東京大学物性研究所
要覧

東京大学
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICSI S S P

2013

THE UNIVERSITY OF TOKYO 2013
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICSTHE UNIVERSITY OF TOKYO2 ご挨拶		 Preface
4

沿革
History

6 年表
		 Chronology

組織・運営		 Organization/Administration
8

10 共同利用と国際協力
		 Joint Research and International Collaboration

教育・論文
		 Education/Publication
12

13 予算・職員
		 Budget/Staff Members

14 新物質科学研究部門
		 Division of New Materials Science

物性理論研究部門
		 Division of Condensed Matter Theory
21

31 ナノスケール物性研究部門
		 Division of Nanoscale Science

極限環境物性研究部門
		 Division of Physics in Extreme Conditions
40

物質設計評価施設
		 Materials Design and Characterization Laboratory
44

53 中性子科学研究施設
		 Neutron Science Laboratory

国際超強磁場科学研究施設
		 International MegaGauss Science Laboratory
59

64 計算物質科学研究センター
		 Center of Computational Materials Science

極限コヒーレント光科学研究センター
		 Laser and Synchrotron Research Center
67

78

			

軌道放射物性研究施設
Synchrotron Radiation Laboratory

79 共通施設
		 Supporting Facilities

柏キャンパス地図
		 Kashiwa Campus Map84

物性研究所は東京大学附置の全国共同利用研究所として 1957 年に設立されて以来、半世紀余りにわたって物性科学における日本の中核的研究機関として活動を続けてきました。その間、2000 年には都心の六本木キャンパスを離れ、本郷、駒場に次ぐ東大の第 3 極として新たに誕生した柏キャンパスに移転しました。その後、2004 年の国立大学法人化によって大学の基本的仕組みが大きく変わり、2010 年の共同利用・共同研究拠点
認定制度の発足によって共同利用研究所の新しい枠組みが作られています。物性研究所も共同利用・共同研
究拠点の認定を受け、2013 年度には中間評価を受けました。
物性科学は、我々の身の回りにある物質の多様な性質を、物質のミクロな構成要素である原子や電子の運動法則に基づいて解明する学問として発展して来ました。その後、そのような知識をもとに、これまで知られていない性質を持つ新物質を化学的に合成し、或いは微細な加工を施した物質を組み合わせて新しい機能を持つナノメーターサイズの構造物を創造するといった研究が盛んになり、現在では物理学、化学、材料工学の境界を超える融合的な学問として大きな広がりを示しています。今後、新しい物質や理論的アイデア、革新的な測定技術によって物性科学の対象がますます広がることが予想される一方で、物質の新しい性質を引き出すための強磁場、超高圧、超低温といった極限環境を作る技術や、物質の性質を解明するための中性子、軌道放射光、
レーザー光源やスーパーコンピューターなどの最先端設備が重要となっています。
共同利用・共同研究拠点としてこれまで物性研究所では、これらの先端的技術・設備を開発し共同利用に供する努力を重ねてきました。強磁場については、電磁濃縮法を用いて 1000 テスラ破壊型短時間パルス磁場を目指す計画と、フライホィール電源を用いて 100 テスラ非破壊型長時間パルス磁場を実現する計画が進行しています。中性子に関しては、東海の J-PARC に KEK と共同で建設した高分解能パルス分光器の共同利用実験が開始されました。一方で JRR-3 原子炉は大震災後未だ停止しており、一日も早い再稼働が待ち望まれます。
次世代スーパーコンピューターについては、物性研が戦略分野２「新物質・エネルギー創成」の代表機関を務め、分子科学研究所や東北大学金属材料研究所とともに計算物質科学イニシアティブ（CMSI）を組織するとともに、2013 年度からは元素戦略プロジェクトにも本格的に参加しています。放射光に関しては、SPring-8 に東大アウ
トステーション物質科学ピームライン（BL07）を建設し、軟 X 線領域の最先端の実験が行われるようになりました。更に 2012 年には、これまで独立に発展してきた放射光とレーザー光源の有機的な連携を目指して、これまでの先端分光研究部門と軌道放射物性施設を統合した「極限コヒーレント光科学研究センター」（LASOR）
が設立され、新しい光物性科学が展開されようとしています。
今後も物性研究所は物性科学のフロンティアを切り拓く研究活動を継続し、それによって国内外の物性科学研究者にトップレベルの共同研究拠点を提供することを目指していきたいと考えています。皆様には、物性研究
所の研究活動に対し、これまでと変わらぬご支援をお願い申し上げます。

2013 年 10 月
瀧川 仁

2THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

The Institute for Solid State Physics (ISSP) was established in1957 as a joint-use research institute attached to the University ofTokyo. Since then ISSP has been acting as a central organization ofcondensed matter physics and materials science in Japan for morethan a half century. In 2000, ISSP was relocated from the Roppongi
campus in the center of Tokyo to the new Kashiwa campus which
was designated as the third major branch of the University of Tokyo
after the ones in Hongo and Komaba. In 2004, the University of

所長 Director

Tokyo became a national university corporation and in 2010, ISSP
was approved to be a joint-use/joint-research institute in accordancewith the new scheme set by the government. The joint-use/jointresearch activities of ISSP have been evaluated in 2013.
Condensed matter physics had started as a discipline, which

瀧川 仁

  TAKIGAWA Masashi

enables us to understand a wide variety of properties of materials on the basis of fundamental laws of motion of theconstituent microscopic particles, i.e. atoms or electrons. Based on such knowledge, the major current efforts are being
devoted to synthesize new materials that may show unprecedented novel properties on one hand, and to fabricate
structures with nanometer scale by combining various materials to produce new functions on the other hand. Thus
the modern materials science bridges boundaries between physics, chemistry, and materials science. In future, newmaterials, new theoretical ideas, and innovative experimental technique are expected to further widen the scope ofmaterials science. At the same time, equally important are the advanced technologies that provide extreme environment
such as high magnetic field, high pressure, and low temperature to extract novel properties of materials, and large facilities for advanced measurements such as neutron scattering, synchrotron and laser light sources, and supercomputers.
As a joint-use/joint-research institute, we have been working hard to develop state-of-art technologies and facilities.
The International Megagauss Science Laboratory is pursuing to generate 1000 tesla destructive short-pulse fields byelectromagnetic compression method and 100 tesla non-destructive long-pulse fields using a flywheel dc-generator. The
Neutron Science Laboratory installed the High Resolution Chopper (HRC) spectrometer in J-PARC in collaboration
with KEK and started joint-user experiments. However, the JRR-3 reactor has still been shut down after the earthquake
in March 2011. Early re-operation is seriously desired. Concerning the Next Generation Supercomputer (K-computer)
Project, ISSP has been selected as the representative institute to lead the research in the Strategic Field 2, “New Materials
and Energy Creation” and established “Center of Computational Materials Science”. ISSP will also participate in the
Element Strategy Project from 2013. Regarding the synchrotron light source, ISSP has played a major role to complete
the Materials Science Beam-line in SPring-8, providing a platform to perform state-of-art soft X-ray experiments.
Furthermore, the “Laser and Synchrotron Research Center” (LASOR) was newly established in 2012, aiming at close
collaboration and unified activity between the synchrotron and laser fields, which had been developed independently.
We at ISSP will continue to aim at conducting cutting-edge research at the forefront of the materials science, andthereby, provide an excellent collaborative center for both domestic and international researchers. We appreciate yourcontinued support for our research activities.
																October 2013
Masashi Takigawa, Director

3
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性研究所は、「物性物理学」の研究推進のため、昭和

開し、それを発信する国際共同利用研究所としての活動を志32 年 4 月 1 日に、全国物性研究者の要望と日本学術会議

向することにある。この研究体制は、新物質科学、物性理論、の勧告および、文部省と科学技術庁の合意に基づき、東京

先端領域、極限環境、先端分光の 5 大研究部門と軌道放大学附置全国共同利用研究所として設立された。立ち遅れて

射物性研究施設、中性子散乱研究施設、物質設計評価施いた我が国の物性分野の研究設備・体制を国際的水準に高設の 3 施設で構成された。このほかに所外研究者を一定期める拠点となるという設立当初の使命は、15 年ないし 20 年

間所に迎えるための客員部門と外国人客員 2 名をおき、所内でほぼ達成された。

外の交流・協力と、所の研究の活性化・流動化を促進している。

次の目標は先端的実験技術を開発することに設定され、そ平成 12 年 3 月に、43 年間活動を展開した六本木キャンのための重点 5 計画のうち、
まず超低温物性は昭和 55 年度に、

パスから東京大学の第 3 極としての柏新キャンパスに全面移

超強磁場・極限レーザー・表面物性が昭和 59 年度に設備転した。同時に移転した宇宙線研究所および、新設された計画を終え、軌道放射物性設備計画も昭和 61 年度にその緒

大学院・新領域創成科学研究科と共に、従来の枠をこえたについた。研究計画の展開に伴い、組織上でも昭和 55 年に新しい学問領域の推進を目指した。平成 15 年度 には日米改組が行われた。従来の固有 21 部門を、
超強磁場・極限レー

科学技術協力事業や茨城県東海村パルス中性子源計画へ対

ザー・表面物性・超低温物性・超高圧を含む極限物性部門、応するために、中性子散乱研究施設が中性子科学研究施設

軌道放射物性部門、中性子回折物性部門、凝縮系物性部門、へと改組された。平成 16 年には東京大学が法人化され、その中での全国共同利用研究所としての新たな役割が期待され理論部門の 5 大部門に改め第 2 世代に移行した。
極限物性部門は、従来の実験装置では実現不可能な極た。また同年には、先端領域部門をナノスケール物性研究部

限的状況を創ると共にその下での新しい物性の探索を行なっ門と名称変更し、新物質科学、物性理論、ナノスケール物性、た。軌道放射物性部門は加速器を光源に、中性子回折物性

極限環境、先端分光の 5 大研究部門と軌道放射物性研究

部門は原子炉を線源に用いるため、それぞれ他の研究機関

施設、中性子科学研究施設、物質設計評価施設の 3 施設の協力を得て研究を進めた。中性子回折物性部門では、日という研究体制となった。平成 18 年には国際超強磁場科学

本原子力研究所（現・日本原子力研究開発機構）の研究研究施設、平成 23 年には計算物質科学研究センターが新用 3 号炉の改造に伴い、平成 2 年度から 4 年度までに線源設された。軌道放射物性研究施設では、柏キャンパス移転の大幅な性能向上が図られ、平成 5 年度から中性子散乱研前の平成 9 年に SOR-RING の運転を停止し、高エネルギー究施設に拡充改組された。一方で、軌道放射物性研究施設

加速器研究機構内のつくば分室にて主な活動を行ってきたは東京大学田無キャンパス内に設置された SOR-RING を運が、平成 21 年度に大型放射光施設 SPring-8 に播磨分室転し、また、高エネルギー物理学研究所（現・高エネルギーを設置した。更に平成 24 年には先端分光研究部門及び軌加速器研究機構）内に分室を設けビームラインと実験ステー

