplistic viewpoint, these procedures involve putting
certain functional groups at the surface to improve either the release or adhesive properties of the surface. Ourinterest is to develop an understanding that can be used to design such functional surfaces at the molecular level. In
this presentation, a number of molecular design principles will be described that are useful for the molecular design90

of polymer surface properties: surface segregation of functional groups; the structure of functional polymer surfaces;and surface reorganization. Experiments on model end-functional polymers are used to illustrate these principles anda lattice model is developed to successfully predict this overall behavior. Finally the principles are applied to optimize
the architecture of functional polymers and to design polymeric surfactants that deliver precise concentrations ofreactive functional groups to polymer surfaces.

日時：2004 年 3 月 12 日（金） 午後 4 時〜
場所：物性研究所本館 6 階 Ａ615 号室
講師：Davide GALLI（ミラノ大学物理）4

題目：Quantum Monte Carlo simulations of confined solid He
要旨：
A problem of great interest in Condensed Matter Physics is the study of strongly interacting quantum Systems
where a confinement of the system is present; this is specially true for 4He systems where the interplay of theconfining potential with the interparticle interaction may yield completely new phenomena, as well as strongly
enhacing correlation effects.Very recently [1] from torsional oscillator experiments is has been found evidence of an
abrupt drop in the rotational inertia of solid helium confined in porous medium. Recognizing that solid helium
confined in porous medium is likely to be more populated with defects and vacancie than the bulk, the most likelyinterpretation of this drop is the entry into a supersolid phase[2]．The microscopic origin of this effect is however notcompletely understood. The overall goal of our present research activity is the assessmet of the effcts of confinementon the properties of solid 4He. The development of Quantum Monte Carlo simulation techniques in the recent years
has been so great that these have become the most important way to study strongly interacting quantum particles.
We have studied ground state properties of confined solid 4He by advanced Quantum Monte Cario techniques like the
Shadow Wave Function (SWF) vriational technique[2,3] and the recent exact (T = 0K) method called Shadow Path
Integral Ground State(SPIGS)[4]. Our first moder for 4He in confined geometries has been a system of 4He atoms free
to move in a lattice of big static spherical impurities, whose geometry does not match with the crystal structure of 4He
in the solid phase. We have studied the equation of state of this system. The freezing and the melting densities of theconfined 4He system increase respect to the typical value of the bulk so that one has to increase the pressure up to
about 56 atm to stabilize the solid phase; this is similar to what is found experimentally for 4He confine in porous
Vycor glass (see ref.10-15 in [1]). We have found that near the melting density, in the solid phase, exchanges between
4

He atoms are present like in the bulk solid at melting density in presence of a finite concentration of vacancies. In

order to model a more realistic situation, the simulation of 4He confined in a nano-pore structure is underconstruction.
[1] E. Kim and M. H. W. Chan, Nature 427, 225(2004).
[2] D. E. Galli, L. Reatto, J. Low Temp. Phys. 124, 197(2001).
[3] D. E. Galli, L. Reatto, Phys. Rav. Lett. 90, 175301/1(2003).
[4] D. E. Galli, L. Reatto, Mol. Phys. 101, 1697(2003).

91日時：2004 年 3 月 22 日（月） 午後 1 時 30〜
場所：物性研究所６階 612 号室
講師：吉森 明(九州大学理学研究院物理学部門・助教授）
題目：構造ガラスへの化学反応理論の応用
要旨：
構造ガラスには微視的な理論はまだ確立されていない。そういう段階では現象論が重要な役割を果たすが、トラッピン
グ拡散モデル(TDM)は、簡単な仮定から出発して、多くの現象の統一的な理解を与える。その仮定は構造ガラスに重要なジャンプ運動の速度分布に関係している。ジャンプ運動とは、1 粒子の運動で細かい振動とは別に、大きな距離を動く運動を指す。TDM は、このジャンプ運動の速度がべきで分布することを仮定する。
ここでは、現象論の次の段階として、この仮定の微視的な基礎付けを議論する。化学反応の理論を使って、過冷却液体の緩和時間に分布があると、ジャンプ速度も分布することを示す。さらに、液体のダイナミックスを調べるのによく使われる近似から、べきの指数を微視的なパラメータと結びつける。

92

人 事 異 動【研究部門等】○ 平成16年２月１日付け
（転 入）
氏
山 室

名
修

所

属

附属中性子科学研究施設

職 名
助教授

異 動 内 容大阪大学大学院理学研究科講師から○ 平成16年３月１日付け
（採 用）
氏

名

所

属

職 名

異 動 内 容加 藤 岳 生

物性理論研究部門

助教授

大阪市立大学大学院工学研究科・工学部講師から

松 浦 直 人附属中性子科学研究施設

助 手

オークリッジ国立研究所ポストドクター研究員から

職 名

異 動 内 容○ 平成16年３月16日付け
（転 出）
氏

名

武 田 直 也所属

新物質科学研究部門

助教授

新潟大学工学部教授へ○ 平成16年３月31日付け
（定 年）
氏

名

所

属

職 名
教 授

異 動 内 容石 川 征 靖新物質科学研究部門

定年退職

丸 山 志津枝

物性理論研究部門

技術専門官 定年退職

吉 田 辰 彦低温液化室

技術専門官 定年退職

（任期満了）
氏

名

所

属

職 名

異 動 内 容後 藤 恒 昭極限環境物性研究部門

教 授

任期満了

藤 井 保 彦附属中性子科学研究施設

教 授

任期満了

（辞 職）
氏

名

横 谷 尚 睦所

属

先端分光研究部門

職 名
助 手

異 動 内 容財団法人高輝度光科学研究センターへ

（採 用）
氏
佐 藤

名
卓

所

属

附属中性子科学研究施設

職 名

異 動 内 容助教授

採用（独立行政法人物質・材料研究機構から）93

○ 平成16年４月１日付け
（辞 職）
氏

名

藤 原 直 樹所

属

職 名

極限環境物性研究部門

助 手

異 動 内 容京都大学大学院人間・環境学研究科助教授へ

（採 用）
氏

名

所

属

職 名

異 動 内 容大 谷 義 近ナノスケール物性研究部門

教 授

採用（理化学研究所から）

小 嶋 映 二極限環境物性研究部門

助 手

採用

伊 藤

附属軌道放射物性研究施設

技術職員

採用

功

（併 任）
氏

名

金 道 浩 一所

属

職 名

極限環境物性研究部門

教 授

異 動 内 容大阪大学極限科学研究センター教授から（客員併任）
氏

名

所

属

職 名

後 藤 輝 孝ナノスケール物性研究部門（客員）教 授

坂 田 英 明ナノスケール物性研究部門

助教授

梅 原

出

ナノスケール物性研究部門

助教授

有 賀 哲 也

ナノスケール物性研究部門

助教授

石 川 修 六極限環境物性研究部門

助教授

山 本

極限環境物性研究部門

助教授

瀬 戸 秀 紀先端分光研究部門

助教授

山 本 量 一先端分光研究部門

助教授

陰 山

先端分光研究部門

助教授

樹

洋

異 動 内 容本務：新潟大学大学院自然科学研究科教授
任期：平成16年10月１日〜平成17年３月31日
本務：東京理科大学理学部助教授
任期：平成16年４月１日〜平成16年９月30日
本務：横浜国立大学大学院工学研究院助教授
任期：平成16年４月１日〜平成16年９月30日
本務：京都大学大学院理学研究科助教授
任期：平成16年10月１日〜平成17年３月31日
本務：大阪市立大学大学院理学研究科助教授
任期：平成16年４月１日〜平成17年３月31日
本務：高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所助教授
任期：平成16年４月１日〜平成17年３月31日
本務：京都大学大学院理学研究科助教授
任期：平成16年４月１日〜平成17年３月31日
本務：京都大学大学院理学研究科講師
任期：平成16年４月１日〜平成16年９月30日
本務：新潟大学大学院自然科学研究科助教授
任期：平成16年10月１日〜平成17年３月31日【事 務 部】○ 平成16年３月31日付け
（定 年）
氏
赤 石

名
眞

所

属

経理課

職 名
課長補佐

異 動 内 容
定年退職

（辞 職）
氏

94

名

所

属

職 名

異 動 内 容千日坂 美由紀

経理課

経理第二掛 北海道教育大学総務部総務課へ

菊 地 仁 一

学務課

総務掛

大学共同利用機関法人自然科学研究機構本部総務課職員係主任へ

酒 井 芳 夫

学務課

総務掛

放送大学学園修学支援・大学院指導係へ

○ 平成16年４月１日付け
（転出等）
氏

名

所

属

職 名

異 動 内 容羽 田 勇 雄企画課

企画課長

情報基盤センター事務長へ覺 張 邦 夫

庶務課

庶務課長

史料編さん所事務長へ

羽 野 敦 子

庶務課

学術情報掛長 柏図書館研究情報係長へ

圷

陽 子

庶務課

人事掛主任 教養学部等事務部総務課庶務係長へ

大 橋 正 浩

庶務課

共同利用掛主任 生産技術研究所総務課庶務係長へ

新 井

経理課

用度第二掛主任 理学系研究科施設係主任へ

森 口 広 美駒場事務分室総務掛主任 生産技術研究所総務課国際交流係長へ

曽 我 典 子

庶務課

学術情報掛 柏図書館研究情報係へ

鈴 木 康 之経理課

施設第二掛 施設部整備課電気第二係へ

寛

（採 用）
氏

名

所

属

職 名

異 動 内 容橋 本 宏 之庶務課

齋 藤 節 朗学務課

五十嵐 久 敬駒場事務分室総務係主任 採用（独立行政法人日本学術振興会から）

中 川

学務課

研究交流係 再雇用（アイソトープ総合センター事務主任から）

繁

共同利用係 採用（筑波大学から）教務係採用（独立行政法人大学入試センターから）

（転入等）
氏

名

所

属

職 名

異 動 内 容中 塚 数 夫

企画課

企画課長

経理部主計課課長補佐から

白 勢 祐次郎

学務課

学務課長

総務部人事課課長補佐から

日 向 知実治

経理課

副課長

史料編さん所総務主任から

瀬 戸 美香子

庶務課

人事係主任 医学部附属病院総務課職員掛主任から山 寺 祐 介経理課

用度第二係 経理部主計課から

小野間 健 二経理課

施設第二係 施設部電気通信設備課電気第四掛から常 行 晴 美学務課総務係主任 工学部化学・生命系専攻事務室から

石 田 さ よ学務課（本郷分室）

教務係

理学部学環・学府総務掛から（事務部内異動）
氏

名

所

属

職 名

異 動 内 容井 上 幸太郎

庶務課

庶務課長

学務課長から古 川 稔 子

学務課総務係主任 企画課渉外・広報掛主任から

荻 野 と み学務課（本郷分室）

教務係主任 学務課教務係主任から

（昇 任）
氏

名

所

属

職 名

河 原 博 之経理課

施設第二係主任 昇任

松 本 武 彦経理課

用度第一係主任 昇任

異 動 内 容95

東京大学物性研究所の教官公募の通知

下記により助手の公募をいたします。適任者の推薦、希望者の応募をお願いいたします。
１．研究部門名等及び公募人員数
先端分光研究部門（辛研究室）
助手 １名
２．研究内容軟Ｘ線領域の分光実験により電子状態の研究を行う。特に超高分解能光電子分光を用いて強相関物質やナノ物質等の幅広い物質の物性研究を行うと同時に、時間分解光電子分光等の新しい研究分野の開発にも関心がある研究者を求める。
分野の経験は問わない。
３．応募資格修士課程修了、又はこれと同等以上の能力を持つ人。
４．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。
５．公募締切平成１６年４月２３日（金）必着
６．就任時期決定後なるべく早い時期を希望する。
７．提出書類（イ）推薦の場合：○推薦書（健康に関する所見を含む）○履歴書（略歴で結構です）○業績論文リスト（必ずタイプし、特に重要な論文に○印をつけること）○主要論文の別刷（５編以内）（ロ）応募の場合○履歴書（略歴で結構です）○業績論文リスト（必ずタイプし、特に重要な論文に○印をつけること）○主要論文の別刷（５編以内）○健康診断書○所属の長又は指導教官等の本人についての意見書（宛先へ直送）
８．書類提出先〒277-8581 千葉県柏市柏の葉５丁目１番５号
東京大学柏地区庶務課人事掛
電話 04(7136)3205
e-mail jinji-kakari@issp.u-tokyo.ac.jp
９．本件に関する問い合わせ先
東京大学物性研究所先端分光研究部門 辛 埴
電話 04-7136-3380
e-mail shin@issp.u-tokyo.ac.jp
10．注意事項「辛研究室助手応募書類在中」、又は「意見書在中」の旨を朱書し、郵送の場合は書留で郵送のこと。
11．選考方法
東京大学物性研究所教授会で審査決定いたします。ただし、適任者のない場合は、決定を保留いたします。
平成 16 年２月 25 日
東京大学物性研究所長
上 田 和 夫
96