道放射物性研究施設が統合・再編され、極限コヒーレント

ションを維持してきた。また凝縮系物性部門は、理論部門と光科学研究センターが発足し、新たな一歩を踏み出した。

共に、自由な発想による研究と新たな萌芽の育成を目的としていたが、その中から具体化した物質開発構想により、平成元年度に同部門から分離・新設された新物質開発部門を中心に研究活動が進められた。
昭和 55 年の改組から 16 年間の時を経て、平成 8 年には再び全面的な改組が行われ、第 3 世代に移行した。そのね
らいは、それまで開発された個々の極限環境や先進的測定技術を組み合わせることにより新しい現象を追求したり、表面・薄膜・微細加工物質などで代表されるメゾスコピック、ナノス
ケールでの人工物質を対象とする新しい研究領域開拓をめざ
したり、また計算機物理学の支援の下に新物質を設計・合六本木キャンパス物性研究所研究棟（1963 年）成するなど、伝統的な固体物理学の枠組みをこえる研究を展

ISSP Main Building at Roppongi Campus（1963）

4
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

The Institute for Solid State Physics (ISSP) of the
University of Tokyo was established on April 1 in 1957 asa joint research laboratory based upon the recommendation of the Science Council of Japan and the concurrence between the Ministry of Education, Science andCulture and the Science and Technology Agency in orderto carry on basic research in condensed matter physics.
Within the first 15 to 20 years, ISSP had achieved its
original mission, that is to serve as the central laboratoryof materials science in Japan equipped with state-of-art
facilities that were open for all domestic researches inorder to bring the research in Japan up to par with theinternational level.
The next goal was set to develop advanced experimental techniques that were difficult to achieve in most
university laboratories. The reorganization of ISSP intothe "second generation" took place in 1980. Division of
Physics in Extreme Conditions included groups in theareas of ultra-high magnetic field, laser physics, surface
science, ultra-low temperature and very high pressure.
It aimed to create extreme conditions and to explore
new phenomena. Neutron Scattering Laboratory wasconstructed in Tokai in collaboration with the Japan
Atomic Energy Agency. Its capability was significantly
improved during 1990 - 1992 due to renovation of theresearch reactor. Synchrotron Radiation Laboratory
operated the SOR-RING in the Tanashi Campus of the
University of Tokyo and maintained beam lines in the
Photon Factory at the High Energy Accelerator Research
Organization (KEK) in Tsukuba. Besides activities using
such big facilities, the Condensed Matter Division andthe Theory Division maintained small groups motivatedby individual interests and ideas. Among these groups
was formed Materials Development Division in 1989
aiming at exploring new materials and their novel
properties.
16 years after the reorganization, another major
reorganization of ISSP into the "third generation" took
place in 1996, in order to pursue new frontiers beyond
the traditional disciplines and become an international
center of materials science. One example is to explore
new phenomena in combined environments of various
extreme conditions, since individual technologies forhigh magnetic field, low temperature and high pressure
had reached certain maturity during the "second
generation". Another example is the study of artificially designed materials such as thin films, materials
fabricated on surfaces and mesoscopic systems withnanoscale structure. Focused efforts are also plannedon synthesis and characterization of new materials withthe aid of computational physics, which allows us todesign and predict properties of new materials. In orderto reflect these developments, former research divisions
were reorganized into five research divisions (NewMaterials Science, Condensed Matter Theory, Frontier
Areas, Physics in Extreme Conditions, and Advanced
Spectroscopy) and three research facilities (Synchrotron
Radiation, Neutron Scattering, and Materials Design andCharacterization Laboratories). In addition, a visiting
staff division as well as two foreign visiting professor
positions were created.
ISSP was relocated to the new campus in Kashiwa of
the University of Tokyo in March 2000 after the 43 yearsof activities at the Roppongi campus in downtown Tokyo.
Here ISSP is aiming at creating new areas of sciencein collaboration with other institutions in Kashiwa. In
2003, Neutron Scattering Laboratory was reorganized
to Neutron Science Laboratory. The University of Tokyo
was transformed into a national university corporation in2004 and thus ISSP is expected to play new roles as a joint
research Laboratory in the university corporation. In thesame year, Division of Frontier Areas Research changed
its name to Division of Nanoscale Science. In 2006,
the ISSP established International MegaGauss Science
Laboratory and started serving as an international centerof physics in high magnetic fields. In 2011, Center ofComputational Materials Science was established in the
ISSP, for promoting materials science with advanced
supercomputers. Regarding Synchrotron Radiation
Loboratory, after the closing of the SOR-RING in 1997,
Harima branch of Synchrotron Radiation Laboratory wasestablished at SPring-8 in 2009. Furthermore, Divisionof Advanced Spectroscopy and Synchrotron Radiation
Laboratory were reorganized in 2012 into the newly
established Laser and Synchrotron Research Center, as a
new step forward in the unified field.

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

昭和 32 年

1957

共同利用研究所として発足

Establishment of ISSP as a joint research laboratory
電波分光 ･ 理論第 2 部門､ 理工研から振替：結晶第１部門新設

Opening of Radio and Microwave Spectroscopy, Theory II, and Crystallography I divisions
昭和 33 年

1958

誘電体 ･ 光物性部門､ 理工研から振替

Opening of Ferroelectrics and Quantum Electronics, and Optical Properties divisions
極低温 ･ 磁気第 1 部門増設

Opening of Low Temperature and Magnetism I divisions
昭和 34 年 1959

半導体 ･ 分子 ･ 格子欠陥 ･ 塑性 ･ 放射線物性部門増設

Opening of Semiconductor, Molecular Physics, Lattice Imperfections, Plasticity, and Nuclear
			Radiation divisions

昭和 35 年

結晶第２･ 理論第１・固体核物性・界面物性部門増設

1960

Opening of Crystallography II, Theory I, Solid State Nucleus, Surface Properties, and Molecular			

Science divisions
物性研究所開所式

			

Inauguration of ISSP

昭和 36 年

磁気第 2･ 非晶体 ･ 超高圧 ･ 理論第 3 部門増設､ 20 部門となる

1961

Opening of Magnetism II, Solid Materials, High Pressure, and Theory III divisions. Total 20 divisions
昭和 40 年

1965

非晶体部門を無機物性部門に名称変更

Solid Materials division was renamed as Inorganic Materials division
昭和 44 年 1969

中性子回析部門増設

Opening of Neutron Diffraction division
昭和 47 年

1972

固体物性部門（客員部門）増設（22 部門となる）

Opening of Solid State division (visiting staff), resulting in 22 divisions in total
昭和 50 年

1975

軌道放射物性研究施設設置

Foundation of Synchrotron Radiation Laboratory
昭和 54 年

1979

昭和 55 年

1980

超低温物性研究棟竣工

Ultra-Low-Temperature Laboratory building completed
従来の 22 部門が極限物性部門（超強磁場、極限レーザー、表面物性、超低温物性及び超高圧）、
軌道放射物性部門、中性子回折物性部門、凝縮系物性部門ならびに理論部門の 5 大部門及び客員
部門１に再編成される

Reorganization of ISSP from 22 small divisions to five large divisions, Physics in Extreme
			Conditions (including ultra-high magnetic field, laser physics, surface science, ultra-low			temperatures and very high pressure laboratory), Synchrotron Radiation, Neutron Diffraction,

			Condensed Matter and Theory divisions and one Visiting Staff division

昭和 57 年

超強磁場 ･ 極限レーザー実験棟竣工

1982

Ultra-High Magnetic Field Laboratory and Laser Laboratory building completed

6
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

平成 元年

1989

新物質開発部門（時限 10 年）が増設され､ 6 大部門となる

Opening of Materials Development division
第 1 回 ISSP 国際シンポジウム ｢有機超伝導体の物理と化学｣ 開催（以降数年ごとに開催）

The 1st ISSP International Symposium on "The Physics and Chemistry of Organic Superconductors"
平成 5 年

1993

中性子散乱研究施設の新設

Foundation of Neutron Scattering Laboratory
平成 7 年

1995

国際外部評価が実施される

Evaluation of scientific achievements of ISSP by an international external committee
平成 8 年

1996

新物質科学､ 物性理論､ 先端領域､ 極限環境物性､ 先端分光の 5 大研究部門と軌道放射研究施設､
中性子散乱研究施設に新たに物質設計評価施設を加えた 3 施設に再編される

Reorganization into five divisions; New Materials Science, Condensed Matter Theory, Frontier			

Areas Research, Physics in Extreme Conditions and Advanced Spectroscopy divisions, and three			facilities; Synchrotron Radiation, Neutron Scattering and Materials Design and Characterization

			Laboratories
東京大学柏キャンパスにおける物性研究所実験棟建設着工

Construction of the new ISSP buildings in Kashiwa campus started
平成 9 年

1997

中性子散乱研究施設で外部評価が実施される

Evaluation of activities of Neutron Scattering Laboratory by the external committee
平成 11 年

1999

柏キャンパスへの移転開始

Relocation to Kashiwa campus started
平成 12 年

2000

移転完了

Relocation completed
平成 13 年

2001

外国人客員新設

Opening of foreign visiting professorship
平成 15 年

2003

中性子散乱研究施設が中性子科学研究施設に改組

Reorganization to Neutron Science Laboratory from Neutron Scattering Laboratory
物質設計評価施設で外部評価が実施される

Evaluation of scientific activities of the Material Design and Characterization Laboratory by the			external committee

平成 16 年

東京大学が国立大学法人東京大学となる

2004

The University of Tokyo was transformed into a national university corporation
先端領域研究部門をナノスケール物性研究部門に名称変更

Division of Frontier Areas Research was renamed as Division of Nanoscale Science
平成 17 年

2005

外部評価が実施される

Evaluation of scientific achievements of ISSP by the external committee
平成 18 年

2006

国際超強磁場科学研究施設の新設

Foundation of International MegaGauss Science Laboratory
平成 19 年

2007

創立 50 周年記念事業

Celebration of 50th anniversary
平成 22 年

2010

共同利用・共同研究拠点として認可

Authorization as a joint usage/research center
平成 23 年

2011

計算物質科学研究センターの新設

Foundation of Center of Computational Materials Science
平成 24 年

2012

先端分光研究部門及び軌道放射物性研究施設が統合・再編され、極限コヒーレント光科学研究センターが発足

Foundation of Laser and Synchrotron Research Center, as a reorganization of Division of			

Advanced Spectroscopy and Synchrotron Radiation Laboratory

7
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性研究所は、東京大学の附置研究所であると同時しては茨城県つくば市の高エネルギー加速器研究機構に、全国物性科学研究者のための共同利用研究所でも内及び、兵庫県佐用郡佐用町の SPring-8 内に施設分ある。又、平成 22 年４月には共同利用・共同研究拠点室が置かれており、中性子科学研究施設の実験装置はとして認可された。研究所の運営は、教授及び准教授

茨城県東海村の日本原子力研究開発機構内にある研究から構成される所員会の議決を経て所長が行うが、同用原子炉に設置されている。また、計算物質科学研究

時に共同利用施設の運営については、東京大学の内外センターは兵庫県神戸市の理化学研究所計算科学研究からほぼ同数の委員により組織された物性研究所協議

機構内に置かれたセンター分室に拠点を持つ。さらに、会が所長の諮問に応じて意見を述べ、外部研究者の要

所内研究者や共同利用者が共通に利用できる施設とし望を伝達する機能を果たしている。更に物性研内外のて低温液化室、工作室、放 射線管理室、図書室、国委員よりなる共同利用施設専門委員会が設けられ、共際交流室などが置かれている。
本研究所の教授、准教授、助教の人事はすべて公募

同利用、施設利用、研究会などの実行計画を審議してされ、物性研内外ほぼ同数の委員よりなる人事選考協いる。

議会の議決を経て所員会で決定される。なお、一部の物性研究所の研究体制は 4 研究部門、5 研究施設、職には任期がついている。

客員部門、外国人客員部門よりなる。このうち極限コヒー
レント光科学研究センター軌道放射物性研究施設に関

8
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ISSP belongs to the University of Tokyo. At the sametime, its facilities are open to all domestic researchers
participating in joint research. In April 2010, ISSP
was duly granted the authorization as a joint usage/

Tsukuba, Ibaraki and in the SPring-8, Sayo, Hyogo, andthe Neutron Science Laboratory maintains apparatus
installed at the research reactor in the Japan Atomic
Energy Agency, Tokai, Ibaraki. In addition, the Center

research center. The administrative decisions are madeat the faculty meeting chaired by the director andattended by professors and associate professors. The
ISSP Advisory Committee, consisting of nearly equalof Computational Materials Science has a branch in
the RIKEN Advanced Institute for Computational
Science, Kobe, Hyogo, and most of the research activities are performed in the Kobe branch. Apart from thenumbers of members from and outside of the University of Tokyo to represent the interest of the outside

Research Divisions and Facilities, supporting facilities,
which include Cryogenic Laboratory, Machine Shop,

users, gives advice on various aspects of administration
upon inquiry of the director. The Advisory Committee
for Joint Research, consisting of both the in-house andoutside members, evaluates proposals for joint research,

Radiation Safety Laboratory, Library and International
Liaison Office, provide services to both in-house andoutside users.
Open faculty positions of professors, associate

workshops, and allocation of fund for user activities.
Currently ISSP consists of four Research Divisions,professors and research associates at ISSP are advertised publicly. Candidates are selected by the Selec-

five Research Facilities, Visiting Staff Division andForeign Visiting Staff Division. Among these, Synchrotron Radiation Laboratory has branches in the HighEnergy Accelerator Research Organization (KEK),

tion Committee consisting of nearly equal numbers of
in-house and outside members and then approved by
the Faculty Meeting. Some of the positions have finite
terms of appointment.

9
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

全国物性科学研究者に対し共同利用・共同研究を促

The facilities of ISSP are open to domestic
researchers, who are encouraged to submit joint
research proposals. In addition, ISSP provides oppor-

進するため、次のような制度が設けられている。
１．共同利用———所外研究者が本所の施設を使って研究を行いたい場合に、その便宜を図るための制度でtunities for young scientists including graduate students
across the country to do research for extended periods.
ISSP supports travel and research expenses for visitors.

ある。受け入れについては「共同研究」と「施設利用」の２つの形態がある。
２．留学研究員———大学、官庁などの研究機関に在The supercomputer system of ISSP is used via
internet by domestic researchers.

籍する若い研究者に対し、長期にわたる本所への留学の機会を提供する制度である。本所の所員の指導のもとで半年以上研究を行う大学院生を対象とした長期留学研究員と、新技術の習得などを目的として滞在する若手研究者のための短期留学研究員の制度がある。
３．嘱託研究員———所外研究者に本所の研究計画
ならびに共同研究の遂行上必要な研究を嘱託し、あわせて本所施設の利用の便宜を図るための制度で、期間は６ヶ月以内としている。
また物性研スーパーコンピュータシステムはインター採択件数および採択人数（共同利用の一般・物質合成・中性子・
スーパーコンピュータおよび留学研究員と嘱託研究員の合計）

ネットを通じて全国の物性研究者の利用に供されている。

Number of subjects and researchers adopted to domestic joint research

共同利用のため外来研究者は、柏キャンパス内の宿

Visitors for joint research can stay in the guest houseon the Kashiwa campus (28 single and 2 twin rooms).

泊施設を利用することが出来る。
（シングル 28 室、ツイ
ン２室）

物性研究上興味深い特定テーマについて２〜３日程

ISSP holds domestic workshops on specific subjectsof condensed matter science typically with a two to
three-day schedule and one hundred participants.
Proposals for workshops are submitted by researchers度の研究会を開き、集中的な討議を行うための制度である。全国の物性研究者の申請に基づき、共同利用施
設専門委員会によって採択が審議決定される。

over the country and selected by the Advisory
Committee for Joint Research.
※以上の共同利用制度の詳細については
本所共同利用係にお問い合わせください。
なお、３ヶ月毎に（平成 15 年度〜）発行
されている「物性研だより」には、各種共同利用の公募や短期研究会の報告などが掲載されています。
短期研究会 Workshops
10
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性研究所は国際交流のセンターとしても重要な役割

ISSP plays an important role as an international
center of materials science. The table shows the titleを担っている。1989 年から始まった ISSP 国際シンポジウムのテーマおよび参加者数が表に示されているが、

and the number of participants of the ISSP International
Symposium, which started in 1989 and is scheduled
once in about every two years. The unique facilities of

今後も約２年に１回の開催が予定されている。また物性研究所の特徴ある設備を活用した国際共同研究も活発に行われており、文部科学省の外国人研究員制度や日ISSP have been used in many international collaborations. Many foreign researchers have been spending
their early careers at ISSP supported by various

本学術振興会による外国人招聘制度など各種制度が利用されている。さらに 1981 年以来、中性子散乱に関す
る日米協力事業の実施機関の役割を果たしている。こfellowship programs sponsored by the Japan Society
for Promotion of Science, the Ministry of Education,
Culture, Sports, Science and Technology, and otheragencies. ISSP has also been coordinating the US-Japanの他にも少し規模の小さい国際ワークショップを行っている。

cooperative research program on neutron scattering
since 1981. In addition, ISSP organizes smaller scaleinternational meetings.

●テーマ

●開催期日

Title

第１回
1st

・
・
・

Date

有機超伝導体の物理と化学

The Physics and Chemistry of Organic Superconductors

第８回

強相関電子系研究の最前線

第9回

量子凝縮系研究の新展開

8th
9th

第 10 回
10th

第 11 回
11th・・・

Correlated Electrons

Quantum Condensed System

固体表面におけるナノサイエンス
Nanoscience at Surfaces

水素と水の物性科学

Hydrogen and Water in Condensed Matter Physics●参加者数（外国人）
Participants（overseas）

1989･8･28-30

205（34）

2001･10･2-5200（25）

2004･11･16-19

120（23）

2006･10･9-13

247（34）

2009･10･12-16

107（21）

・
・
・

・
・
・

ISSP 国際シンポジウム ISSP International Symposium
●テーマ

●開催期日

Title

Date

ISSP-CMSI 国際ワークショップ・シンポジウム MASP2012
2012･6･25-7･13
MAterial Simulation in Petaflops era (MASP2012)
第 5 回コヒーレント XUV および X 線の発生と応用に関するアジアワークショップ
5th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray
Radiation (5th AWCXR)
2012･6･27-29
ISSP 国際ワークショップ「コヒーレント軟Ｘ線科学」
ISSP International Workshop on Coherent Soft X-ray Sciences●参加者数（外国人）
Participants（overseas）

98（21）

116（25）

ナノスケール活性領域の３D 原子イメージング
2012･8･6-8International Workshop on 3D Atomic Imaging at Nano-scale Active Sites in Materials

68（10）

ISSP 国際ワークショップ・シンポジウム「凝縮系に創発する量子相」
Emergent Quantum Phases in Condensed Matter (EQPCM2013)

160（35）2013･6･3-21

最近の国際ワークショップ Recent International Workshops
11
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性研究所では、特色ある施設を利用して物性科学にISSP contributes to the graduate education in

関連した大学院教育に力を注いでいる。物性研究所の教materials science using its unique facilities. The facul-

員は、研究分野に応じて、東京大学大学院理学系研究

ties participate in the following departments of the

科物理学専攻、化学専攻、地球惑星科学専攻、工学系

graduate school of the University of Tokyo: Physics,

研究科物理工学専攻、あるいは新領域創成科学研究科

Chemistry, Earth and Planetary Science, Applied

物質系専攻、複雑理工学専攻に属しているが、これらのPhysics, Advanced Materials, and Complexity Science

従来の枠を越えた総合的視野に立つ若い物性科学研究

and Engineering. However, students are encouraged to者の養成に努力している。物性研究所では、例年、大学

develop their careers across the established disciplines.

院進学希望者のためのガイダンスを実施している。また、Every year a guidance and guided tour are given to

教養学部の学生を対象に物性科学入門として、全学自由

those who are interested in graduate courses in ISSP.

研究ゼミナール「物性科学の最前線」を開講している。

For undergraduate students, introductory lectures oncondensed matter science are given as one of Seminars
at Komaba campus.

修士課程 Master Course

博士課程 Doctor Course

2010 年

2011 年

2012 年2013 年

2010 年

2011 年

2012 年2013 年

物理学専攻 Physics

27

32

36

41

32

26

26

21

化学専攻 Chemistry

3

2

1

4

3

3

3

2

地球惑星科学専攻 Earth & Planet. Sci.

1

0

0

0

0

0

0

0

物理工学専攻 Appl. Phys.

7

11

15

11

2

4

4

7

物質系専攻 Advanced Materials

38

38

42

38

13

12

14

16

複雑理工学専攻 Complexity Sci. and Eng.
合

計

2

0

0

0

0

0

0

0

78

83

94

94

50

45

47

46

過去４年の専攻別大学院生数 Number of graduate students

物性研究所では、年間 300 から 500 編前後の学術文献を発表している。2012 年度の学術文献 326 編の内訳は、学術論文 299、会議録 7、解説記事 12、本（または本の一部）8 となっている。

About 300 to 500 scientific issues are publishedthrough annual activity in ISSP. The 326 articles
published in 2012 consist of 299 papers in refereed
journals, 7 proceedings, 12 reviews, 8 books.