平成 16 年度前期 短期研究会一覧

研 究 会 名開 催 期 日

参加予定
人
員

提

案

者

○越川 孝範（大 阪 電 気 通 信 大）
LEEM・PEEM を用いた表面研究の
新しい展開

辛

埴（東 大 ・ 物 性 研）

４月26日(月)〜27日(火)
７０名
（２日間）

尾嶋 正治（東京大）小林 啓介（高輝度光科学研究ｾﾝﾀｰ）
木下 豊彦（東 大 ・ 物 性 研）
○山田 銹二（信州

大）深道 和明（東北大）小山 佳一（東北大）鹿又
遍歴系の特異な磁性と磁性材料への

１００名
応用

武（東 北 学 院 大）５月13日（木）〜15日（土）和田 裕文（京

都

大）

（３日間）
高橋 慶紀（姫 路 工 業 大）後藤 恒昭（東 大 ・ 物 性 研）
榊原 俊郎（東 大 ・ 物 性 研）
上床 美也（東 大 ・ 物 性 研）
○山室修（東 大 ・ 物 性 研）高山一（東 大 ・ 物 性 研）

柴山 充弘（東 大 ・ 物 性 研）
極端非平衡系の物性とエネルギーラ

７０名
ンドスケープ

小田 垣孝（九州

大）金谷 利治（京都

大）８月９日（月）〜10日（火）（２日間）
深尾 浩次（京 都 工 芸 繊 維 大）
樋渡 保秋（金笹井 理生（名田中 秀樹（岡

沢
古

大）
屋

山

大）
大）

○は提案代表者

97平成 16 年度前期外来研究員一覧

嘱託研究員
氏

名

近 藤

忠

東北大学理学研究科
助教授

レーザー加熱ダイヤモンドアンビル装置における測温システ
ムの開発

深 井

有

中央大学理工学部
教 授

Pd-H系の高温高圧下における相平衡関係の解明〃

米 田 忠 弘東北大学多元物質科学研究所
教 授

低温STM/STSによる吸着分子のダイナミクス

 信

山 口 茂 弘名古屋大学理学研究科
助教授

有機パイ共役分子群をもちいたナノリンク系の物性〃夛 田 博 一岡崎国立共同研究機構分子科学研究所
助教授

ウェットプロセスにより化学修飾したSi表面の物性〃

並 木

九州工業大学工学部
教 授

冷原子状水素源の開発と氷表面における反応ダイナミクスの研究〃

百 瀬 英 毅

大阪大学低温センター
助 手

超強磁場下における半導体短周期超格子の遠赤外磁気光学効果に関する研究嶽 山

横 井 裕 之熊本大学工学部
助教授

一巻きコイル方式超強磁場下高圧磁気光測定システムの開発

〃

高 柳

滋

北海道教育大学教育学部
教 授

多重極限関連装置の調整（比熱）折 茂 慎 一東北大学金属材料研究所
助教授

高圧ガス中での水素貯蔵材料合成システムの開発〃

小 尾 淑 久東北大学金属材料研究所
助 手

希土類薄膜水素化物の圧力効果

〃

梅 原

出

横浜国立大学工学研究院
助教授

高圧下の比熱測定装置の開発

〃

坂 本

功

名古屋工業大学
教 授

希土類金属間化合物の圧力効果と物性評価〃

稲 田 佳 彦岡山大学教育学部
助教授

チャコール式3He冷凍機の装置の開発〃

吉 村 倫 拓九州大学大学教育ｾﾝﾀｰ
助 手

X線吸収微細構造解析装置の調整〃

松 本 武 彦物質材料研究機構ｴｺﾏﾃﾘｱﾙ研究ｾﾝﾀｰ
技術参与

非磁性圧力容器材料NiCrAl合金による圧力装置開発〃

高 橋 博 樹日本大学文理学部助教授

多重極限関連装置の調整〃

手 塚 泰 久弘前大学理工学部助教授

共鳴逆光電子分光の開発

辛金 井

名古屋大学理学研究科
助 手

有機化合物の光電子分光〃

竹 内 恒 博名古屋大学難処理人工物研究センター
講 師

Bi系超伝導体の角度分解光電子分光〃

河 合

京都大学工学部教授

固体の発光実験〃鎌 田 雅 夫

佐賀大学ｼﾝｸﾛﾄﾛﾝ光応用研究ｾﾝﾀｰ
教 授

レーザーおよび放射光の同時照射の研究〃

伊 藤 孝 寛岡崎国立共同研究機構分子科学研究所
助 手

有機物の光電子分光〃

木 村 真 一岡崎国立共同研究機構分子科学研究所
助教授

強相関系物質の共鳴逆光電子分光の研究〃

鈴 木

北九州市立大学国際環境工学部
講 師

軟X線スペックルの開発〃

東京理科大学基礎工学部
助 手

準結晶の高分解能光電子分光

〃

章

要

潤

拓

田 村 隆 治

98

所

属

研

究

題

目

関係所員
八 木

上 床

東京理科大学理学部
助 手

共鳴逆光電子分光装置の開発

辛石 井 啓 文Synchrotron Radiation Research Center
研究員

X線非弾性散乱の研究〃

菅

大阪大学基礎工学研究科
教 授

高輝度光源を用いた固体分光実験設備の基本設計

東北大学理学研究科
教 授

高分解能光電子による電子状態の研究〃

上 野 信 雄千葉大学工学部
教 授

高輝度光源における有機薄膜光電子分光ビームラインの設計〃

大 門

奈良先端科学技術大学院大学
教 授

二次元表示型スピン分解光電子エネルギー分析器の開発〃

広島大学理学研究科
教 授
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
助教授

高輝度光源における表面化学研究用コインシデンス分光ビー
ムラインの設計〃

高輝度光源における表面化学研究用コインシデンス分光ビー
ムラインの設計〃

鎌 田 雅 夫教 授

レーザーと放射光を組み合わせた分光研究〃

宮 原 恒 昱東京都立大学理学研究科
教 授

コヒーレント放射光を用いた分光研究〃

小 杉 信 博

岡崎国立共同研究機構分子科学研究所
教 授

高輝度光源を利用する分子分光実験設備の基本設計〃

宇理須 恒 雄岡崎国立共同研究機構分子科学研究所
教 授

表面光化学反応研究用高輝度光源大フラックスビームラインの設計〃

広島大学放射光科学研究センター
助 手
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
教 授
東北大学理学研究科
教 授

高輝度光源計画におけるスピン分解光電子分光実験ステーシ
ョンの検討

〃

高輝度光源を利用する原子分光実験設備の基本設計

〃

樋 口

高 橋

透

滋 正
隆

寛

田 中 健一郎
間 瀬 一 彦仲 武 昌 史
柳 下
濱

明
広 幸

磯 山 悟 朗

大阪大学産業科学研究所
教 授

加 藤 政 博姫路工業大学高度産業科学技術研究所
教 授
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
教 授
高エネルギー加速器研究機構
加速器研究施設
助教授
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
助教授
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
助教授
高エネルギー加速器研究機構
加速器研究施設助 手高エネルギー加速器研究機構
加速器研究施設助 手高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
助 手
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
助 手
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
技 官
高エネルギー加速器研究機構
物質構造科学研究所
教 授
岡崎国立共同研究機構分子科学研究所
助教授