年間発表論文数（プロシーディング・解説記事含む）

Number of Scientific Papers (including proceedings and reviews)

12
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

予算/Budget

平成 24 年度（2012 fiscal year）（Ａ）人件費：文部科学省より（Ｂ）物件費：文部科学省より（Ｃ）寄附金：民間等より（Ｄ）受託研究・共同研究：民間・他省庁等より（Ｅ）科学研究費：文部科学省・日本学術振興会より（Ａ）Regular Budget (Personnel) from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology（Ｂ）Regular Budget (Non-Personnel) from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology（Ｃ）Grant-in-Aid from Private Corporations（Ｄ）Grant-in-Aid from Governmental Agencies and Private Corporations（Ｅ）Grant-in-Aid from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, and Japan Society        for the Promotion of Science

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

計

人件費

物件費

寄附金

受託研究・共同研究

科学研究費

Total

平成 24 年度（2012） 1,326,798

2,843,602

15,344

296,078

361,530

4,843,352

平成 23 年度（2011）

1,466,060

3,502,123

21,312

222,097

666,184

5,877,776

平成 22 年度（2010）

1,348,475

2,659,755

48,472

298,615

691,061

5,046,378

平成 21 年度（2009）

1,363,182

2,748,055

7,575

405,342754,798

5,278,952

平成 20 年度（2008）

1,517,658

2,559,789

8,592

322,093493,000

4,901,132

平成 19 年度（2007）

1,470,205

2,415,721

14,178239,450

478,600

4,618,154

平成 18 年度（2006）

1,447,491

2,422,618

15,430105,191

521,300

4,521,030

予算額の推移 Budget in recent years（単位：千円） （Unit：Thousand Yen）

平成 25 年 7 月１日 現在
教授

現

員

Number ofstaffs

特任教授

准教授

特任准教授
Project
Associate
Professors

Research
Associates

Project
Research
Associates

Technical
Associates

Administrative
Staff

Total

1

44

2

32

12

133

Professors

Project
Professors

Associate
Professors

23

2

17

助

教

特任助教

13
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

技術職員

事務職員

合計

新物質科学研究部門
Division of New Materials Science
酸化物高温超伝導体、フラーレンやカーボンナ
ノチューブ、有機伝導体などの例に見られるように、「新物質」の発見はこれまでに何度となく物質科学の新しい局面を開いてきた。新奇な物性現象の発見はまた将来の新しい素材やデバイスの開発にもつながる。新物質科学研究部門では、新しい物質を合成し、高度な技術を用いてその性質を測定することにより、新しい物質観につながる物性現象を発見し解明することを目標としている。
当部門は現在 5 つの研究室から成り、各研究室は自由な発想のもとに高品質の試料作成や精密物性測定、新しい物性測定技術の開発などを行
いつつ、物性測定グループと試料作成グループとの部門枠を越えた連携も心がけている。特に物質設計評価施設とは強い協力関係を保ちながら研究を推進している。当部門では現在、遷移金属化合物、重い電子系物質、有機伝導体など強い電子相関を示す物質におけるスピン、軌道、電荷の秩序や揺らぎの効果がもたらす多彩な現象の解明を主要なテーマの１つとしており、極低温における輸送現象測定、精密磁化・比熱測定、核磁気共鳴、
光学伝導度などにおいて高度な実験技術を駆使した研究が進められている。

Discoveries of new materials have often opened
new horizons in materials science. High temperature oxide superconductors, carbon clusters andnanotubes, and organic conductors are good
examples. New materials also lead to the future development of new devices and technologies. The goal of
the Division of New Materials Science is to uncovernovel phenomena that lead to new concepts of matter,through combined efforts of search, synthesis andcharacterization of new materials. Currently, ourdivision consists of 5 groups. Although each group
has its own research style and projects, we try tomaintain close collaboration between those groups
working on production of high quality materials andthose working on advanced technology for measuringphysical properties.
In particular, we keep strong collaboration with
the Materials Design and Characterization Laboratory. One of the subjects of our current intensive
research is the effects of strong electronic correlation,in particular, various ordered phases and fluctuations
involving spin, charge and orbital degrees of freedom,in transition metal compounds heavy electron
systems, f-electron compounds and organic conductors. Here, various advanced experimental techniques
are employed, such as transport, magnetic and calorimetric measurements, nuclear magnetic resonanceand optical measurements.

教

授

瀧川

仁

助

教

三田村

教

授

榊原

俊郎

助

教

吉田

教

授

森

助

教

Professor
Professor
Professor

Masashi TAKIGAWA
Toshiro SAKAKIBARA

初果

Hatsumi MORI

裕幸

特任研究員

荒木

幸治

誠

特任研究員

久我

健太郎

松本

洋介

特任研究員

平田

靖透

Research Associate Hiroyuki MITAMURA
Research Associate Makoto YOSHIDA
Research Associate Yousuke MATSUMOTO

Project Researcher Kouji ARAKI

Project Researcher Kentaro KUGA

Project Researcher Yasuyuki HIRATA

准教授

中辻

知

助

教

橘高

俊一郎

特任研究員

グルビッチ ミハイル

特任准教授

大串

研也

助

教

上田

顕

特任研究員

冨田 崇弘

教授（客員）

澤

教務職員

村山

千壽子

特任研究員

志村

恭通

特任研究員

ワン

ボゼン

Associate Professor Satoru NAKATSUJI
Project Associate Professor Kenya OHGUSHI
Visiting Professor

博

Hiroshi SAWA

Research Associate Shunichiro KITTAKA
Research Associate Akira UEDA

Technical Associate Chizuko MURAYAMA

Project Researcher Mihael GRBIC

Project Researcher Takahiro TOMITA
Project Researcher Yasuyuki SHIMURA
Project Researcher Bosen WANG

14
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/takigawa_group.html

瀧川研究室

瀧川

仁

吉田

Masashi TAKIGAWA

Takigawa Group

教授

助教

Professor

核磁気共鳴法（ＮＭＲ）を主な実験手段として、固体内
相関電子系では、超伝導、強 ( 反強 ) 磁性､ 電荷秩序、軌道秩序といった多彩な秩序状態が拮抗しており、磁場 ･ 圧
力などの外的条件を変えることでこれらの間の量子相転移が起こり得る。原子核は固有の磁気モーメントや電気四重極モーメントを持っており、これらは周囲の電子が作る磁場や電場勾配を感じている。このためＮＭＲは、固体内電子のスピン、電荷、軌道などの自由度が絡み合って現れる特異な秩序状態や揺らぎの性質を、ミクロに探る有力な実験手段となる。我々は色々な特色を持つパルスＮＭＲ測定装置を整備し、低温・強磁場・高圧などの外的環境条件と組み合わせて、遷移金属化合物、希土類化合物や有機固体を対象とした研究を行っている。

The opposed-anvil-type high pressure cell designed for NMR experiments
developed in our laboratory is installed on a double axis goniometer. In
spite of the compact size, the cell is capable of generating more than one
hundred thousand atm. Good hydrostaticity is obtained by using sealedliquid argon as the pressure transmitting medium. Single crystal samples
in the cell can be directed along arbitrary directions in a superconducting
magnet, allowing us to obtain precise angle-resolved NMR spectra.

研究テーマ Research Subjects

Research Associate

We use nuclear magnetic resonance (NMR) as the major
experimental tool to investigate exotic phenomena caused bystrong electronic correlation in solids. A remarkable feature ofstrongly correlated electron systems is the competition among
various kinds of ordering such as superconductivity, ferroor antiferromagnetism, charge and orbital order. Quantum
phase transitions between these ground states can be causedby changing the external parameters such as magnetic field orpressure. Nuclei have their own magnetic dipole and electric
quadrupole moments, which couple to the magnetic field orelectric field gradient produced by surrounding electrons. This
makes NMR a powerful local probe for microscopic investigation of the exotic order and fluctuations of multiple degrees
of freedom of electrons, i.e., spin, charge and orbital. We use
various NMR spectrometers in different environment (lowtemperature, high magnetic field and high pressures) to investigate transition metal compounds, rare earth compounds, andorganic solids.

の強い電子間相互作用に起因する現象を研究している。強

当研究室で開発された対向アンビ
ル型ＮＭＲ用高圧力セルが、試料
回転用 2 軸ゴニオメータにセットされたところ。対向アンビルを用いたコンパクトなセルでありな
がら、約 7mm3 の試料体積に 10万気圧以上の高圧を発生することができる。液化アルゴンを封入して圧力媒体として用いることにより、静水圧性の良い圧力環境が得られる。超伝導マグネット中で単結晶試料を任意の方向に向けることにより、高圧下でも精密な角度
分解ＮＭＲスペクトルが得られる。

誠

Makoto YOSHIDA

5.7 万気圧の高圧下における鉄 ヒ 素 系 化 合 物 SrFe2As2 の75
As 原子核のＮＭＲスペクトル。常伝導常磁性領域（28K）
では一本の中心共鳴線と四重極分裂した 2 本の共鳴線が観測 さ れ る。 低 温（4.2K）で は、
これらの 3 本の共鳴線が反強磁性秩序によってそれぞれ 2本ずつに分裂したスペクトル（AF）と、反強磁性の内部磁場が発生せずに分裂しないスペクトル（SC）が共存する。核磁気緩和率の測定から後者は超伝導状態にあることが分かる。
75
As-NMR spectrum in the iron-pnictide compound SrFe2As2 under high pressure on 57000 atm. In the paramagnetic and normal-conducting state (28K), one
central and two quadrupole-split resonance lines are observed. At the low temperature (4.2K), the whole spectrum consists of two parts. In one of them (AF),each of the three lines splits into two lines by antiferromagnetic order. In theother part (SC), they do not split by antiferromagnetic internal field. The latter isshown to belong to a superconducting state from the measurements of nuclear
relaxation rate.

1.   低次元、フラストレート・スピン系のダイナミクスと量子相転移
Dynamics and quantum phase transitions in low dimensional or frustrated spin systems
2. 特異な超伝導体
Exotic superconductors
3. 強相関電子系における電荷・軌道・多極子の秩序と揺らぎ
Ordering and fluctuations of charge, orbital, and multipoles in strongly correlated electron systems
4. 磁性有機伝導体におけるスピンと電荷のダイナミクス
Spin and charge dynamics in magnetic organic conductors

15
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新物質科学研究部門

Division of New Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/
labs/sakakibara_group.html

榊原研究室

榊原

俊郎

Toshiro SAKAKIBARA

教授

Sakakibara Group

Professor物質の示す磁気現象は広い温度範囲にわたっている。そ

橘高

俊一郎

Shunichiro KITTAKA

助教

Research Associate

三田村

裕幸

Hiroyuki MITAMURA

助教

Research Associate

Magnetic phenomena in condensed matter extend over a wide
temperature range. In some systems like heavy fermions, interesting magnetic behavior is quite often observed at low temperatures much below 1 K, where ordinary magnetic measurements
are difficult and not much work has been done yet. Our researchinterest lies in those magnetic materials having low characteristic temperatures, such as f electron compounds, heavy
fermions, quantum spin systems and geometrically frustrated
spin systems. In order to study these systems, we have developed
high sensitivity magnetometers which can be operated at very
low temperatures down to ~30 mK. We also perform angleresolved specific heat measurements in a rotating magnetic field,
which is a powerful tool for investigating the nodal structures ofanisotropic superconductors.

の中で重い電子系などある種の物質系では 1 ケルビンよりも遙かに低い温度領域で興味深い性質を示す場合がある。このような温度領域では通常の磁気測定手段を適用することが困難なため未開拓の課題も多く、新しい物性現象が期待される。当研究室ではこのような低い特性温度を持つ様々な物質系の磁気物性の研究を行っている。 具体的には f 電子化合物や重い電子系、量子スピン系およびフラストレート
スピン系などが研究対象で、磁化や比熱測定を主な実験手段として研究している。この目的のために、我々は 30 ミリケ
ルビンの極低温まで磁化測定が可能な高感度の磁力計や、異方的超伝導体のギャップ構造の特定に有効な角度分解の
磁場中比熱測定装置など、独自の装置開発も行っている。

直 交 ダ イ マ ー 構 造 を 持 つ イ ジ ン グ 反 強 磁 性 体 Yb2Pt2Pb の(a)80 mK における微分磁化率および (b) 磁気相図。磁場方向は[110] 方向。(c) 弱磁場で予想される磁気構造（I 相）。磁場と直交するダイマーの磁気秩序は磁場の影響を受けず（III 相、挿入図）、
磁場に依存しない転移温度を示す。一方、II’ 相では磁場に平行なダイマーは連続的に磁化が増加する。この振る舞いはイジングス
ピンモデルでは説明できず、高次多極子を非対角成分に持つ擬ス
ピンのフロップの可能性が高い。(d) は II’ 相における磁気モーメ
ントの概略図で、２重矢印が高次の磁気多極子モーメントを表す。

(a) Differential susceptibility at 80 mK and (b) the phase
diagram of the Ising antiferromagnet Yb2Pt2Pb having an
orthogonal dimer structure. The magnetic field directionis [110]. (c) The expected collinear magnetic structure at
low fields (phase I). The magnetic structure for the dimers
perpendicular to the magnetic field is immune to H andthe transition temperature is independent of H (phase III,
inset). In phase II’, magnetization of the dimers parallel to H
increases continuously. This behavior cannot be explainedby an Ising spin model, and strongly suggests the occurrenceof a “pseudospin flop” due to a hidden high-rank multipole
moment. (d) Schematic diagram of the magnetic moment(thick arrows) and the high-rank multipole moments (doublearrows) in phase II’.