小 関

安 東 愛之輔
春 日 俊 夫設 楽 哲 夫
小 林 幸 則堀洋一郎

佐 藤 政 則飛 山 真 理本 田融

原 田 健太郎佐 藤 佳 裕伊 澤 正 陽忠

熊 谷 教 孝高輝度光源におけるシンクロトロンの設計及び開発研究

柿 崎

中 村

アンジュレータの基本設計〃

高輝度光源計画のリング設計および軌道解析〃

加速器モニタリング・システムに関する研究〃

高輝度光源における線形加速器（ライナック）設計及び開発
研究〃

高輝度光源リングのラティス設計及び色収差に関する研究〃

高輝度光源計画における真空システムの設計〃

ライナックの初期ビームローディング補正及びリングの軌道安定化の研究〃電子入射器の設計及びフィードバック・システムに関する開発〃

高輝度光源計画における電子ビームモニタの設計〃

高輝度光源リングにおける誤差磁場や挿入光源磁場のビームへの影響に関する研究〃

高輝度光源計画におけるコントロールシステムの設計計画〃

高輝度光源計画における高周波加速空洞の開発研究

中 村

高輝度光源における電磁石の設計及び開発研究〃

理化学研究所
先任研究員

高輝度光源リングにおける高周波加速及び電磁石システムの設計及び開発研究〃高輝度光科学研究センター部門長

高輝度光源加速器の設計及びビーム入射システムの研究

〃

99

田 中

均

高輝度光科学研究センター
副主席研究員高輝度光源リングにおける低エミッタンスビームに関する研究高 雄

勝

高輝度光科学研究センター
主幹研究員

高輝度光源におけるビームの高品質化に関する研究

手 塚 泰 久弘前大学理工学部助教授

高輝度光源用直入射分光器の設計

木 村 真 一岡崎国立共同研究機構分子科学研究所助教授

鈴 木 章 二東北大学理学研究科
助教授

高輝度光源高分解能斜入射分光ビームラインの設計〃

江 島 丈 雄東北大学多元物質科学研究所
助 手

高輝度光源における軟X線ビームラインの検討〃

福 井 一 俊福井大学遠赤外領域開発センター助教授

高輝度光源用直入射分光器の設計〃

曽 田 一 雄名古屋大学工学部
教 授

高輝度光源私用発行実験装置の開発〃

今 田

大阪大学基礎工学研究科
助教授

高輝度光源計画における、スピン分解光電子分光及び光電子
顕微鏡ビームラインの設計〃

木 村 昭 夫

広島大学理学部
助教授

高輝度光源におけるスピン分解光電子分光実験ステーションの検討〃

生天目 博 文広島大学放射光科学研究センター
教 授

高輝度放射光による高分解能光電子分光の検討

〃

真

〃

中 村
〃
木 下
〃

広島大学放射光科学研究センター
助教授
高エネルギー加速器研究機構
放射光研究施設
技 官
岡崎国立共同研究機構分子科学研究所
助教授

高輝度光源ビームラインにおける制御系の開発〃

高輝度光源における原子・分子分光ビームラインの検討〃

小 池 雅 人日本原子力研究所光量子化学センター
主任研究員

高輝度光源計画における、高輝度放射光源回折格子ビームラ
インの設計

〃

斎 藤 祐 児日本原子力研究所放射光研究センター
研究員

高輝度光源計画における、高分解能分光器の検討〃

大 橋 治 彦高輝度光科学研究センター放射光研究所
主幹研究員

高輝度光源ビームラインにおける光学素子冷却システムの検討〃

梶 谷

東北大学工学研究科
教 授

中性子散乱装置のアップグレード計画実施

島 田 賢 也
斉 藤 裕 樹見 附 孝一郎

剛

〃

〃

吉 澤

野 田 幸 男

東北大学多元物質科学研究所
教 授

〃

〃

大 山 研 司東北大学金属材料研究所
助教授

〃

〃

岩佐和

東北大学金属材料研究所
教 授

〃

〃

河原崎 修 三大阪大学理学研究科
教 授

〃

〃

日 野 正 裕京都大学原子炉実験所
助 手

〃

〃

日 高 昌 則九州大学理学研究院
助教授

大 竹 淑 恵理化学研究所
先任研究員

100

晃

中性子散乱装置のアップグレード計画実施
〃

〃
〃

一

般
氏

名

所

属

研

究

題

目

関係所員

ギ リ ラ ム室蘭工業大学工学研究科
博士２年

充填スクッテルダイト化合物の高圧合成と熱電特性

八 木

城 谷 一 民室蘭工業大学工学部
教 授

重希土類を持つスクッテルダイト化合物の高圧合成〃

荒 関 信 人室蘭工業大学工学研究科
博士１年

〃

〃

長谷川

東北大学金属材料研究所助教授

高温超臨界流体を利用した高温高圧化での結晶成長技術の開発〃

平 井 寿 子筑波大学地球科学系
講 師

SiO2クラスレートの高圧構造変化〃

町 田 真 一筑波大学教育研究科
修士１年

〃

〃

中 辻

京都大学理学研究科
講 師

磁気フラストレーションに基づく重い電子状態における低温
磁性

榊 原

町 田 一 成岡山大学理学部
教 授

第２種超伝導体の渦の研究〃

松 平 和 之九州工業大学工学部
助 手

スピンアイス化合物の磁場下における液体-気体型相転移の研究〃

藤 山 茂 樹岡崎国立共同研究機構分子科学研究所
助 手

磁場誘起超伝導体における磁気的相互作用のNMRによる研究

瀧 川

吉 村 一 良京都大学理学研究科
教 授

α-NaV2O5における17Oをプローブとした核磁気共鳴実験

〃

和 氣

剛

京都大学理学研究科
博士１年

〃

〃

伊 東

裕

名古屋大学工学研究科
助教授

２価の価数をもつBEDT-TTF塩における電子状態の分光的研究田 島

村 田 恵 三大阪市立大学理学研究科
教 授

有機伝導体の低温磁場下光学測定

吉 野 治 一大阪市立大学理学研究科
講 師

〃

〃

中 西

努

大阪市立大学理学研究科
博士１年

〃

〃

鳥 塚

潔

神奈川工科大学
非常勤講師

有機薄膜の低温物性測定（Ⅲ）

〃北海道大学理学研究科
助教授

MgB2の電磁応答の理論的研究

松 田

森 山 広 思東邦大学理学部
教 授

C60フラーレンアニオンラジカル塩の磁気特性森

持 田 智 行東邦大学理学部助教授

フェロセン・ビフェロセン系金属錯体の合成と物性評価〃

岡 澤 和 也

東邦大学理学研究科
修士１年

山 本 昌 司北海道大学理学研究科
教 授

低次元磁性体包括的核磁気緩和理論の構築

坂 井

東北大学理学研究科
助教授

低次元磁性体の統計力学〃

中 野 博 生

姫路工業大学理学研究科
助 手

量子スピン系の数値シミュレーション〃

中 野 博 生

姫路工業大学理学研究科
助 手

強相関電子系における金属絶縁体転移の理論的研究

今 田

嶋 原

浩

広島大学先端物質科学研究科
助教授

電子フォノン相互作用による異方的超伝導におけるスピンと電荷の揺らぎの効果

甲 元

御 領

潤

青山学院大学理工学部
助 手

スクッテルダイト超伝導PrOs4Sb12の対称性とメカニズム

坂 本 一 之東北大学理学研究科
助 手

STMとSTSを用いたグラファイト表面上に形成した一次元
C60鎖の研究金 沢 育 三東京学芸大学教育学部
教 授

低速陽電子ビームによる表面・界面の動的研究

北

正

知

孝 文

徹

〃

〃

〃
高 橋
（實）

〃
小 森
〃

101

大 石 陽次郎

東京学芸大学教育学研究科
修士１年

低速陽電子ビームによる表面・界面の動的研究

川 村 隆 明山梨大学教育人間科学部
教 授

結晶表面の原子配列制御〃

石 井

鳥取大学工学部助教授

半導体表面上の銀原子吸着と島・細線成長の第一原理計算〃

河 村 紀 一

NHK放送技術研究所
主任研究員

ナノ磁性体応用研究〃

宮 岡 秀 治NHK放送技術研究所
ポストドクトラル研究員〃〃

古 川 義 純

北海道大学低温科学研究所
助教授

分子レベルでの不凍たんぱく質分子と氷結晶成長の相互作用
の研究

 信

松 浦 良 樹大阪大学蛋白質研究所
助教授

アミロース-ヨード複合体分子のSTMによる直視観察黒 川

京都大学国際融合創造センター
助 手

走査プローブ顕微鏡による半導体表面近傍のドーパントの原子分解能観察東京大学工学系研究科
助 手

放射光光電子分光による強相関酸化物薄膜・超格子の電子状
Lippmaa
態の研究晃

修組 頭 広 志

小 森

〃
長谷川

東京大学工学系研究科
修士１年
東京工業大学
ﾌﾛﾝﾃｨｱ創造共同研究ｾﾝﾀｰ
講 師
物質・材料研究機構
技術補助員

〃

〃

同軸型直衝突イオン散乱分光法による酸化物薄膜表面の構造解析〃

薄膜合成と新規酸化物発見のためのソフトウエアツールの開発〃

和 田 信 雄名古屋大学理学研究科
教 授

メゾ多孔体中ヘリウム３量子流体の研究

河 野 公 俊理化学研究所
主任研究員

量子流体の表面物性の研究

椋 田 秀 和理化学研究所研究員〃〃

池 上 弘 樹理化学研究所研究員〃〃

川 﨑 健 司理化学研究所
協力研究員〃〃

秋 元 彦 太理化学研究所
技術開発研究員〃〃

音千葉大学理学部助教授

橋 本 龍 司松 本 祐 司目 黒 伸 也賢 一

藤 川 敦 史千葉大学自然科学研究科
博士１年

室

千葉大学理学部
教 授

清 文

山 室 智 文千葉大学自然科学研究科
博士１年

森

石 本
〃

タイプⅡ高密度状態の強磁場量子磁気伝導〃
磁気ポーラロン超強磁場磁気光学

嶽 山
〃
〃

〃

〃

大阪大学工学研究科
助教授

超強磁場下における半導体短周期超格子のサイクロトロン共鳴に関する研究〃百 瀬 英 毅

大阪大学低温センター
助 手

〃

〃

出 口

大阪大学工学研究科
博士１年

〃

〃

濱 口 智 尋高知工科大学客員教授〃〃

松 田 康 弘岡山大学理学部助教授

超強磁場下における希薄磁性半導体のサイクロトロン共鳴〃

横 井 裕 之熊本大学工学部
助教授

Ⅱ-Ⅵ系半導体量子井戸中２次元電子ガスの強磁場下磁気光学
非線形特性

〃

原 田 修 治新潟大学工学部
教 授

低温下における金属中の水素の量子効果

荒 木 秀 明長岡工業高等専門学校
助 手

102

伸 也

央

〃

久保田
〃

千代浦 祐 紀

新潟大学自然科学研究科
博士１年

今 井 彰 夫

新潟大学工学部
修士１年（予）松 原明

京都大学低温物質科学研究センター
助教授

佐々木

豊

京都大学低温物質科学研究センター
助教授

〃

〃

山 下

穣

京都大学理学研究科
博士２年

〃

〃

低温下における金属中の水素の量子効果〃
回転超流動3HeのNMR実験

久保田
〃
〃

山 谷 和 彦北海道大学工学研究科
教 授

四 方 亮 輔北海道大学工学研究科
修士１年

〃

〃

小 島 憲 道東京大学総合文化研究科
教 授

架橋ハロゲンを制御した金混合原子価錯体の高圧化構造解析〃

榎 本 真 哉

東京大学総合文化研究科
助 手

〃

〃

仲 本 亜希雄

東京大学総合文化研究科
博士１年

〃

〃

池 田 和 寛東京大学総合文化研究科
博士１年

〃

〃

大 塩 寛 紀筑波大学化学系
教 授

山 本 千 尋筑波大学教育研究科
修士１年

〃

〃

北 川

九州大学理学研究院
教 授

〃

〃

宏

低次元導体における超高圧・低温下の異常な電子状態

一次元白金錯体の電気伝導度の圧力効果

上 床〃

谷 口 弘 三埼玉大学理学部助 手

永 井 卓 也

埼玉大学理学研究科
修士１年

毛 利 信 男

埼玉大学理学部
教 授

才 賀 裕 太埼玉大学理工学研究科
博士１年

小 坂 昌 史埼玉大学理学部
助教授

加 藤 慶 顕埼玉大学理工学研究科
博士１年

〃

〃

原

埼玉大学理工学研究科
博士１年

〃

〃

良 平

有機導体における超高圧印加による物性研究〃
YbInCu4系物質の価数揺動と物性〃
炭素や硼素を含む希土類金属間化合物の単結晶育成

〃
〃
〃
〃
〃

小 坂 昌 史埼玉大学理学部助教授

柏 木 洋 行埼玉大学理工学研究科
博士１年

〃

〃

岩 田 広太郎

埼玉大学理工学研究科
修士１年（予）

〃

〃

梅 原

出

横浜国立大学工学研究院
助教授

冨 岡 史 明横浜国立大学工学研究院
博士２年

坂 本

功

名古屋工業大学工学部
教 授

重い電子系超伝導体Ce2Coln8の超伝導特性

〃

繁 岡

透

山口大学理学部
教 授

TbRh2Ge2の磁気転移〃

樋 森 明 登山口大学理工学研究科
博士２年

繁 岡

山口大学理学部
教 授

透

圧力下における熱電能測定システムの開発

Ce2RhIn8とCePd2Si2の低温高圧比熱〃〃
DyCu2Ge2の異常メタ磁性

〃

〃
〃

〃
〃

103

木 村 渚 康

山口大学理工学研究科
修士１年

DyCu2Ge2の異常メタ磁性

巨 海 玄 道九州大学理学研究院
教 授

インバー合金における圧力誘起量子相転移の探索

大 橋 政 司九州大学理学研究院
助 手

〃

〃

斎 藤 稜 平九州大学理学府
修士２年〃〃

大 橋 政 司九州大学理学研究院
助 手

強相関電子系化合物における圧力および磁場誘起量子相転移の探索〃

秋 山 秀 治九州大学理学府
修士２年

〃

〃

北 川

宏

九州大学理学研究院
教 授

山 内 美 穂九州大学理学研究院
助 手

矢ケ崎 克 馬琉球大学理学部
教 授

仲 間 隆 男

琉球大学理学部
助教授〃〃

野 津 史 耕琉球大学理工学研究科
博士２年

〃

〃

高江洲 義 尚琉球大学理工学研究科
博士２年

スピネル化合物の高圧・強磁場における輸送特性

〃

菅 原

仁

東京都立大学理学研究科
助 手

充填スクッテルダイト化合物の高圧下における電子輸送効果〃

佐 藤 英 行

東京都立大学理学研究科
教 授

〃

〃

菊 池 大 輔東京都立大学理学研究科
修士２年

〃

〃

四 方 周 輔北海道東海大学
教 授

LaSr214酸化物高温超伝導体のホール係数の圧力効果〃

高 橋 博 樹日本大学文理学部
教 授

デラフォサイト型遷移金属酸化物の高圧下電気抵抗測定〃

栁 川 郁 雄日本大学総合基礎科学研究科
修士２年

三 浦 康 弘桐蔭横浜大学工学部助教授

盛 田 伸 一桐蔭横浜大学工学部
学振特別研究員

石 井 康 之理化学研究所
協力研究員

擬二次元分子性導体Pd(demit)2塩の高圧下輸送現象測定

太 田仁

神戸大学分子ﾌｫﾄｻｲｴﾝｽ研究ｾﾝﾀｰ
教 授

パルス強磁場とマイクロカンチレバーを用いたESR測定装置
の開発

長 田

木 俣

基

神戸大学自然科学研究科
博士１年

〃

〃

Ⅲ-Ⅴ-N混晶半導体のフォトルミネッセンス特性に関する研
究

秋 山

〃

〃

上 床

金属ダイマー鎖型部分酸化錯体における高圧物性〃
スピネル化合物の高圧・強磁場における輸送特性〃
導電性ラングミュア・プロジェット膜の電気的性質
〃

〃

〃
〃
〃

〃
〃
〃
〃

矢 口 裕 之埼玉大学工学部
助教授

森 桶 利 和埼玉大学理工学研究科
博士２年Mark Jablonski

東京大学先端科学技術研究センター
外国人協力研究員

カーボンナノチューブによるモード同期超短パルスレーザーの開発〃

Sze Yun Set

東京大学先端科学技術研究センター
外国人協力研究員

〃

〃

石 井

晃

鳥取大学工学部
助教授

GaAs(110）結晶成長の第一原理計算と動的モンテカルロシミュレーション〃

小 柴俊

香川大学工学部
教 授

化合物半導体ナノ・ヘテロ構造の光学特性の評価と形成機構〃

東京工業大学総合理工学研究科
助 手

モンテカルロ法による合金の相変態、相安定性の研究と新物
質の探索

高 山

神 藤 欣 一

104

大 野

隆

奥 田 哲 治徳島大学工学部
教 授

規則格子RBaMn2O6のNMRによる研究

上 田
（寛）

鹿児島大学

低次元導体における超高圧・低温下の異常な電子状態

廣 井

物質合成・評価設備Ｐクラス
氏

名

所

属

研

究

題

目

中 山 則 昭山口大学工学部
助教授

強相関系遷移金属酸化物の透過電子顕微鏡法による研究

上 田
（寛）

稲 辺

保

北海道大学理学研究科
教 授

分子性伝導体における強相関効果の研究

田 島

内 藤 俊 雄北海道大学理学研究科
助教授

〃

関係所員

田 島

物質合成・評価設備Ｇクラス
氏

名

所

属

研

究

題

目

関係所員

金 澤 英 樹京都大学人間・環境学研究科
博士１年

ケイ酸塩単結晶の合成

野 原

東京大学新領域創成科学研究科
助教授

層状遷移金属酸化物およびカルコゲナイドの超伝導と熱電
化学分析室
特性

横 道 治 男

富山県立大学工学部助教授

電気化学的手法により合成されたカーボンナノチューブの 化学分析室
形状に関する研究
電子顕微鏡室元 島 栖 二岐阜大学
教 授

触媒CVD法で得られたカーボンナノコイルの微細構造解析 電子顕微鏡室

緒 方 啓 典法政大学工学部助教授

新規ナノチューブ状物質の合成と構造評価

神 戸 士 郎

山形大学理工学研究科
助教授

Bi2201超伝導体のPb置換効果

藤 原 正 彰山形大学理工学研究科
博士１年

〃

〃

木 村

薫

東京大学新領域創成科学研究科
教 授

ボロン系正20面体クラスター固体の電子物性に関する研究〃

曽 我 公 平東京大学新領域創成科学研究科
助 手

〃

〃

竹 田 真帆人

横浜国立大学工学研究院
助教授

小 池

横浜国立大学工学研究院
修士１年

実

亮

物質合成室

〃
電磁気測定室

ナノ磁性微粒子の微視的組織変化と磁気的性質〃〃〃

廣 井 政 彦鹿児島大学理学部助教授

中 津 隆 一鹿児島大学理工学研究科
博士１年

〃

〃

吉 田 喜 孝いわき明星大学理工学部
教 授

閉殻構造炭素に内包された金属炭化物の超伝導特性に関する研究〃小 島 憲 道東京大学総合文化研究科
教 授

架橋ハロゲンを制御した金混合原子価錯体のラマン分光法
光学測定室
による研究

池 田 和 寛博士１年

ホイスラー型合金の磁性と伝導の研究

〃

〃

〃

長期留学研究員氏

名津 留 道 孝所
東海大学理学研究科
博士２年

属

研

究

題

目

X線レーザー及び高エネルギーTi Sapphire Laser実験

関係所員
黒 田

105

平成 16 年度
中性子回折装置共同利用採択課題一覧

所

属

研究代表者

研

究

課

題

名

申請装置

p 型 ZnMgRE(RE: 希土類元素) 準結晶の磁性

GPTAS

大和田 謙 二リラクサーPb(In1/2Nb1/2)O3のフォノン測定

PONTA

CNRS/LTPCM ENSEEG/INPG

Marc de Boissieu

Zn-Mg-Sc 準結晶および Zn-Sc 近似結晶の格子振動

PONTA

産業技術総合研究所

李哲 虎La2-y-xNdySrxCuO4のスピン揺動

TOPAN

産業技術総合研究所

李哲 虎

高効率熱電材料スクッテルダイトの格子振動

TOPAN

物質・材料研究機構

佐 藤

p 型 ZnMgRE(RE: 希土類元素) 準結晶の磁性

HER

産業技術総合研究所

李La2-y-xNdySrxCuO4のスピン揺動

HER

理化学研究所

池 田 一 昭高Q平面および曲面多層膜スーパーミラーの冷中性子反射
特性評価

MINE-2

産業技術総合研究所

李La2-y-xNdySrxCuO4のスピン揺動

KSD

産業技術総合研究所

小 林 弘 典MEMを用いた層状酸化物Li(NiMnCo)O2の規則構造の解明

HERMES

産業技術総合研究所

野 村 勝 裕(La, Sr)MnO3系ペロブスカイト型酸化物の高温中性子回折

HERMES

産業技術総合研究所

野 村 勝 裕(La0.9Sr0.1)MO3-δ（M = Al, Ga, Sc, In）系ペロブスカイ
ト型酸化物イオン導電体の高温中性子回折

HERMES

産業技術総合研究所

李高効率熱電材料スクッテルダイトの格子振動

HERMES

東京大学物性研究所

吉 沢 英 樹4G（汎用3軸型中性子分光器）IRT課題

GPTAS

島根大学教育学部

秋 重 幸 邦還元六方晶チタン酸バリウムの高圧誘起絶縁体･金属転移

GPTAS

北海道大学 理学研究科

網 塚

物質・材料研究機構

佐 藤

日本原子力研究所

卓

卓
哲 虎

哲 虎

哲 虎

浩

URu2Si2における隠れた秩序と反強磁性秩序の競合

GPTAS

二次元パーコレーション反強磁性体における磁気フラクトンの観測
臨界組成をもつ量子強誘電体におけるTOフォノンとTAフ
ォノンの挙動

GPTAS
GPTAS

高エネルギー加速器研究機構

伊 藤 晋 一早稲田大学理工学部

上江洲 由 晃高エネルギー加速器研究機構

梶 本 亮 一非整合磁気秩序を示すTbMnO3のスピン揺らぎ

GPTAS

東京都立大学理学研究科

門 脇 広 明カーボンナノチューブに吸着されたArの構造と運動

GPTAS

東京都立大学理学研究科

門 脇 広 明カゴメアイスにおけるスピン相関

GPTAS

山形大学理学部

亀 田 恭 男

濃厚尿素水溶液中における尿素分子のカルボニル基周囲の
水和構造

GPTAS

大阪大学理学研究科

河原崎 修 三重い電子系の量子臨界領域の磁気秩序の研究

GPTAS

東京都立大学理学研究科

神 木 正 史希土類６硼化物RB6におけるフォノン異常

GPTAS

東京大学物性研究所

榊 原 俊 郎PrPb3の反強四重極秩序

GPTAS

島根大学教育学部

重 松 宏 武Rb2MoO4の低温不整合相転移とフォノン分散

GPTAS

大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計重い電子系のスピン密度波/電荷密度波とフォノン

GPTAS

大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計フラストレート磁性体Y2Mo2O7及びその近縁物質におけるスピングラス転移と磁気相関

GPTAS

大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計一軸異方性をもつ反強磁性体の横磁場誘起量子相転移

GPTAS

106

愛媛大学工学部

冨 吉 昇 一Bi2Te3系熱電材料のフォノンの中性子散乱による研究

GPTAS

お茶の水女子大学理学部

永 田 貴 志三角格子物質;NaxCoO2・yD2Oの超伝導と磁性

GPTAS

お茶の水女子大学理学部

永 田 貴 志Sr2RuO4系の帯磁率測定と超伝導対称性

GPTAS

富山県立大学工学部

福 原

忠

CeNi2Ge2の圧力下の磁気転移

GPTAS

お茶の水女子大学理学部

古 川 はづき

Sr2RuO4の強磁性揺らぎの検証

GPTAS

お茶の水女子大学理学部

古 川 はづき

La1-xYxTiO3における磁性と軌道整列

GPTAS

山口大学理学部

増 山 博 行

亜硝酸ナトリウムの格子振動と緩和型モード

GPTAS

東京理科大学理学部

満 田 節 生三角格子反強磁性体CuFeO2の擬Ising性と磁気励起

GPTAS

東京理科大学理学部

満 田 節 生幾何学的スピンフラストレーション系に特有な磁区成長過程

GPTAS

東京理科大学理工学部

元 屋 清一郎

希釈磁性体の原子秩序制御と磁気相関・磁気励起

GPTAS

東京理科大学理工学部

元 屋 清一郎

ランダム磁性体における異なる磁気相関・磁気励起の共存

GPTAS

茨城大学理学部

横 山

一軸応力による重い電子系反強磁性体の物性制御

GPTAS

東京大学物性研究所

吉 沢 英 樹CaAlSiのフォノンと超伝導オーダーパラメータのゆらぎ

GPTAS

東京大学物性研究所

吉 沢 英 樹Nd1-xSr1+xMnO4における軌道状態の競合

GPTAS

東京大学物性研究所

廣 田 和 馬高性能偏極中性子散乱装置PONTA

PONTA

島根大学教育学部

秋 重 幸 邦還元六方晶チタン酸バリウムの高圧誘起絶縁体･金属転移

PONTA

青山学院大学理工学部

秋 光

純

La1-xYxTiO3 (x = 0, 0.3)における軌道秩序及び磁気励起の
研究

PONTA

青山学院大学理工学部

秋 光

純

Lu2Cr2O7の軌道秩序の観測

PONTA

青山学院大学理工学部

秋 光

純

DyB2C2の四重極秩序の直接観測

PONTA

青山学院大学理工学部

秋 光

純

新しいスピン・パイエルス物質における相転移と磁気励起

PONTA

青山学院大学理工学部

秋 光

純

超伝導体NbB2+xにおけるフォノン分散の研究

PONTA

東京大学物性研究所

阿 曽 尚 文圧力誘起強磁性体Sr3Ru2O7の一軸圧下での結晶構造解析

PONTA

北海道大学 理学研究科

網 塚

URu2Si2における隠れた秩序と反強磁性秩序の競合

PONTA

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃PrFe4P12における重い電子系−四重極秩序相転移と軌道励起

PONTA

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃金属−絶縁体転移系PrRu4P12における磁気異常の原因

PONTA

京都大学理学研究科

陰 山

洋

新規二次元スピンギャップ物質(CuCl)LaNb2O7の非弾性
中性子散乱

PONTA

京都大学理学研究科

陰 山

洋

金属絶縁体転移化合物BixV8O16の電荷・スピン・軌道秩序

PONTA

京都大学化学研究所

金 谷 利 治高分子ガラス化過程におけるモーショナルスローイングダウン

PONTA

筑波大学物理工学系

喜 多 英 治ZnCr2O4の中性子散乱

PONTA

東京都立大学理学研究科

桑 原 慶太郎

偏極中性子によるURu2Si2の隠れた秩序に関する研究

PONTA

東京都立大学理学研究科

神 木 正 史重い電子系超伝導体 UGe2 における強磁性と超伝導の共存

PONTA

名古屋大学理学研究科

佐 藤 憲 昭UGe2における強磁性と超伝導の共存状態の研究

PONTA

名古屋大学大学院

佐 藤 正 俊高温超伝導体の磁気励起

PONTA

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦次世代型記録メディアPtFe規則合金のフォノン分散関係