研究テーマ Research Subjects
1.   重い電子化合物の磁性と超伝導
Magnetism and superconductivity in heavy electron systems
2. f 電子化合物の多極子自由度に由来する秩序と揺らぎ
Multipole orderings and fluctuations in f electron systems
3. フラストレート磁性体の磁化過程
Magnetization of geometrically frustrated magnets
4. 量子スピン系の基底状態
Ground state properties of quantum spin systems

16
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/mori_group.html

森研究室

森

Mori Group上田顕

Akira UEDA

Professor

Research Associate教授

分子性（超）導体、磁性体および誘電体などの機能性分

初果

Hatsumi MORI

助教

The syntheses and str uctural and physical properties for molecular functional materials such as molecular(super)conductors, magnets, and dielectrics have been studied.
The attractive points of molecular materials are 1) that a variety
of molecules and intermolecular interactions are designable
and controllable, 2) that large response of external pressureand electron-phonon coupling are observed due to softness ofmolecules, and 3) that large Coulomb interactions (electron
correlation) reflect the magnetism as well as conductivity inmolecular conductors.
Our group has investigated the curious molecular functional
materials based upon charge, lattice, spin, and molecular degreeof freedom by changing physical parameters with designed
molecules. Recently, we found new organic superconductors,
in which the superconducting state is competitive to the chargeordered state owing to the electron correlation and the bending
and stretching of designed molecules. (See the figures)

子性物質の開発とその構造、物性の研究を行っている。
分子性物質の魅力は、１）多彩な分子および分子間相互作用が設計・制御可能であること、２）分子は非常に柔らかいため外場応答が大きく、分子を媒介として電子―格子相互作用が大きいこと、３）電子間クーロン相互作用（電子相関）が大きく、電子の波動性（伝導性）と粒子性（磁性）が競合することなどが挙げられる。我々も、分子をデザインすることにより分子間相互作用および電子相関など物性パラ
メータを少しずつ変化させて、電荷、格子、スピンに加え、分子の自由度が現れる、分子性物質ならではの特異な機能性を研究している。最近、分子の屈曲と伸縮の自由度と電子相関のため現れるチェッカーボード型電荷秩序相と、圧力下で超伝導相が競合する新しい有機超伝導体（図参照）を見出した。

新規電荷秩序系有機超伝導体
β -(meso-DMBEDT-TTF) 2PF 6の電気抵抗の圧力依存性。常圧下、90 K でチェッカーボード型
電荷秩序形成に伴い金属―絶縁体転移を起こすが、加圧と共に転移温度が降下し、4.0 kbar 下、
4.3 K で超伝導転移を起こす。

Electrical resistivities underpressures for new organic
superconductor, β-(mesoDMBEDT-T TF) 2 PF 6 . The
metal-insulator transition
occurs at 90 K at ambientpressure with accompanying
checkerboard-type chargeordering. By applying pressure, the transition was suppressed, and the superconductivity was found at 4.3 K
under 4.0 kbar.

定電流電解法で作成した有機超伝導体 [κ-ET2Cu(NCS)2] の単結晶

Organic superconductor [κ-ET2Cu(NCS)2] prepared by theelectrocrystallization method

研究テーマ Research Subjects
1.   分子の自由度を生かした新規有機（超）導体の開発と機能性研究
Development and studies of structural and physical properties for novel organic (super)conductors based uponmolecular degree of freedom
2. 固体中で電子がプロトン運動と協奏した有機伝導体、誘電体の開発と機能性研究
Development and studies of structural and physical properties for electron-proton coupled molecular functional materials
3. 磁性と伝導性が競合する金属錯体の開発と機能性研究
Development and studies of structural and physical properties for novel metal complexes whose magnetism andconductivity are competitive
4. 分子性物質の外場（光、磁場、電場、温度、圧力）応答の研究
Studies of responses by external stimuli (light, magnetic and electric fields, temperature, pressure) for molecular materials

17
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/nakatsuji_group.html

中辻研究室

中辻

知

Satoru NAKATSUJI

Nakatsuji Group

准教授

Associate Professor

物性物理学のフロンティアは、新しい物理現象の発見に

松本洋介

Yousuke MATSUMOTO

助教

Research Associate

The discovery of new phenomena is at the forefront ofresearch in condensed matter physics. This is particularly true
for the inorganic materials, which provide an important basis incurrent electronic and information technology research, whichkeep providing numbers of macroscopic quantum phenomena
due to correlations among the Avogadro numbers of electrons.
Thus, the search for new materials that exhibit new characteristics is one of the most exciting and important projects inthe materials research. We have synthesized new materials in
so-called strongly correlated electron systems including transition metal compounds and heavy fermion intermetallics. Ourinterest lies in quantum phenomena such as exotic superconductivity and anomalous metallic states close to a quantum
phase transition, macroscopic topological effects in magnetic
metals, and quantum spin liquids in magnetic semiconductors.

ある。なかでも、現代の電子・情報社会を支える材料としての無機物質から、物質中の 1023 個もの電子が相互作用して創りだすマクロな量子現象が続々と発見されており、物理と化学を駆使した新物質の開発こそが新しい量子現象を目指す物性物理の醍醐味であると言える。私達は、特に遷移金属化合物や、重い電子系と呼ばれる金属間化合物の新物質開発に取り組み、量子相転移近傍に現れる新しいタイプの超伝導・異常金属状態、磁性金属における巨視的トポロ
ジカル効果、従来型のスピン秩序を抑えることで期待される、磁性半導体での量子スピン液体状態などに注目して研究を進めている。

私達が発見した量子臨界超伝導体β -YbAlB4。
（左上）結晶構造。主に Yb の 4f 電子が磁性と超伝導を担う。
（右上）フラックス法で育成した純良単結晶。
（下）電気抵抗の振る舞いの変化から決定した状態図。金属では初めてチューニングなしに、ゼロ磁場で量子臨界状態が実現する。（挿入図）超高純度の単結晶でのみ、この量子臨界状態から超伝導が現れる。

Quantum Critical Superconductor β-YbAlB4 found in our group(Top left) Crystal structure. 4f-electrons mainly contribute to magnetism andsuperconductivity. (Top right) High quality single crystal grown by Al-flux
method (Bottom) Phase diagram constructed by the contour plot of the exponent α of the power law behavior of the resistivity. Quantum critical region
appears under zero field without tuning for the first time in a metal. (Inset)
Superconductivity emerges from the quantum critical state only in the case ofultrapure single crystals.

研究テーマ Research Subjects
1.   量子相転移近傍での新しい超伝導と異常金属状態
Exotic superconductivity and anomalous metallic states near quantum phase transitions
2. 磁性金属における巨視的トポロジカル効果
Macroscopic topological effects in magnetic metals
3. 2 次元磁性半導体での量子スピン状態
Quantum spin liquids in two-dimensional magnetic semiconductors

18
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新物質科学研究部門

Division of New Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/ohgushi_group.html

大串研究室

大串

研也

Kenya OHGUSHI

Ohgushi Group

特任准教授

Project Associate Professor

遷移金属化合物を舞台に、超伝導・磁気秩序・金属絶Our group’s research is focused on the exploratory synthesis
and characterization of strongly correlated transition-metalcompounds, which exhibit novel quantum phenomena such as
superconductivity, magnetic order, and a metal-insulator transition.
We synthesize high-quality transition-metal compounds
using a variety of techniques such as the flux, chemical vapor
transport, and high-pressure methods. The electrical, magnetic,
thermal, and optical properties of these compounds are thencharacterized on a microscopic scale. To investigate their crystal
and magnetic structure, x-ray and neutron diffraction measurements are also carried out at external facilities such as SPring 8.
Our recent achievements includes (1) identification of the novel
magnetic order and a metal-insulator transition in strongly
spin-orbit coupled iridates, (2) discovery of a new superconductor, HgxReO3, which exhibits strong rattling motion of the
Hg atoms, (3) observation of second harmonic generation in
non-centrosymmetric metals, (4) elucidation of the Hall effect in
the Fe-based high-temperature superconductor Ba1-xKxFe2As2,and (5) clarification of the electronic properties of Fe-based
ladder compounds.

縁体転移など強相関効果に起因する量子多体現象の研究を行っている。
対象とする物質群は、酸化物・カルコゲナイド・砒素化合物などであり、フラックス法・気相成長法・高圧合成法を含む様々な固体化学的手法により純良試料を育成している。
バルク試料に対する電気的・磁気的・熱的・光学的性質の評価を通して、
電子状態の微視的な解明を進めている。また、
共鳴 X 線散乱や中性子散乱など大型施設を利用した研究も積極的に推進している。最近の成果として、1. スピン軌
道相互作用が顕在するイリジウム酸化物における特異な磁性と金属絶縁体転移の研究、2.Hg 原子のラットリング運動の顕著な新超伝導体 Hg xReO3 の発見、3. 反転対称性の破れた導電体における第二高調波発生の観測、4. 鉄系超伝導体 Ba1-xK xFe2 As2 のホール効果の解明、5. 梯子型鉄系超伝導体関連物質の電子状態解明などが挙げられる。

強相関遷移金属化合物の単結晶。相対論的相関系 CaIrO3、鉄系高温超電導体
Ba1-xKxFe2As2、反転対称性の破れた金属 Pb2Ru2O7、新奇磁性体 Mn2SiS4。

Single crystals of correlated transition-metal compounds. Strongly
spin-orbit coupled Mott insulator CaIrO 3, Fe-based high-temperature
superconductor Ba1-xKxFe2As2, non-centrosymmetric metal Pb2Ru2O7, andanomalous antiferromagnet Mn2SiS4.

Ca1-xNaxIrO3 の電子相図。挿入図は、スピンと軌道が結合した相対論的電子の模式図。

Electronic phase diagram for Ca1-xNaxIrO3. Inset is a schematic view of a spin-orbit coupled electron.

研究テーマ Research Subjects
1.   遷移金属化合物における磁性と超伝導
Magnetism and superconductivity in transition-metal compounds
2. 遷移金属化合物における輸送現象と光物性Transport and optical properties of transition-metal compounds
3. 高圧合成法を用いた新物質開発
Search for novel materials using high-pressure synthesis
4. 量子ビームを用いた構造物性研究
Investigation of structural properties using quantum beams

19
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science

澤研究室

澤

博

Hiroshi SAWA

Sawa Group

客員教授

Visiting Professor

放 射光Ｘ線 回折を用いて物 質の特異な量 子 現 象の発

The focus of our research is the structural material science
to investigate the novel quantum phenomena using synchrotron X-ray diffraction experiments. The present targets include
transition metal oxides and molecular crystals, where a variety
of exotic phenomena appears. Our current research topics are as
follows: clarification of the mechanism of spin-orbital entangled
quantum state in cuprate, development of novel iron based
superconductors, fabrication of the new emitting phosphor for
white light-emitting diodes and so on.