PONTA

お茶の水女子大学理学部

外 舘 良 衛NiOおよびドープしたNiOのスピンダイナミクス

PONTA

淳

浩

107

早稲田大学理工学部

富 安 啓 輔CoOのパラマグノンの測定によるフラストレーションの検証

PONTA

秋田大学教育文化学部

留 野泉

高温におけるPbTiO3のフォノン分散

PONTA

秋田大学教育文化学部

留 野泉

NaNbO3のフォノン分散

PONTA

秋田大学教育文化学部

留 野泉

BiVO4のフォノン分散

PONTA

秋田大学教育文化学部

留 野泉

RVO4の音響フォノン

PONTA

秋田大学教育文化学部

留 野泉

KTa1-xNbxO3(x=0,0.1)のフォノン

PONTA

東京大学物性研究所

西正 和

二本脚梯子系 Sr0.33V2O5

PONTA

東京大学物性研究所

西正 和

ＶＯＳｂ2Ｏ4のスピン・パイエルス転移

PONTA

東京大学物性研究所

西正 和

La4Ba2Cu2O10の強磁性

PONTA

東京大学物性研究所

西正 和

古典的直交ダイマー模型Nd2BaZnO5

PONTA

東京大学物性研究所

廣 田 和 馬不純物置換効果を利用した高温超伝導体La2-xSrxCuO4における磁気レゾナンスピークの探索

PONTA

芝浦工業大学ｼｽﾃﾑ工学部

堀

RMn6Sn6 合金の磁気構造

PONTA

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃東北大学偏極中性子分光器TOPAN

TOPAN

青山学院大学理工学部

秋 光

純

LaxY1-xVO3(x = 0,0.7,1)の軌道秩序の観測

TOPAN

青山学院大学理工学部

秋 光

純

Ca2-xSrxRuO4 (x = 0,0.2)の軌道秩序とその揺らぎの研究

TOPAN

電気通信大学電気通信学部

浅 井 吉 蔵LaCoO3中のCo3+中間スピン状態の軌道揺らぎに伴うフォ
ノン異常

TOPAN

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃Ceモノプニクタイドのp-f混成軌道による励起構造

TOPAN

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃PrFe4P12における重い電子系−四重極秩序相転移と軌道励起

TOPAN

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃充填スクッテルダイトPrOs4Sb12のフォノン（ラットリング）

TOPAN

東北大学大学院理学研究科

岩 佐 和 晃Yb4As3の電荷秩序構造相転移におけるソフトフォノン

TOPAN

東北大学金属材料研究所

大 山 研 司強誘電体LiNbO3での電荷放出の起源の研究

TOPAN

東北大学金属材料研究所

大 山 研 司四極子秩序物質RB2C2でのスピン格子ダイナミクス

TOPAN

東北大学多元物質科学研究所

木 村 宏 之La1.875Ba0.125-xSrxCuO4高温超伝導体における電荷ス
トライプ秩序と低エネルギーフォノン

TOPAN

東北大学工学研究科

小 池 洋 二高温超伝導体における電荷ストライプ揺らぎと超伝導の相関

TOPAN

東京都立大学理学研究科

神 木 正 史CeOs4Sb12における近藤半導体的異常の研究

TOPAN

東京都立大学理学研究科

神 木 正 史CeRu4Sb12における非フェルミ液体的異常の研究

TOPAN

東北大学金属材料研究所

平 賀 晴 弘金属Crの電荷密度波における揺らぎの探査

TOPAN

東京大学物性研究所

廣 田 和 馬高温超伝導体La2-xSrxCuO4における低エネルギー磁気励
起と静的磁気相関の磁性・非磁性不純物置換効果

TOPAN

東北大学金属材料研究所

藤 田 全 基電子ドープ型高温超伝導体の磁気揺らぎに対する不純物効果

TOPAN

東北大学金属材料研究所

藤 田 全 基東北大学理学研究科

松 村武

東北大学理学研究科

松 村

武

TmTeの高圧下金属相における磁気励起

TOPAN

京都大学低温物質科学研究セ
ンター

壬 生

攻

界面効果を利用したCr薄膜のスピン構造制御− スピン密度波の温度依存位相スリップの検証−

TOPAN

東京大学物性研究所

阿 曽 尚 文C1-1 (HER) IRT課題

HER

島根大学教育学部

秋 重 幸 邦還元六方晶チタン酸バリウムの高圧誘起絶縁体･金属転移

HER

108

富 栄

La214系のアンダードープ領域における低エネルギー磁気
揺らぎと結晶構造の相関
三角格子ヘビーフェルミオンYbAgGeの磁気構造とスピン
揺動

TOPAN
TOPAN

青山学院大学理工学部

秋 光

純

新しいスピン・パイエルス物質における相転移と磁気励起

HER

青山学院大学理工学部

秋 光

純

YbB6の結晶・磁気構造解析

HER

北海道大学理学研究科

網 塚浩

URu2Si2における隠れた秩序と反強磁性秩序の競合

HER

高エネルギー加速器研究機構

伊 藤 晋 一二次元パーコレーション反強磁性体における磁気フラクト
ンの観測

HER

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃PrFe4P12における重い電子系−四重極秩序相転移と軌道励起

HER

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃充填スクッテルダイトPrOs4Sb12のフォノン（ラットリング）

HER

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃金属−絶縁体転移系PrRu4P12における磁気異常の原因

HER

東北大学理学研究科

岩 佐 和 晃Yb4As3の電荷秩序構造相転移におけるソフトフォノン

HER

東北大学金属材料研究所

大 山 研 司四極子秩序物質RB2C2でのスピン格子ダイナミクス

HER

京都大学理学研究科

陰 山

新規二次元スピンギャップ物質(CuCl)LaNb2O7の非弾性
中性子散乱

HER

高エネルギー加速器研究機構

梶 本 亮 一非整合磁気秩序を示すTbMnO3のスピン揺らぎ

HER

東京都立大学理学研究科

門 脇 広 明フラストレートしたパイロクロア磁性体の研究

HER

東京都立大学理学研究科

門 脇 広 明Ce(Ni1-xpdx)2Ge2(x=0.08)の量子臨界点におけるスピン
揺らぎ

HER

東京都立大学理学研究科

門 脇 広 明量子臨界点におけるスピン揺らぎの臨界指数

HER

東北大学多元物質科学研究所

木 村 宏 之La1.875Ba0.125-xSrxCuO4高温超伝導体における電荷ス
トライプ秩序と低エネルギーフォノン

HER

東北大学工学研究科

小 池 洋 二高温超伝導体における電荷ストライプ揺らぎと超伝導の相関

HER

東京都立大学理学研究科

神 木 正 史CeOs4Sb12における近藤半導体的異常の研究

HER

東京都立大学理学研究科

神 木 正 史CeRu4Sb12における非フェルミ液体的異常の研究

HER

名古屋大学理学研究科

佐 藤 憲 昭UGe2における強磁性と超伝導の共存状態の研究

HER

大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計量子グリフィス相におけるスピンダイナミクス

HER

大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計重い電子系のスピン密度波/電荷密度波とフォノン

HER

大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計フラストレート磁性体Y2Mo2O7及びその近縁物質におけるスピングラス転移と磁気相関

HER

大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計一軸異方性をもつ反強磁性体の横磁場誘起量子相転移

HER

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦

特異な原子価状態におけるフラストレーション系の研究１‐II

HER

早稲田大学理工学部

富 安 啓 輔

弱い磁気幾何学的フラストレーション系MnCr2O4のスピン構造とスピンダイナミクス

HER

お茶の水女子大学理学部

永 田 貴 志三角格子物質;NaxCoO2・yD2Oの超伝導と磁性

HER

東京大学物性研究所

西擬一次元磁性鎖をもつ LiTiSi2O6の磁性

HER

東京大学物性研究所

廣 田 和 馬高温超伝導体La2-xSrxCuO4における低エネルギー磁気励
起と静的磁気相関の磁性・非磁性不純物置換効果

HER

東北大学金属材料研究所

藤 田 全 基電子ドープ型高温超伝導体の磁気揺らぎに対する不純物効果

HER

東北大学金属材料研究所

藤 田 全 基La214系のアンダードープ領域における低エネルギー磁気
揺らぎと結晶構造の相関

HER

お茶の水女子大学理学部

古 川 はづき

Sr2RuO4の強磁性揺らぎの検証

HER

東北大学理学研究科

松 村

三角格子ヘビーフェルミオンYbAgGeの磁気構造とスピン
揺動HER

東京理科大学理学部

満 田 節 生三角格子反強磁性体CuFeO2の擬Ising性と磁気励起

HER

東京理科大学理学部

満 田 節 生幾何学的スピンフラストレーション系に特有な磁区成長過程

HER

東京理科大学理工学部

元 屋 清一郎

ランダム磁性体における異なる磁気相関・磁気励起の共存

HER

洋

正 和

武

109

東京大学物性研究所

吉 沢 英 樹CaAlSiのフォノンと超伝導オーダーパラメータのゆらぎ

HER

東京大学物性研究所

吉 沢 英 樹Nd1-xSr1+xMnO4における軌道状態の競合

HER

東京大学物性研究所

柴 山 充 弘二次元位置測定小角散乱装置SANS-U

SANS-U

東京大学物性研究所

柴 山 充 弘山形大学理工学研究科

和 泉 義 信Phase behavior of weakly charged PNIPA-co-Acrylic acidgels and solutions in the P-T plane
コントラスト変調法によるミリストイル化タンパク質とカ
ルモデュリン複合体の溶液構造解析

東京大学 新領域創成科学研究科

伊 藤 耕 三トポロジカルゲルの滑車効果と不均一性解析

お茶の水女子大学理学部

今 井 正 幸お茶の水女子大学理学部

今 井 正 幸お茶の水女子大学理学部

今 井 正 幸東京都立大学理学研究科

加 藤

京都大学化学研究所

金 谷 利 治

シリカ微粒子上にグラフとした高分子鎖のダイナミクス

SANS-U

京都大学化学研究所

金 谷 利 治せん断流動下におけるポリエチレンの結晶化過程

SANS-U

京都大学化学研究所

金 谷 利 治ポリエチレン延伸結晶化物の構造

SANS-U京都大学原子炉実験所

川 口 昭 夫ポリアミドコンプレックスの膨潤活性化と構造

SANS-U名古屋大学工学研究科

川 口 大 輔新規相溶性ポリマーブレンドの相互作用パラメータの評価

SANS-U東京都立大学理学研究科

川 端 庸 平C16E6・水２元系における温度・圧力効果

SANS-U名古屋大学工学研究科

北 野 利 明SANS-U

東京大学物性研究所

柴 山 充 弘東京大学物性研究所

柴 山 充 弘東京大学物性研究所

柴 山 充 弘高結晶性ポリオキシメチレン中の単分散リングポリマーの中性子小角散乱によるキャラクタリゼーション
高機能性ナノコンポジット型ハイドロゲルの機能発現メカ
ニズムの解明オイルゲル化剤で形成された有機ゲルの構造と緩和機構の解明
弱荷電高分子ゲル粒子のミクロ送分離挙動へのゲルサイズ
依存

東京大学物性研究所

柴 山 充 弘水ーエタノール混合状態の高分子ゲルへの転写

SANS-U京都大学理学部

瀬 戸 秀 紀リン脂質水溶液に見られる膨潤ゲル相の形成要因

SANS-U名古屋大学工学研究科

高 野 敦 志SANS-U名古屋大学工学研究科

高 野 敦 志九州大学総合理工学研究院

高 橋 良 彰佐賀大学理工学部高 椋 利 幸単分散カテナン型ポリスチレンの溶液中におけるコンフォ
ーメーション
環状ポリスチレンの溶液中、およびバルク中における拡がりの分子量依存性
回転型試料交換機の整備とそれを利用したﾎﾟﾘﾋﾞﾆﾙｱﾙｺｰﾙ/ｱﾙｷﾞﾝ酸ﾅﾄﾘｳﾑ混合溶液からのIPNの形成過程の研究
温度低下にともなうアセトニトリル− 水混合溶液の相分離
現象

佐賀大学理工学部高 椋 利 幸中性子小角散乱法によるアミド溶媒の混合状態に関する研究

SANS-U

広島大学総合科学部

武 田 隆 義両親媒子系複雑液体の構造とダイナミクス

SANS-U

東京大学物性研究所長 尾 道 弘SANS-U

東京大学物性研究所長 尾 道 弘ゲル中に構造凍結された球状マイクロエマルションの構造解析
非イオン性界面活性剤系マイクロエマルションの圧力誘起
構造相転移

SANS-U

お茶の水女子大学理学部

永 田 貴 志Sr2RuO4系の帯磁率測定と超伝導対称性

SANS-U

お茶の水女子大学理学部

中 谷 香 織高分子鎖が誘起する球状マイクロエマルションの逐次相転移

SANS-U

お茶の水女子大学理学部

中 谷 香 織SANS-U京都大学工学研究科

長谷川 博 一群馬大学工学部

平 井 光 博メゾ球空間に拘束された高分子鎖のコイル-グロビュール
転移
ABCトリブロックコポリマーのナノ拘束空間における自己組織化過程に関する研究
スフィンゴ糖脂質ミクロドメインと抗体との相互作用に伴う膜構造変化の解析

110

直ラ メ ラ -Double Gyroid 転 移 に お け る Least Stable
Fluctuation Modes のスローダイナミクス
両親媒性ブロック共重合体を埋め込んだ分子膜の静的および動的構造
膜間に閉じ込められた棒状粒子(TMV)が膜の弾性的性質に及ぼす影響
ずり流動場により誘起される界面活性剤ラメラ相の局所的相分離と膜のダイナミックス

SANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-USANS-Uお茶の水女子大学理学部

古 川 はづき

強磁性超伝導体の自発的渦糸構造の観測

SANS-U

東京農工大学工学部

古 川 英 光末端架橋型ポリイミドゲルの微細網目構造に関する研究

SANS-U京都大学工学研究科

松 岡 秀 樹強イオン性ポリマーが高密度に表面グラフトした高分子ナ
ノ粒子の構造と特性

SANS-U京都大学工学研究科

松 岡 秀 樹リビング重合機構の中性子散乱による解明

SANS-U名古屋大学工学研究科

松 下 裕 秀熱可塑性オレフィン系ポリマーブレンドの相溶性に関する研究2

SANS-U京都大学工学研究科

松 原 誠二郎

中性子小角散乱による水熱反応系の解析

SANS-U京都大学工学研究科

松 原 誠二郎

中性子小角散乱による遷移金属触媒の溶液中での構造の解明

SANS-U

新潟大学理学部丸 山 健 二液体Rb-Se混合系の２相分離臨界点近傍の中性子小角散乱

SANS-U

福岡大学理学部

山 口 敏 男超臨界水-アルコール系の中性子小角散乱

SANS-U

福岡大学理学部

吉 田 亨 次京都大学化学研究所

渡 辺

理化学研究所

tert-ブタノールー水混合系におけるアルコールクラスターのダイナミクスマルチブロック共重合体ミクロ相分離系の流動中性子散乱とレオロジーSANS-U大 竹 淑 恵C1-3, ULS IRT装置メンテナンス等

ULS

北海道大学工学研究科

金 子 純 一ピエゾ結晶の電気的な変形制御法による新しい中性子光学素子の開発研究

ULS

東京大学物性研究所長 尾 道 弘中性子スピンエコー分光器 ISSP-NSE

NSE

お茶の水女子大学理学部

今 井 正 幸お茶の水女子大学理学部

今 井 正 幸お茶の水女子大学理学部

今 井 正 幸ラ メ ラ -Double Gyroid 転 移 に お け る Least Stable
Fluctuation Modes のスローダイナミクス
両親媒性ブロック共重合体を埋め込んだ分子膜の静的および動的構造
膜間に閉じ込められた棒状粒子(TMV)が膜の弾性的性質に及ぼす影響

名古屋大学物質科学国際研究センター

今 栄 東洋子

ゲスト分子内包デンドリマーのダイナミクスに関する研究

NSE

東京都立大学理学研究科

加 藤

ずり流動場により誘起される界面活性剤ラメラ相の局所的相分離と膜のダイナミックス

NSE

京都大学化学研究所

金 谷 利 治

シリカ微粒子上にグラフとした高分子鎖のダイナミクス

NSE

東京都立大学 理学研究科

川 端 庸 平C16E6・水２元系における温度・圧力効果

NSE

大阪大学 理学研究科

河原崎 修 三超伝導セラミックスにおけるカイラルグラス相の偏極中性子による探索NSE

京都大学理学部

瀬 戸 秀 紀紐状ミセルの拡散と絡み合い運動

NSE

京都大学理学部

瀬 戸 秀 紀リン脂質水溶液に見られる膨潤ゲル相の形成要因

NSE

東京大学物性研究所長 尾 道 弘NSE

東京大学物性研究所長 尾 道 弘ゲル中に構造凍結された球状マイクロエマルションの構造解析
非イオン性界面活性剤系マイクロエマルションの圧力誘起
構造相転移

NSE

お茶の水女子大学理学部

中 谷 香 織高分子鎖が誘起する球状マイクロエマルションの逐次相転移

NSE

群馬大学工学部

平 井 光 博NSE

名古屋大学工学研究科

松 下 裕 秀福岡大学理学部

吉 田 亨 次スフィンゴ糖脂質ミクロドメインと抗体との相互作用に伴う膜構造変化の解析
熱可塑性オレフィン系ポリマーブレンドの相溶性に関する
研究2
tert-ブタノールー水混合系におけるアルコールクラスターのダイナミクス

大阪大学大学院理学研究科

山 室

冷中性子分光器AGNES

AGNES

高エネルギー加速器研究機構

大 友 季 哉

ナノ多孔質体FSM-16における細孔内水分子のダイナミクス

AGNES

東北大学工学研究科

梶 谷

熱電材料中の低エネルギー励起

AGNES

大阪大学理学研究科

金 子 文 俊エルカ酸の凝集構造の分子運動性に与える影響

AGNES

大阪大学理学研究科

金 子 文 俊トリアシルグリセロールにおけるアシル鎖の分子構造と運
動性の相関

AGNES

宏

直

修

剛

SANS-U

NSE
NSE
NSE

NSE
NSE

111

大阪大学理学研究科

川 口 辰 也脂肪族ジカルボン酸エステルの運動性

AGNES

岡山理科大学理学部

橘 高 茂 治

ナノ空間における２成分溶液の相挙動と成分分子のダイナ
ミクス

AGNES

京都大学工学研究科

田 崎 誠 司重水の準・非弾性散乱測定による群定数の構築

AGNES

東京大学総合文化研究科

錦 織 紳 一シアノ錯体ホスト包接体におけるゲスト分子のダイナミクス

AGNES

大阪大学理学研究科

山 室

クラスレート水溶液のダイナミクスと構造

AGNES

東京電機大学理工学部

山 室 憲 子界面活性剤DTAB 水溶液の球状− 棒状ミセル転移のダイナ
ミクス

AGNES

京都大学原子炉実験所

日 野 正 裕多層膜中性子干渉計・反射率計MINE1

MINE-1

京都大学原子炉実験所

川 端 祐 司MINE-1

京都大学工学研究科

田 崎 誠 司極低エネルギー中性子の屈折効果を利用した中性子イメー
ジング法の開発
多層膜スピンスプリッターを用いた水素吸蔵金属中の水素量の精密測定MINE-1

京都大学工学研究科

田 崎 誠 司重水の準・非弾性散乱測定による群定数の構築

MINE-1

京都大学理学研究科

舟 橋 春 彦Jamin型冷中性子干渉計を用いたアハラノフ＝キャッシャ
ー効果の精密測定

MINE-1

京都大学原子炉実験所

日 野 正 裕多層膜中性子干渉計・反射率計MINE2

MINE-2

龍谷大学理工学部

井 上 和 子MINE-2

理化学研究所大 竹 淑 恵九州大学先導物質化学研究所

高 原

淳

九州大学先導物質化学研究所

高 原淳

京都大学工学研究科

田 崎 誠 司九州大学工学研究院

田 中 敬 二中性子反射率法によるトライボロジー（摩擦、潤滑、摩耗）の研究
ミリング法によりつくられたサンプルを用いて量子コヒー
レンシーの変化を研究
中性子反射率測定に基づく(高分子誘電体/有機半導体）二層膜の構造評価中性子反射率測定に基づく（有機高分子薄膜／水）界面における水の構造評価
多層膜スピンスプリッターを用いた水素吸蔵金属中の水素量の精密測定中性子反射率測定に基づく（線状高分子／多分岐高分子）
混合物表面・界面の凝集状態の精密解析

高エネルギー加速器研究機構

鳥 飼 直 也

中性子反射率測定による低誘電率薄膜の構造解析

MINE-2

京都大学原子炉実験所

日 野 正 裕高性能多層膜中性子偏極ミラーの開発II

MINE-2

京都大学原子炉実験所

日 野 正 裕極薄面間隔の多層膜中性子反射ミラーの開発

MINE-2

京都大学理学研究科

舟 橋 春 彦Jamin型冷中性子干渉計を用いたアハラノフ＝キャッシャ
ー効果の精密測定

MINE-2

京都大学理学研究科

舟 橋 春 彦マッハ=ツェンダー型多層膜冷中性子干渉計の開発

MINE-2

東京大学物性研究所

西

高分解能中性子散乱装置HQR

HQR

東京大学物性研究所

阿 曽 尚 文圧力誘起強磁性体Sr3Ru2O7の一軸圧下での結晶構造解析

HQR

鳥取大学教育地域科学部

安 藤 由 和RPdSn(R=Dy,Er)の磁気構造

HQR

早稲田大学理工学部

上江洲 由 晃

HQR

千葉大学教育学部

加 藤 徹 也

臨界組成をもつ量子強誘電体におけるＴＯフォノンとＴＡ
フォノンの挙動
歪んだ三角格子イジングスピン系TlCoCl3の格子歪みと磁
気変調構造

HQR

東京都立大学理学研究科

門 脇 広 明フラストレートしたパイロクロア磁性体の研究

HQR

京都大学原子炉実験所

川 野 眞 治

希土類化合物DyNiSnにおける磁場誘起磁気転移の中性子回折による研究

HQR

大阪大学理学研究科

河原崎 修 三重い電子系の量子臨界領域の磁気秩序の研究

HQR

名古屋大学理学研究科

佐 藤 正 俊スピネル型硫化物の特異な異常ホール効果と磁気構造

HQR

島根大学教育学部

重 松 宏 武Rb2MoO4の低温不整合相転移とフォノン分散

HQR

広島大学教育学研究科

蔦 岡 孝 則金属間化合物R7Ni3 (R = Pr,Nd)の磁気構造

HQR

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦次世代型記録メディアPtFe規則合金のフォノン分散関係

HQR

112

修

正 和

MINE-2
MINE-2
MINE-2
MINE-2
MINE-2

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦金属磁性体の3次元スピンフラストレーション

HQR

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦フェライト系スピンフラストレーションの研究

HQR

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦

特異な原子価状態におけるフラストレーション系の研究２‐II

HQR

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦HQR

早稲田大学理工学部

富 安 啓 輔

強磁性と反強磁性が競合する系の磁性〜MnPtの磁気構造とスピン波〜
弱い磁気幾何学的フラストレーション系MnCr2O4のスピン構造とスピンダイナミクス

早稲田大学理工学部

富 安 啓 輔CoOのパラマグノンの測定によるフラストレーションの検証

HQR

秋田大学教育文化学部

留 野泉

高温におけるPbTiO3のフォノン分散

HQR

秋田大学教育文化学部

留 野泉

NaNbO3のフォノン分散

HQR

秋田大学教育文化学部

留 野泉

BiVO4のフォノン分散

HQR

秋田大学教育文化学部

留 野泉

RVO4の音響フォノン

HQR

秋田大学教育文化学部

留 野泉

KTa1-xNbxO3(x=0,0.1)のフォノン

HQR

北陸先端科学技術大学院大学

中 本

剛

斜方晶CeCu2及びe-TiNiSi型YbPdGe化合物の磁気構造

HQR

東北大学多元物質科学研究所

野 田 幸 男

強誘電体 RMn2O5 (R=Tm,Yb,Tb)における希土類イオン
の磁性

HQR

大同工業大学教養部

原 科

NiAS型CrTe１−ｘSbｘの異常ホール効果と磁気構造

HQR

九州大学 理学研究院

日 高 昌 則スピネルCuV2S4の磁気誘導型構造相転移

HQR

東京理科大学理学部

満 田 節 生三角格子反強磁性体CuFeO2の微量希釈による磁気構造変化

HQR

東京理科大学理工学部

元 屋 清一郎

希釈磁性体の原子秩序制御と磁気相関・磁気励起

HQR

東京理科大学理工学部

元 屋 清一郎

ランダム磁性体における異なる磁気相関・磁気励起の共存

HQR

東北大学金属材料研究所

大 山 研 司単結晶中性子回折装置KSD

KSD

東北大学多元物質科学研究所

木 村 宏 之La1.875Ba0.125-xSrxCuO4高温超伝導体における電荷ス
トライプ秩序と低エネルギーフォノン

KSD

東北大学工学研究科

小 池 洋 二高温超伝導体における電荷ストライプ揺らぎと超伝導の相関

KSD

東京大学物性研究所

榊 原 俊 郎PrPb3の反強四重極秩序

KSD

東北大学理学研究科

東 方

Tb1-xYxB2C2 の磁気構造と反強四極子相互作用

KSD

九州大学理学研究院

日 高 昌 則スピネルCuV2S4の磁気誘導型構造相転移

KSD

九州大学理学研究院

日 高 昌 則圧電層状化合物BaMnF4の不整合構造・磁気相転移

KSD

東北大学金属材料研究所

平 賀 晴 弘金属Crの電荷密度波における揺らぎの探査

KSD

東京大学物性研究所

廣 田 和 馬高温超伝導体La2-xSrxCuO4における低エネルギー磁気励
起と静的磁気相関の磁性・非磁性不純物置換効果

KSD

東北大学金属材料研究所

藤 田 全 基電子ドープ型高温超伝導体の磁気揺らぎに対する不純物効果

KSD

東北大学金属材料研究所

藤 田 全 基La214系のアンダードープ領域における低エネルギー磁気
揺らぎと結晶構造の相関

KSD

芝浦工業大学ｼｽﾃﾑ工学部

堀

浩

綾

富 栄

RMn6Sn6 合金の磁気構造

KSD
KSD

HERMES東北大学 理学研究科

松 村

東京理科大学理工学部

桃 沢 信 幸三角格子ヘビーフェルミオンYbAgGeの磁気構造とスピン
揺動
中性子回折法による六法晶フェライトの超交換相互作用の研究

東北大学金属材料研究所

大 山 研 司粉末回折装置HERMES

東京理科大学理工学部

井手本

康

東京大学物性研究所

上 田

寛

武

HQR

リチウム二次電池用正極材料斜方晶LiMn1-xMxO2の充放電サイクルに伴う結晶構造変化および熱力学的安定性と電池特性
ペロブスカイト型Mn酸化物RBaMn2O6(R=Pr,Nd,Tb,Y)のAサイトランダムネス効果