現 機 構 を 明らか に する 構 造 物 性 (Structural materialscience) 研究を行っている。扱う物質群は酸化物などの無機材料から、有機分子性結晶まで多岐に渡り、超伝導、熱電材料、強相関電子系などの興味深い 物性の理解を目指している。最近では、銅酸化物における量子液体状態の解明，新しい鉄系高温超伝導体の開発、新世代白色 LED のための蛍光体 の開発研究、自己組織化する機能性分子による固体電解質、強相関軌道秩序と捉えられる分子性導体の分子軌道の直接観測など、多くの取り組みを 所内外の研究者と協力して進めている。

20
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門
Division of Condensed Matter Theory
当部門では、現代の凝 縮系物理学、統計物理学、物質科学の最先端の問題を微視的な見地から活発に理論研究しているが、その目指すところは、実験を参照しつつ、相互作用する多体系の運動を捉える新概念の開拓、興味ある新現象の予言、そして、物質の本質を捉えた有用なモデルの提案である。
最近の研究対象は、遷移金属酸化物や有機伝導体におけるスピン電荷フォノン ( 軌道 )複合 物性、低次元量子スピン系や近藤 格子
等の電子系（いわゆる強相関系）における量子相転移や量子臨界現象、金属絶縁体転移、重い電子系、現象論や微視的な立場から見た様々な物質中での超伝導、金属や半導体での動的物性への交 換 相関効果、表面での動的過程や触媒作用、そして、メソスコピック系における量子輸送や相互作用の問題など、多様である。
これらの理論研究は各人得意の方法を用いて遂行されているが、部門全体として見ると、
高等物理数学の解 析手法、場の量子論的多体摂動理論、そして、量子モンテカルロ法や密度汎関数理論に基礎を置く最先端の第一原
理計算などの大規模数値計算手法等、殆ど全ての現代的理論手法がカバーされている。

In this division, we are conducting vigorous theoreticalresearch from a microscopic point of view on topics at theforefront of contemporary condensed matter physics, statistical physics, and materials science, in pursuit of the development of new concepts to describe collective behavior
of interacting systems, prediction of novel interesting
phenomena, and useful theoretical modeling of materials,
in close contact with experimental groups.
The topics in recent research span such diverse areas as
spin-charge-phonon(-orbital) complex properties in transition-metal oxides and organic conductors, quantum phasetransitions and critical phenomena in the strongly-correlated systems such as low-dimensional quantum magnets
and electron systems including the Kondo lattice, metalinsulator transitions, heavy-fermion physics, both phenomenological and microscopic theories of superconductivity
in various materials, exchange and correlation effects on
dynamic properties in metals and semiconductors, dynamic
processes and catalytic properties at surfaces, and quantum
transport and interactions in mesoscopic conductors.
In performing those pieces of research, individual
members employ calculation techniques in accordance with
their expertise and taste, but as a whole, the theory group
covers virtually all modern theoretical methods, ranging
from sophisticated analytical techniques in mathematicalphysics and formal many-body theory to large computational approaches, such as quantum Monte Carlo simulations and state-of-the-art ab-initio calculation of electronic
structures based on the density functional theory.

教

授

上田

和夫

助

教

藤井

達也

特任研究員

前橋

英明

教

授

髙田

康民

助

教

服部

一匡

特任研究員

櫻井

誠大

教

授

押川

正毅

助

教

野口

良史

特任研究員

滝本

佳成

教

授

常次

宏一

助

教

多田

靖啓

准教授

甲元

眞人

助

教

阪野

塁

准教授

杉野

修

准教授

加藤

岳生

Professor
Professor
Professor
Professor

Kazuo UEDA

Yasutami TAKADA
Masaki OSHIKAWA
Hirokazu TSUNETSUGU

Associate Professor Mahito KOHMOTO

Research Associate Tatsuya FUJII

Research Associate Kazumasa HATTORI
Research Associate Yoshifumi NOGUCHI

Project Researcher Hideaki MAEBASHI
Project Researcher Masahiro SAKURAI
Project Researcher Yoshinari TAKIMOTO

Research Associate Yasuhiro TADA
Research Associate Rui SAKANOAssociate Professor Osamu SUGINOAssociate Professor Takeo KATO准教授（客員） 三宅隆

Visiting Associate Professor Takashi MIYAKE

准教授（客員）楠瀬博明

Visiting Associate Professor Hiroaki KUSUNOSE

教授(外国人客員）ペンツ
Visiting Professor

Karlo PENC

カルロ
21
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/k._ueda_group.html

上田研究室

上田

和夫

Kazuo UEDA

Ueda Group教授

Professor

強相関電子系の低温では磁気秩序や超伝導など各種の

藤井達也

Tatsuya FUJII

助教

Research Associate

In strongly correlated electron systems, a rich variety of theground states are realized, including magnetic and superconducting states. Boundaries between different phases define
quantum phase transitions. One of the simplest examples of thequantum phase transitions is the order-disorder transition in
localized spin systems. Typical examples we have studied include
the spin systems in the two-dimensional orthogonal dimer
lattice and the three-dimensional pyrochlore lattice. We are now
interested in quantum phase transitions in itinerant electron
systems.
Materials which have a network of cages are under intensive
studies in these days. A unique feature of such systems is thestrongly anharmonic vibration of ions contained in the cages.
We have shown that it is the origin of unusual temperaturedependences of resistivity and NMR relaxation rates in thisclass of materials. Recently effect of vibrations of a magnetic
ion coupled with conduction electrons is studied. It is shownthat opening of a new hybridization channel accompanied withphonons leads to a line of critical points of the two channel
Kondo effects.
Concerning the transport phenomena through quantum
dots, it is shown that generalization of the Kubo formula into
non-equilibrium situations is possible, which leads to a newtheoretical definition of the shot-noise. Concerning numerical
study of Kondo transport, a direct method to calculate current
with the time-dependant DMRG has been developed.

秩序状態が実現する。基底状態における相境界は量子相転移に他ならない。最も簡単な量子相転移の例は、スピン系の秩序無秩序転移であり、われわれは二次元直交ダイマー
格子やパイロクロア格子上のハイゼンベルグ模型の研究を推進してきた。最近は遍歴電子系の量子相転移の研究へと歩を進めている。
近年籠状構造を持つ物質群が注目されているが、こうした物質では籠中にあるイオンの非線形格子振動が重要な役割をしていると考えられる。この物質系における電気抵抗、
核磁気緩和率の特異な温度依存性が非線形格子振動によるものとして理解できることを明らかにした。さらに、振動するイオンが磁性イオンである場合には、格子振動と近藤効果の絡み合いという新たな問題が生じる。局在軌道と伝導電子の混成に加え、フォノンを介して新たに生じるチャンネルによる２チャンネル近藤効果が普遍的に見られることが明らかになった。
有限バイアス下における量子ドットの近藤輸送現象について、久保公式を非平衡定常状態に一般化し、ショットノイズ
が電荷 - 電流の相関関数で与えられることを明らかにした。
また、非平衡定常状態の電流を時間依存の密度行列繰り込み群を用いて直接計算し、近藤輸送現象の数値的研究を行った。

振動する磁性イオンのクーロン相互作用 (U) とフォノンを伴った混成強度(V1) 空間での低温極限での振る舞い。基底状態はパリティによって特徴づ
けられ、s 波近藤効果と p 波近藤効果の二つの領域が現れる。境界線上では２チャンネル近藤効果が見られる。

Two regimes in the low temperature behaviors of Kondo effect of avibrating magnetic ion. On the boundary the two-channel Kondo
behavior is identified.

研究テーマ Research Subjects
1.   局在スピン系および遍歴電子系における量子相転移
Quantum phase transitions in localized spin systems and itinerant electron systems
2. 振動する磁性イオンにおける近藤効果
Kondo effects of a vibrating magnetic ion
3. 量子ドットにおける近藤輸送現象
Kondo transport phenomena through quantum dots

22
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/takada_group.html

髙田研究室

髙田

康民

Yasutami TAKADA

Takada Group教授

Professor

自然の階層構造の中で物性理論の主たる対象は電磁相互In the hierarchic structure of nature, condensed mattertheory is mainly concerned with the complex system of many
nuclei and electrons, interacting to each other through electromagnetic fields. This system is so complex that no rigorous
solution is allowed. It is, however, regarded as an astonishingly simple one if we compare it with the systems in the upperhierarchy (the domain of biology) as well as those in the lower
one (the domain of high-energy physics). Thus we consider it
as one of the most fundamental problems in the whole theoryof physics to make its thorough investigation. With this recognition, we study this system faithfully from first principles
with mainly using the density functional theory and theGreen’s-function method. More specifically, we are constructing
a framework for calculating the superconducting transition
temperature from first principles with the aim of proposing ahigh-Tc mechanism.

作用をする多数の原子核電子複合系である。この系は容易に厳密解を許さないという意味で複雑ともいえる。しかし、この系の上部階層（生物学の範疇）では当然のことながら、予想外にもこの系を生み出している下部階層（素粒子物理の範疇）でもずっと複雑な系を対象にしていることに比べれば際立って簡単な系である。それゆえ、この系を究めることは全ての物理理論にとって基本的課題である。この認識の下に、密度汎関数理論やグリーン関数法を主たる手段として、
この原子核電子複合系の量子物性を第一原理から忠実に解明する研究を行っている。特に、超伝導転移温度の第一原
理計算手法の確立とそれを駆使しての高温超伝導機構の提唱を目標としている。

ラッティンジャー流体 ( ヤン・ゴーダン模型 ) における１電子スペクトル関数に現れる擬電子ピークの変遷の全容。挿図はフェルミ点近傍のスペクトル関数の全体像。

Structural change of the pseudoelectron peak in the one-electron spectral function for the Luttinger liquid (Yang-Gaudin model). Inset: The
entire structure of the spectral function near the Fermi point.

研究テーマ Research Subjects
1.   GWΓ 法：ワード恒等式を常に満たす電子自己エネルギーの計算手法の開発と低密度電子ガスの物性解明
GWΓ method: Development of the calculation method for the electron self-energy always satisfying the Ward identity
and investigation of the properties in the low-density electron gas
2. 超伝導転移温度の第一原理計算：密度汎関数超伝導理論での対相互作用汎関数の開発と引力斥力拮抗系での高温超伝導機構探求
First-principles calculation of the superconducting transition temperature: Proposal of a good functional form forthe pairing interaction in the density functional theory for superconductors and investigation of high-temperature
superconductivity in an attraction-repulsion competitive system
3. 原子・分子挿入電子ガス系：第一原理からの近藤問題と交換相関エネルギー汎関数形の開発
Atom/molecule embedded electron gas: Kondo problem from first principles and developments of the exchange andcorrelation energy functional

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/oshikawa_group.html

押川研究室

押川

正毅

Masaki OSHIKAWA

Oshikawa Group教授

Professor

量子多体系の理論を中心として研究を行っている。量子多田

靖啓

Yasuhiro TADA

助教

Research Associate

Our main focus is quantum many-body theory. Based on theclose correspondence among quantum many-body systems,
classical statistical systems and field theory, we pursue universal
concepts in physics. At the same time, we aim to give a unified
picture on experimental data and to make testable predictions.
For example, recent experimental observation of superfluidlike behavior in liquid Helium 4 confined in one dimension is
described as a dynamical phenomenon related to anomalously
slow relaxation characteristic in one dimension. Moreover,frequency dependence of the “superfluid transition” temperature
is predicted.
On the other hand, recent developments in quantum
many-body problems motivate us to reexamine the fundamental
issue of classification of quantum phases, at conceptual level. For
example, we study characterization of topological phases, which
has no local order parameters, in terms of quantum entanglement. With these studies, we also aim to develop an interdisciplinary field with quantum information theory and quantum
computation.
Much of our research is carried out in international collaborations.