KSD

HERMESHERMES

113

東北大学工学研究科

小 野 泰 弘大阪大学理学研究科

金 子 文 俊金属間化合物合金Yb1-yAl3-xMx (M=Si,Ge,Sn) 中のE3クラスター(E=Al, Si, Ge,Sn)
トリステアリンの準安定相におけるアシル鎖の凝集構造の秩序性に関する研究

芝浦工業大学工学部

白 石

三元系Ni2In型金属間化合物の磁気構造

HERMES

九州大学理学研究院

武 田 信 一HERMES

九州大学理学研究院

武 田 信 一大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計

液体及び過冷却状態におけるSi-Au合金系の低波数領域における構造
溶融AgCl-Agl混合系の共晶組成近傍における低波数領域の構造
フラストレート磁性体Y2Mo2O7及びその近縁物質におけるスピングラス転移と磁気相関

大阪大学理学研究科

田 畑 吉 計一軸異方性をもつ反強磁性体の横磁場誘起量子相転移

HERMES

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦

特異な原子価状態におけるフラストレーション系の研究３‐II

HERMES

早稲田大学理工学部

角 田 頼 彦フェライト系のスピンフラストレーションの研究

HERMES

佐賀大学理工学部

鄭Cu2Cl(OD)3のエキゾチック磁性の解明

HERMES

宇都宮大学工学部

手 塚 慶太郎

二価のクロムを含むランタノイド複合硫化物R2CrS4 (R =Ho - Tm, Y) の磁気転移

HERMES東北大学 理学研究科

東 方

Tb1-xYxB2C2 の磁気構造と反強四極子相互作用

HERMES

東京理科大学基礎工学部

常 盤 和 靖HERMES

龍谷大学理工学部

中 沖 隆 彦高圧合成及び常圧合成Tl-1223超伝導体の中性子線回折による研究
ゲル中の自由溶媒と束縛溶媒の凝固点以下での凍結構造の相違

お茶の水女子大学理学部

永 田 貴 志三角格子物質;NaxCoO2・yD2Oの超伝導と磁性

HERMES

横浜国立大学工学研究院

中津川

金属酸化物熱電材料NaxCoO2の最適組成に関する研究

HERMES

東京大学物性研究所

西

古典的直交ダイマー模型(LaxNd1-x)2BaZnO5

HERMES

北海道大学理学研究科

日 夏 幸 雄

6Hペロブスカイト型酸化物Ba3LnRu2O9の磁気構造

HERMES

東北大学金属材料研究所

平 賀 晴 弘金属Crの電荷密度波における揺らぎの探査

HERMES

東北大学工学部

深 道 和 明遍歴電子反強磁性体β-MnOs合金の磁気的性質

HERMES

お茶の水女子大学理学部

古 川 はづき

La1-xYxTiO3における磁性と軌道整列

HERMES

芝浦工業大学ｼｽﾃﾑ工学部

堀

RMn6Sn6 合金の磁気構造

HERMES

東北大学理学研究科

松 村

三角格子ヘビーフェルミオンYbAgGeの磁気構造とスピン
揺動

HERMES

東京理科大学理工学部

元 屋 清一郎

希釈磁性体の原子秩序制御と磁気相関・磁気励起

HERMES

名古屋大学工学研究科

守 友

光誘起磁性を示す遷移金属錯体の中性子回折

HERMES

東京工業大学総合理工学研究科

八 島 正 知東京工業大学総合理工学研究科

八 島 正 知東京工業大学総合理工学研究科

浩

旭 光

綾

博
正 和

富 栄
武

浩

HERMESHERMESHERMESHERMESHERMESHERMES八 島 正 知Liドープランタンチタン酸塩の相転移機構およびLiイオンのディスオーダーと伝導経路
ジルコニア固溶体における酸化物イオンのディスオーダーと伝導経路
セリア固溶体における酸化物イオンのディスオーダーと伝導経路

大阪大学理学研究科

山 室

クラスレート水溶液のダイナミクスと構造

HERMES

大阪大学工学研究科

山 本 孝 夫

Co2Z型フェライトの希土類置換による電磁波吸収特性の向上〜中性子回折による磁気構造解析〜

HERMES

茨城大学理学部

横 山

Sr(Ru1-xMnx)O3 の金属絶縁体転移と磁性

HERMES

東京大学物性研究所

吉 沢 英 樹CaAlSiのフォノンと超伝導オーダーパラメータのゆらぎ

HERMES

東京大学物性研究所

吉 沢 英 樹Nd1-xSr1+xMnO4における軌道状態の競合

HERMES

北海道大学理学研究科

分 島亮

低次元カルコゲナイドの磁性

HERMES

東北大学多元物質科学研究所

野 田 幸 男

中性子4軸回折装置FONDER

FONDER114

修

淳

HERMESHERMES

青山学院大学理工学部

秋 光

純

La1-xYxTiO3 (x = 0, 0.3)における磁気構造解析

FONDER

青山学院大学理工学部

秋 光

純

LaxY1-xVO3の結晶構造・磁気構造解析

FONDER

青山学院大学理工学部

秋 光

純

Lu2Cr2O7の結晶構造解析

FONDER

青山学院大学理工学部

秋 光

純

YbB6の結晶・磁気構造解析

FONDER

東京大学物性研究所

阿 曽 尚 文圧力誘起強磁性体Sr3Ru2O7の一軸圧下での結晶構造解析

FONDER

東北大学金属材料研究所

大 山 研 司強誘電体LiNbO3での電荷放出の起源の研究

FONDER

東北大学多元物質科学研究所

木 村 宏 之FONDER

北里大学理学部

菅 原 洋 子

強相関電子系酸化物の結晶・磁気構造同時解析−軌道秩序状
態のイメージング−
ヌクレオチド水和物結晶の低温における水素結合網の秩序化の解析

筑波大学物質工学系

高 橋 美和子

β-Snにおける異方的散漫散乱

FONDER

東北大学多元物質科学研究所

野 田 幸 男

東北大学多元物質科学研究所

FONDER野 田 幸 男

強誘電相転移と磁気相転移が同時に起こる RMn2O5 (R=希土類)における磁気秩序
孤立水素結合型物質R-HPLN (C13O2H7-R:R=Br,Me)の水
素結合の温度変化と同位元素効果の起源

FONDER

九州大学 理学研究院

日 高 昌 則圧電層状化合物BaMnF4の不整合構造・磁気相転移

FONDER

山口大学理学部

増 山 博 行

亜硝酸ナトリウムの核座標、電荷密度、電気分極

FONDER

東京理科大学理学部

満 田 節 生三角格子反強磁性体CuFeO2の微量希釈による磁気構造変化

FONDER

九州大学理学研究院

日 高 昌 則スピネルCuV2S4のCDW型構造相転移

KSD

大阪大学理学研究科

河原崎 修 三アクセサリーIRT

アクセサリーFONDER115

平成 16 年度前期
スーパーコンピュータ共同利用採択課題一覧

所

属

熊本大
助教授
北海道大
教 授
北海道大
助教授
大阪大
教 授
東京大
助 手
産業技術総合研究所
主任研究員
東京工業大
助 手
東北大
助 手
長岡技術科学大助教授
東北大
教 授
名古屋工業大助 手
東北大教 授
お茶の水女子大
助教授
京都大
教 授
東北大
助教授
上智大
教 授
大阪大
助教授
大阪大
教 授
山形大
助教授
広島大
助 手
東北大
教 授
早稲田大
教 授
島根大
助教授
日本原子力研究所
副主任研究員
東北大
教 授
千葉大
助教授
千葉大
助教授
千葉大
助教授
慶應義塾大
講 師

116

代

表 者

タ

イ

ト

ル

下 條 冬 樹第一原理分子動力学法による溶融銅ハライドの構造と電子状態

中 山 恒 義量子回転子系の多体運動とその光制御

矢久保 考 介金属−絶縁体転移点における異常局在状態の統計的性質

川 村

地震の統計モデルの数値シミュレーション光

柳 瀬 陽 一強相関電子系における異方的超伝導の理論的研究

灘

鎖状有機分子の氷-水界面への吸着による氷の結晶成長抑制機構に関する計算機シ
ミュレーション研究浩 樹

神 藤 欣 一

第一原理計算による合金の相変態の研究と新物質の探索

横 山 寿 敏最適化変分モンテカルロ法による２次元ハバードモデルの研究

北 谷 英 嗣

転送行列法によるスピングラスオーダーパラメータ確率分布関数

前 川 禎 通遷移金属酸化物の励起スペクトル礒 部 雅 晴極限環境下における多階層分子動力学法開発と大規模シミュレーション

川 勝 年 洋高分子/コロイド系における自己組織構造の形成と動力学

小 林 功 佳ナノスケールでの表面電気伝導の理論的研究

大 見 哲 巨

ボース凝縮体中における量子渦の運動

遠 山 貴 己厳密対角化法によるハバード模型および t-J 模型の研究

大 槻 東 巳ネットワーク模型の数値的研究

播 磨 尚 朝FLAPW法によるf電子系の電子構造の研究

吉 田

第一原理計算による半導体価電子制御とその物理博

野々山 信 二強磁性ナノコンタクトにおけるスピン揺らぎと磁壁の効果

田 中

遷移金属化合物における金属絶縁体転移と高エネルギー分光の理論

新白 井 正 文高スピン偏極ナノ構造のデザイン

武 田 京三郎

半導体ヘテロ構造におけるミスフィット転位の第一原理電子論

川 口 高 明超伝導ネットワークにおけるグラス状態のダイナミクス

堀 田 貴 嗣微視的モデルに基づくf-電子系化合物の磁性と超伝導の研究

倉 本 義 夫

f電子系における多極子秩序とモーメント分布太 田 幸 則低次元強相関電子模型に対する新型数値計算手法の開発

中 山 隆 史半導体エピタキシャル成長における原子秩序変換機構の第一原理的研究

中 山 隆 史第一原理計算による有機分子/半導体界面のバンドオフセットと光学的性質の研究

江 藤 幹 雄リードと強く結合した量子ドット中の多電子状態

東京大
助教授
東京大
学振特別研究員
京都大
助教授
東工大
教 授
東京大学
助 手
八戸高専
教 授
東京大
助 手
埼玉大
助教授
東京都大
教 授
京都工繊大
教 授
東京大
教 授
岩手大
講 師
福井工大
教 授
京都大
講 師
大阪大
教 授
三重大
助教授
東京大
産学官連携研究員
大阪大
教 授
埼玉大
助教授
三重大
助 手
大阪大
助教授
東京大
教 授
京都大
助教授
広島大
教 授
産業技術総合研究所
主任研究員
物質・材料研究機構
特別研究員
北海道大
助 手
広島大
助 手
東京大
助教授
東京都大
助教授
金沢大
講 師
鳥取大
助教授
奈良県立医大
助教授
大阪大
教 授
東京理科大
助教授