多体系と古典統計力学系および場の理論の密接な関係を踏
まえ、広範な系について成立する普遍的な概念を探求するとともに、実験結果の統一的な理解や新たな実験に対する予言も目標とする。たとえば、1 次元系に閉じ込められた液体ヘリウム４の系で最近実験的に見出された超流動的なふるまいを、1 次元系に特徴的な異常に遅い緩和を反映した動的な現象として記述する理論を提案し、「超流動転移温度」の周波数依存性を予言した。
一方、量子多体系に関する近年の研究の進展は、量子相の分類という基本的な問題についての概念的な再検討を促している。たとえば、局所的な秩序パラメータが存在しない
トポロジカル秩序相を量子エンタングルメントによって同定する研究を行っている。このような研究により、量子情報理論や量子計算との境界領域の開拓も企図している。
これらの研究の多くは、国際共同研究として推進している。

１次元に閉じ込めた液体ヘリウム 4 の、さまざまな周波数における超流動応答。周波数が 200kHz（右）から 20Hz( 左 ) に下がるにつれて、超流動応答の立ち上がり温度が低下している。挿入図は、各周波数で超流動応答の立ち上がりとほぼ一致する温度における散逸のピークと、その温度が周波数とともにべき的に変化することを示している。

Superfluid response of liquid Helium 4 confined in one
dimension. As the frequency is lowered from 200kHz(right)
to 20Hz(left), the onset temperature of superfluid response
approaches to zero. The inset shows a dissipation peak at
about the same temperature as the onset of the superfluid
response at each frequency, and a power-law dependence of
this temperature on the frequency.

研究テーマ Research Subjects
1.   低次元スピン系における電子スピン共鳴の場の理論による定式化
Field-theory formulation of Electron Spin Resonance in low-dimensional quantum spin systems
2. 共形場理論とその物性物理への応用
Conformal Field Theory and its applications to condensed matter physics
3. トポロジカル相と量子エンタングルメント
Topological phases and quantum entanglement
4 ナノ多孔体中の液体ヘリウム 4 の量子臨界現象
Liquid Helium 4 in nanoporous media and quantum critical phenomena
5 重い電子系における相転移と超伝導
Phase transitions and superconductivity in heavy fermion systems

24
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/tsunetsugu_group.html

常次研究室

常次

宏一

服部

一匡

Hirokazu TSUNETSUGU Kazumasa HATTORI

Tsunetsugu Group教授

Professor

遷移金属化合物、希土類 ･アクチノイド化合物などの電子助教

Research Associate

化合物の軌道秩序に伴う臨界性の新しい特徴を発見した。

Strongly correlated electron systems, particularly compounds
including d- or f-orbital electrons, are the main subjects of ourresearch. In these systems where electron-electron interactions
are very strong, a variety of interesting phenomena emerge at
low temperatures, and various magnetic orders, unconventional
superconductivity and density waves are typical cases.
Targets of our recent study include novel types of quantum
order and quantum fluctuations in frustrated spin and strongly
correlated electronic systems with multiple degrees of freedom.
In these systems, many soft modes of fluctuations are coupled,
and this affects the nature of quantum phase transitions, as wellas electronic states and transport properties. We have recently
studied electric transport singularity at Mott transition on a triangular lattice. We have also discovered a new type of divergence inquadrupole response associated with an orbital order in Pr-based
compounds.

平均場近似による PrIr2Al20 の温度磁場相図。磁場印可とともに３つの反強軌道秩序相（I-III）が出現。

左図の各相における２副格子の軌道状態。四重極空間におけるベクトル表示。I 相では２種類の軌道状態が縮退。

Temperature-magnetic field phase diagram of PrIr2Al20 determined bymean field theory. Three antiferro orbital ordered phases (I-III) appear withmagnetic field sweep.

Orbital states on two sublattices in each phase in the left figure. Represented by vectors in quadrupole space and related states are shown. Twotypes of orbital orders are degenerate in phase I.

間クーロン相互作用が強い強相関電子系の物性の理論を研究している。クーロン相互作用が強い系においては、低温において興味深い磁性状態や異方的超伝導、密度波などの多種多様な物性が出現する。これらの複雑な物性の統一的な理解を目標とするとともに新しい現象の発見を目指している。
主に研究しているテーマは、フラストレーション系やスピン・
電荷・軌道の複合自由度を持つ系における新しいタイプの量
子秩序や量子ゆらぎである。これらの系に特有の、多くのモードのソフトな揺らぎが結合している場合における秩序と臨界現象の特徴、電子状態や輸送現象がどのような影響を受けるのかを調べている。最近の成果として、三角格子上のモッ
ト転移における電気伝導の特異性を明らかにし、また、Pr

研究テーマ Research Subjects
1.   d 電子、f 電子化合物など強相関電子系の電子状態
Electronic states of strongly correlated systems with d- or f-electrons
2. フラストレーション系の統計力学
Statistical physics of frustrated systems  
3. 量子磁性体の新奇量子相の理論
Theory of novel phases in quantum magnets
4. 強相関電子系における異方的超伝導
Unconventional superconductivity in strongly correlated electron systems

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/kohmoto_group.html

甲元研究室

甲元

眞人

Mahito KOHMOTO

Kohmoto Group

准教授

Associate Professor

多体系では相互作用により多くの興味深い現象が起こる。

In many body systems, there appear many interesting
properties due to interaction. A recent example is the quantum
Hall effects on graphene. Also topological long-range correlations give rise to novel properties like gapless surface states in
topological insulators. Traditional theoretical approaches basedon the perturbation theory often fail to analyze these recently
found phenomena. For example, the non-perturbative field
theoretical approach succeeded in the study of the quantum Hall
effects. Our purpose is to develop the non-perturbative method
including field theories and the solution of the basic problems inphysics mentioned above.

最近の例ではグラフィンの量子ホール効果である。またトポ
ロジカルな強い長距離相互作用によりトポロジカル絶縁体ではギャップの無い表面状態が現れ、これを始めに数々の新規な現象を示す。このような現象は摂動法を主とする従来の物性理論では理解することがむずかしい。例えば量子ホール効果で成功したトポロジイー理論のような非摂動的な場の理論がある。このような新奇な現象を非摂動的なトポロジ
イー理論などの方法を開発して研究することが目的である。

磁場中のグラフフェンのエネルギースペクラムクトラムと量子ホール効果

磁場中の２重層グラフフェンのエネルギースペクラムクトラムと量子ホール効果

Energy spectrum and quantum Hall effect of graphen in a magnetic field

Energy spectrum and quantum Hall effect of souble layer graphen in amagnetic field

研究テーマ Research Subjects
1.   グラフィンの量子ホール効果
Quantum Hall effect of graphene
2. 冷却原始の光学格子上の準結晶
Quasicrystal of cold atom optical lattice
3. フリーデル総和則のスペトル変位
Spectrum shift of the Friedel sum rule26
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/sugino_group.html

杉野研究室

杉野

修

Osamu SUGINO

Sugino Group

准教授

Associate Professor

計算機の中で物質を仮想的に再現し、その構造安定性

野口良史

Yoshifumi NOGUCHI

助教

Research Associate

The purpose of our study is to explore novel property ofmatters through a first-principles computer simulation, whichallows us to realistically investigate structural stabilities and theelectronic properties without any input from experiments. Thisis a particularly powerful method based on the basic electronic
structure theory and the applied materials science.
The present targets of our study include (1) electronically
excited state and its dynamics, (2) dynamics of the groundstate at finite temperatures, and (3) representation of electron
correlation of a given nuclear configuration. These works aredone to extend possibility of the first-principles calculation.
The extension is particularly important in the surface/interface
phenomena associated with chemical reactions, e.g., microscopic processes of fuel cells. Such study is a central topic of
the energy conversion but has been hampered by the need forlarge computer resources. The development of K-computer has
opened possibility to advance microscopic theory and effective
predictions.

や電子物性を明らかにすることにより、未知なる物質の新たな可能性を追求する研究を推進している。ここに、抽象化した模型を用いることなく量子力学の基本方程式を一から解く、いわゆる第一原理計算とよばれる手法を用いる。基
礎電子論と応用物性論をつなぐユニークな研究を目指している。
当研究室では、電子的に励起した状態と励起後の動力学、（電子的）基底状態にある系の有限温度における動力学、原子核が静止している系の電子相関の表現論などを研究し、第一原理計算をより広範な物質系に適用するための手法開発に力を入れている。その重要な応用として、表面・界面過程における化学反応系に注目している。これは、燃料電池やその他のエネルギー変換の中心課題でありながら、微視的理論が未構築の領域であり、京コンピュータを用いた研究による発展が期待されている。

電極界面の動力学的計算。拡張ラグランジ法を用いた手法(potentiostat MD) を開発する
ことにより電位一定の下での第一原理計算が可能になった。

Electrode dynamics at constant potential. With theextended Lagrange method,
called potentiostat MD, theelectrode potential can be
kept constant throughout.

C60 及びアルカリイオン内包 C60 の吸収スペクトルの第一原理計算。100 原子規
模の第一原理励起状態計算が初めて可能になった。

Absorption spectra of C60 and alkali-ion encapsulated C60. This demonstrates that the first-principles excited-state calculation is facilitated.

研究テーマ Research Subjects
1.   グリーン関数法を用いた励起状態の第一原理計算
First-principles Green’s function calculation of excited-state of a matter
2. テンソル解析法を用いた基底状態の高精度計算
First-principles tensor decomposition approach to accurate electronic structures
3. 燃料電池電極触媒の大規模シミュレーション
Large-scale simulation of the fuel-cell electrocatalysis
4. 非断熱カップリングの第一原理計算
First-principles calculation of the nonadiabatic couplings

27
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/kato_group.html

加藤研究室

加藤

岳生

Takeo KATO

Kato Group

准教授

Associate Professor

本研究室では、電子間相互作用の影響が顕著となるメゾ

阪野塁

Rui SAKANO

助教

Research Associate

The main research subject is theoretical study on transport
properties in mesoscopic systems, in which quantum interference of electrons emerges through transport properties. One of
our purposes is to understand novel features emerging in interacting electrons in solid-state mesoscopic devices by utilizing
various theoretical methods. Recently, novel technology on
quantum information, spintronics, and quantum optics has
been intensively studied in small semiconductors/superconductors. We are engaging in construction of fundamental theory
and development of new numerical method for understandingof various phenomena in this research field. We are especially
focusing on strong electron correlation in mesoscopic objects.
We are also trying to understand transport and dielectric properties in the presence of strong electron-electroninteraction in bulk materials by utilizing various theoreticalmethods. Recent activities in this direction are charge-ordering
phenomena and dielectric responses in organic conductors andgiant relaxor-type dielectric response in transition oxides.