伊 藤 伸 泰非平衡緩和法を用いたHubbard-typeモデルにおける超伝導の研究

鈴 木

量子モンテカルロ法による強磁場中二次元電子系の研究

正常 次 宏 一近藤格子中の準粒子の数値計算

斎 藤

大規模炭素系総合研究システム晋

藤 井 達 也

量子ドットにおける非平衡状態での近藤効果の理論

鈴 木 壯 吉銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップ現象におけるフォノン相互作用--d波の起源と役割

城 石 正 弘厳密に解ける1次元スピン系、および電子系模型の相関関数の数値計算による研究

紺 谷浩

各種強相関電子系における輸送現象の研究

酒 井治

希薄磁性半導体の電子状態

高河原 俊 秀半導体ナノ構造におけるスピン光子結合系の量子状態制御の理論

宮 下 精 二協力現象のダイナミックスと新奇な秩序状態

西 館 数 芽リチウムイオン二次電池電極材料の第一原理電子構造計算

利根川

空間構造をもつ一次元量子スピン系の数値的研究

孝

山 本 量 一

ソフトマターの大規模計算機シミュレーション

川 村

フラストレート磁性とカイラリティ秩序光

中 村 浩 次表面、界面、磁壁におけるノンコリニア磁性

藤 本 義 隆第一原理に基づくナノ構造の電子輸送特性計算

川 上 則 雄強相関電子系における軌道選択型モット転移

飛 田 和 男

空間構造を持つ低次元量子磁性体の磁化過程

秋 山

第一原理計算に基づく窒化物半導体中欠陥の物性解明

菅

亨
誠一郎

強相関電子系における磁場誘起相転移

藤 原 毅 夫

複合手法による第一原理電子構造計算の拡張

池 田 隆 介欠陥を含む第二種超伝導体の磁場中相転移の数値的研究

小 口 多美夫

HiLAPWコードによる凝縮系の第一原理計算

石 橋 章 司分子性固体の第一原理電子構造計算

塚 本

第一原理計算による重合フラーレンの電子状態と電気伝導特性の計算

茂寺 尾 貴 道溶液中の分岐高分子系に関する研究

獅子堂 達 也GW-FLAPWコードの開発と軌道秩序・軌道分極系への適用

初 貝 安 弘低次元系におけるトポロジカルな量子相転移と外場応答の数値的研究

川 島 直 輝４次以上の項をもつ量子スピン系に特有な相・臨界現象の研究

小 田 竜 樹磁性クラスターを内包したカーボンナノチューブの第一原理分子動力学

石 井

第一原理計算によるGaAs(110)結晶成長の研究

晃

平 井 國 友笠 井 秀 明藤 代 博 記層状人工格子界面の電子状態と近接効果
第一原理量子ダイナミクス計算による固体表面ナノ領域における水素の反応ダイ
ナミクスのデザインと解析
第一原理分子動力学計算を用いた電界下におけるGaAs表面上のS原子の挙動に関
する研究

117

東京理科大
教 授
慶應義塾大
助教授
産業技術総合研究所
研究員
筑波大
教 授
東京大
教 授
物質・材料研究機構
研究員
電気通信大
助教授
青山学院大
COE研究支援者
大阪大
教 授
東京都大
助 手
東京工大
助 手
東北大
助教授
早稲田大
客員講師
東京大
教 授
東京大
助教授
姫路工大
助 手
産業技術総合研究所
研究員
東京大
助 手
大阪大
助教授
愛媛大
教 授
鳥取大
教 授
産業技術総合研究所
研究グループ長
東京大
助教授
名古屋大
助教授
東京大
助教授
東京大
学振特別研究員
筑波大
助教授
東京大
産学官連携研究員
金沢大
助 手
東京大
講 師
東京大
助 手
東京大
機関研究員
東京大
助 手
東京大
助教授
東京大
助教授
東京都大
教 授

118

渡 辺 一 之炭素ナノ構造の非平衡電子・原子過程の第一原理計算

高 野宏

平行板間に閉じ込められた濃厚系中の高分子鎖の動的性質

橋 本

保

Ge表面及び強誘電体の第一原理分子動力学計算

押 山淳

ソフトナノ物質の原子構造と電子物性

青 木 秀 夫

強相関電子系におけるtriplet超伝導の理論的研究

西 野 正 理外場により誘起される物性発現(ハード・ソフトマターの光・磁場・温度によ状態変化)
強相関電子系におけるフェルミ面形状効果による異方的超伝導発現機構に関る数値的研究

黒 木 和 彦安 田 千 寿格子歪みをもつ二次元ハイゼンベルク反強磁性体の不純物効果

広 瀬 喜久治

第一原理に基づくナノ構造体の電子輸送特性予測シミュレーションプログラムの開発

大 塚 博 巳

低次元量子系の相転移現象II

小 関 之 康非平衡緩和法の応用：量子ＫＴ転移を中心にして

坂 井

徹

ランチョス法による量子スピン液体の研究

木 村敬

超流動と超伝導における粒子相関今 田 正 俊電子相関の強い現実物質に対する第一原理的アルゴリズムとその応用

羽田野 直 道巨大非エルミート行列の固有値分布計算ライブラリの開発と応用

中 野 博 生強相関電子系における強磁性金属の数値的研究

小 林 伸 彦

ナノ構造の電気伝導の第一原理計算

湯 川

レナード・ジョーンズ粒子を用いた相転移を伴う非平衡現象の研究

諭

草 部 浩 一炭素系ナノ磁性材料の理論設計

渕 崎 員 弘非平衡状態での遅い緩和過程

逢 坂豪

第一原理計算によるAg/Si(001)表面における低温構造と高温構造の解明

柳 沢孝

遷移金属酸化物における特異量子現象の数値的研究

佐々木 岳 彦第一原理計算による固体表面化学過程の研究

田 仲 由喜夫

異方的超伝導体における量子干渉効果

渡 邉

局所高電界場中の表面ナノ構造における電流関連現象の理論解析

聡佐々木 志 剛交換モンテカルロ法による、スピングラスにおける熱平衡状態の不安定性の研究

白 石 賢 二次世代LSI用の高誘電率絶縁膜の第一原理計算による設計

菅 野 量 子LLG方程式に基づく有限温度での強磁性ナノ粒子系の解析

仙 田 康 浩ハイブリッド計算によるマルチスケール・シミュレーションの研究

藤 堂 眞 治

量子スピン模型のためのシミュレーションフレームワーク開発

富 田 裕 介

3次元ハイゼンベルクスピングラスにおけるエイジング現象

松 下 勝 義ナノ磁性粒子系のスピンダイナミクスの研究

赤 木 和 人半導体表面における不飽和結合を持つ有機分子の吸着プロセス

常 行 真 司第一原理による極限条件下の物性研究

杉 野修

電極触媒反応の第一原理計算

岡 部

豊

新しいモンテカルロアルゴリズムのスピン系への応用

東大物性研共第１号
平 成 16 年 ４ 月 19 日関係各研究機関長

殿

東京大学物性研究所長
上 田 和 夫（公印省略）

平成 16 年度後期共同利用の公募について（通知）このことについて、下記のとおり公募しますので、貴機関の研究者にこの旨周知くださるとともに、申請に当たっては遺漏のないようよろしくお取り計らい願います。

記

１ 公募事項⑴ 共同利用（一般、物質合成・評価設備） （平成 16 年 10 月〜平成 17 年 3 月後期実施分）⑵ 共同利用（スーパーコンピュータ）（平成 16 年 10 月〜平成 17 年 3 月実施分）⑶ 短期研究会（平成 16 年 10 月〜平成 17 年 3 月後期実施分）

２ 申請資格
国公私立大学及び国公立研究機関の教員、研究者並びにこれに準ずる者。

３ 申請方法
東京大学物性研究所ホームページ「平成 16 年度後期共同利用公募要項」（http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/kyoudou/h16kkyoudou.html）をご覧ください。
申請書は、ここからダウンロード（印刷）し、記入・押印のうえ、下記まで郵送してください。
送付先：〒277‑8581

千葉県柏市柏の葉 5−1−5
東京大学物性研究所 庶務課共同利用係
電話 （04）7136−3209

４ 申請期限⑴ スーパーコンピュータの共同利用

平成 16 年６月 11 日（金）必着⑵ その他の共同利用

平成 16 年６月 21 日（月）必着

５ 採否の判定
平成 16 年９月下旬

119平成 15 年度外部資金の受入について

１．奨学寄附金（１）

５００万円を超える奨学寄附金
件

数

金
件

5,000,000

１
（２）

額
円

５００万円以下の奨学寄附金
件

数

金
件

額

16,750,000

１６円

２．民間との共同研究
研

究

題

目

相手側機関名量子流体の表面物性の研究

理化学研究所

高輝度光源用ビームラインの開発・研究
材料の水素脆性、輻射率の特性
把握
接触燃焼式 CO センサー動作原理の解明
合共 同 研 究 経 費（円）
相手方負担分
本学負担分
2,700,000

教 授 石 本 英 彦

420,000

教 授 柿 崎 明 人

1,000,000

助教授 上 床 美 也

412,000

助教授 小 森 文 夫㈱トヤマ
カシオ計算機㈱研究担当職員㈱坂口技研

4,532,000

計

３．受託研究
研

究

題

目

名

相関電子系の新しい大規模計算アルゴリズム
ナノサイズ一次元構造の電子物性特性評価
量子細線レーザーの作製とデバイス特性の解明
機能性ナノ分子及びナノクラスター
置換による新規物性の創出
トポロジカルゲルの構造解析および動的制御の実現合委

託者

受 入 金 額（円）研 究 担 当 者

科学技術振興事業団

1,950,000

教 授 今 田 正 俊

科学技術振興事業団

4,290,000

助教授 長谷川 幸雄

科学技術振興事業団

2,600,000

助教授 秋 山 英 文

科学技術振興事業団

800,000

科学技術振興事業団

2,340,000

助教授 森

初 果

教 授 柴 山 充 弘

11,980,000

計

４．その他
研

究

ナ ノ 磁 性

120

題

目

名

委

託

者

岡崎国立共同研究機構

受 入 金 額（円）研 究 担 当 者

48,220,000

教 授 高 山 一

第 49 回物性若手夏の学校

主催

第 49 回物性若手夏の学校準備局

後援

日本物理学会、応用物理学会、日本化学会

日時2004 年 7 月 29 日(木)〜8 月 2 日(月)場所

岩手県網張温泉休暇村（〒020-0585 岩手県岩手郡雫石町網張温泉 TEL 019-693-2211）

内容

院生を中心とする若手研究者の研鑚と相互交流を目的としたサマース
クールを開催します。具体的には物性各分野よりお招きした諸先生による講義の受講と、分科会、ポスターセッション等による参加者自身による発表よりなります。奮ってご参加ください！

定

員

約２５０名

申込期間

2004 年 5 月 6 日(木)〜6 月 12 日(土)参 加 費

5,000 円、懇親会費 2,000 円

詳細＆問合

http://ss2004.issp.u-tokyo.ac.jp/ office@ss2004.issp.u-tokyo.ac.jp

連 絡 先

113-0033 東京都文京区本郷 7-3-1
東京大学理学系研究科物理学専攻

宿泊費 参加日数に応じた実費

辰己 創一

電話 03-5841-4216 FAX 03-5841-4183

121

編 集 後 記
本号は、新所員の山室先生の「物性研に着任して」、長田研究室の「研究室だより」に加え、平成 15 年度後期に行われた４件の短期研究会と２件の国際ワークショップの報告があり、豊富な内容となりました。
「研究室だより」は、一時休眠状態だったもの
を平成 15 年度から再開・継続しているところですが、いつも先生と学生さんが楽しそうに過ごす長田研究室の様子が個人的にも覗いてみたくて今回は長田先生にお願いしました。柏移転の頃の楽しい苦労や、強磁場伝導測定などの様子がうかがえる期待以上の文章が頂けました。国立大学法人化への対応などで大変な毎日を過ごされている方も多いと思いますが、ご一読いただけると幸いです。
秋 山 英 文