スコピック系を対象として、輸送特性の理論研究を行っている。メゾスコピック系とは、ナノスケールで微細加工された電子系を主な対象とし、電子の量子力学的な効果が顕著となる系のことである。この分野では微細加工された半導体や超伝導体を舞台にして、量子情報制御・スピントロニクス・
量子光学など、次世代への応用が期待されるさまざまな研究が進展しつつある。本研究室ではこれらの系の基礎理論の構築や計算手法の開発を行い、この分野における諸現象の理論的な理解を目指している。
本研究室ではメゾスコピック分野以外にも、電子間相互作用が物質の伝導特性や誘電応答に及ぼす影響を幅広い手法で取り扱っている。最近では、分子性導体における電荷秩序や強誘電性、遷移金属酸化物の巨大誘電リラクサー
応答の研究を行っている。

量子ドットのクーロン斥力 U は、通常の量子ドット (SU(2)) と二重縮退軌道をもつ
量子ドット (SU(4)) の交差相関を増幅する。縮退が増えると電流相関は抑えられる。

電荷秩序転移近傍にある有機導体のフェルミ面。電荷秩序パターンの波数 Q によってフェルミ面がうまくさしわたされるように、フェルミ面が変形する。

The dot-site Coulomb repulsion U enhances a cross correlation of currents
through a normal dot (SU(2)) and an orbital-degenerate dot (SU(4)), while
the orbital degeneracy suppresses the cross correlation.

A Fermi surface of organic conductors near charge-ordering transition.
The Fermi surface is modified so that the wavenumber of charge-ordering
pattern Q spans it well.

研究テーマ Research Subjects
1.   メゾスコピック系における輸送特性
Transport properties in mesoscopic systems
2. 電子間相互作用の強い低次元導体の理論
Theory of electron correlation in low-dimensional conductors
3. 非平衡統計力学・量子観測理論の基礎理論
Fundamental theory of non-equilibrium statistical mechanics and quantum measurement
4. 多体電子系の数値計算手法開発
Development of numerical algorithms for interacting electron systems

28
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory

三宅研究室

三宅

隆

Takashi MIYAKE

Miyake Group

客員准教授

Visiting Professor

第一原理計算に基づいて物質の電気的、磁気的、光学My research subject is first-principles calculation of electrical,
magnetic, optical and structural properties of condensed matter.
Our main target is physical phenomena induced by electron
correlation and/or spin-orbit interaction such as electronexcitation spectra of iron-based superconductors, noncollinear
magnetism of pyrochlore oxides and surface Rashba effect.
Since standard first-principles approaches are insufficient totreat these phenomena, development of computational methods
is also an important subject. This activity includes development of an ab-initio scheme to derive a low-energy effectivemodel (downfolding), combining first-principles approach with
many-body techniques and application of Berry-phase theory toelectronic structure calculations. Permanent magnet is anothertarget. In order to improve magnetic properties and search for
new magnetic materials, we are studying temperature dependence, effects of substitution and surface/interface on magnetization and magnetic anisotropy of rare-earth magnets.

的性質や構造特性の解明を行っている。特に電子相関とス
ピン軌道相互作用に起因した物理現象を主な対象とし、鉄系超伝導体の電子励起スペクトル、パイロクロア酸化物のノンコリニア磁性、表面ラシュバ効果などの研究を行ってきた。
これらの現象を記述するには標準的な計算手法では不十分である。現在、第一原理計算に基づいた低エネルギー有効模型の導出（ダウンフォールディング）、多体論的手法との融合、ベリー位相理論の第一原理計算への応用などの手法
開発と汎用プログラムの開発・整備を継続的に行っている。
また元素戦略上の観点からも近年注目されている磁石材料の特性の改良と新材料探索を目的に、希土類磁石の磁化と磁気異方性を、その温度特性、元素置換効果、表面・界面効果に着目し理論的に研究している。

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory

楠瀬研究室

楠瀬

博明

Hiroyuki KUSUNOSE

Kusunose Group

客員准教授

Visiting Professor

希土類・アクチノイド化合物、遷移金属化合物を主な対Our main focus is theoretical development on entangled
orbital and spin degrees of freedom in rare-earth, actinide, andtransition-metal compounds, based on which we aim to create
novel material sciences. At the same time, we develop a practicalnumerical algorithm applicable to degenerate electron systems
with emphasis on efficient inclusion of strong correlations
among electrons. Our goals are to find universal concept andpredictions of new phenomena for a wide range of materials,
focusing on complex degrees of electrons in solids.
The recent main topics of study are (1) cooperative dynamics
through vortices in superconductors coexisting with ferromagnetism, (2) fundamental theory on odd-frequency superconductivity
or density wave, which is characterized by a node of an order parameter in time domain, (3) theoretical investigation on (spontaneous)
symmetry breaking of spatial inversion, spin-splitting or distortionof electronic bands owing to parity mixing and spin-orbit coupling,
and related novel phenomena in transport and optics. We are also
developing (4) an efficient numerical algorithm based on integrationof two complementary methods valid at opposite fixed points ofstrongly correlated electron systems, such as a hybrid scheme of therepresentative non-perturbative method, e.g., the dynamical mean
field theory, with a diagrammatic perturbation theory.

象に、軌道とスピンの結合がもたらす新しい物性現象の創造を目指して、理論的な研究を行っている。同時に、電子相関効果を効率よく扱うための実用的な数値計算手法の開発にも取り組んでいる。固体中電子が持つ複合自由度をキーワードに、広範な対象に横たわる普遍的な物理的概念の抽出と、新現象の予言を目標とする。
最近の主な研究テーマは、(1) 強磁性と共存する超伝導体における磁束を介した連携ダイナミクス、(2) クーパーペ
アや各種密度が時間方向にノードを持つ奇周波数超伝導・密度波の基礎理論、(3) 空間反転対称性の ( 自発的 ) 破れとスピン軌道相互作用の協働によるバンドのスピン分裂や変形、それら歪んだ電子状態にともなう輸送・光学現象の解明などである。このほか、(4) 強相関電子系の相反する固定点において有効な計算手法の相互補完による計算手法の構築。例えば、動的平均場理論に代表される非摂動論的計算手法とファインマンダイアグラムを用いた摂動論的手法の
融合など。
29

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory

ペンツ研究室ペンツ

カルロ

Karlo PENC

Penc Group

外国人客員教授

Visiting Professor

当研究室では、遷移金属や希土類の化合物、および光学

We are interested in the low temperature properties of Mott
insulating systems, like transition metal and rare earth magnetic
compounds and alkaline earth atoms in optical lattices. The
large variety of the geometrical structures, degrees of freedom(like orbitals next to spins), and various exchange interactions
make the physics of magnetic compounds very rich. We study
systems where the frustration can lead to formation of gappedor gapless spin liquids, and ordering of quadrupolar moments.
We attempt to characterize the nature of the ground state andexcitations starting from a microscopic model, using analyticaland numerical methods. Our aim is to provide qualitative andquantitative explanation of experimental results - like magnetization measurements and ESR, far-infrared and neutron
spectroscopy - on various magnetic compounds.
In collaboration with the group of Prof. Shojiro Takeyama
in ISSP, we study the relevance of the magnetoelastic couplingon the properties of the highly frustrated Cr spinels in large
magnetic fields. Recently, we also become interested in the
rapidly evolving field of topological insulators: collaboratingwith the group of Prof. Masaki Oshikawa, we have studied
topological properties of ladder systems. New areas include
collaborations with the groups of Prof. Satoru Nakatsuji on rareearth spinel, and the group of Prof. Masashi Tokunaga on multiferoic materials.

格子中のアルカリ土類原子などのモット絶縁体の低温における性質に興味を持っている。幾何学的構造の多様性、および軌道とスピンなど複数の自由度の存在、そして多種の相互作用により、これらの磁性体の物理は非常に豊富である。我々は、フラストレーションがスピン液体相（ギャップを持つものとギャップレスのものを含む）や四重極秩序に導くような系に特に注目している。微視的な模型から出発して、基底状態や励起の性質を解析的および数値的方法の併用により解明することを試みている。さまざまな磁性体に関する磁化測定やESR、遠赤外および中性子スペクトルなどの実験結果を定性
的および定量的に理解することが目標である。
物性研の嶽山研究室とは、フラストレーションの強い Cr ス
ピネル系の強磁場下の性質における磁気格子相互作用の役割について共同研究を行っている。最近急速に発展している
トポロジカル絶縁体に関連して、押川研究室とは梯子系におけるトポロジカルな性質の研究を行っている。また、新たに中辻研究室と希土類スピネル化合物について、徳永研究室とマルチフェロイック物質について共同研究を開始している。

30
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ナノスケール物性研究部門
Division of Nanoscale Science
近年の物性物理学の発展で特筆すべきものの一つに、原子レベルで制御された表面・界面、人工超格子、極微細構造など対象とする研究の著しい進展がある。この背景には、エピタキシャル成
長技術、極微細加工技術、各種の表面評価手法、
走査プローブ顕微鏡による局所測定技術、などの発達がある。ナノスケール物性研究部門では、そのような技術を利用して、表面界面および人工物
質人工構造を対象とするナノスケール・サイエンスに取り組んでいる。
研究活動として、・半導体・金属・超伝導体・磁性体などの微細構造およびそれらの複合微細構造において展開される低温量子・スピン輸送の研究、・走査プローブ顕微鏡を用いた局所電子状態や伝導現象の研究、・固体表面において発現する新奇複合物質やナノスケール構造の物性、・固体表面における化学反応等の動的過程の原子レベルでの研究、およびそれを利用したナノス
ケール新物質の創製、・酸化物薄膜のエピタキシャル成長とその機能
物性開拓、

One of t he outst anding t rends in mo der ncondensed matter physics is the rapid development in studies of atomically controlled surfaces
and interfaces, artificial superlattices and micro andnano-structures. The background of such developments is the advancement of key technologies for
epitaxial crystal growth, microfabrication, surface
characterization, and local sensing by use of scanningprobe microscopes. In the Division of Nanoscale
Science, the research efforts of seven groups are
directed to various aspects of nanoscale science atsurfaces, interfaces, and artificial materials/structures.
The on-going research activities include- Study of low temperature quantum and spintransport in mesoscopic structures of semiconductors, metals, superconductors, magnetic materials andtheir hybrid structures.
- Study of local electronic states and transportphenomena by scanning probe microscopes.
- Study of transport, magnetism and other properties of novel materials at solid surfaces.
- Study of dynamical processes such as chemical
reaction at solid surfaces at the atomic level andcreation of new material phases.
- Study of epitaxial growth of oxide thin films andtheir functional properties.

などが進行中である。

教

授

家

助

教

遠藤

彰

技術専門職員

向井

孝三

教

授

勝本

信吾

助

教

吉本

真也

技術専門職員

飯盛

拓嗣

教

授

大谷

義近

助

教

高橋

竜太

技術専門職員

橋本

義昭

教

授

小森

文夫

助

教

新見

康洋

技術専門職員

浜田

雅之

准教授

𠮷信

淳

助

教

吉田

靖雄

特任研究員

青木

達也

准教授

長谷川

助

教

中村

壮智

特任研究員

金

准教授

リップマー

助

教

宮町

俊生

特任研究員

清水

教授（客員）

中村

助

教

木俣

基

特任研究員

小板谷

Professor
Professor
Professor
Professor

泰弘

Yasuhiro IYEResearch Associate Akira ENDO

Shingo KATSUMOTO
Yoshichika OTANI

Research Associate Yasuhiro NIIMI

Associate Professor Jun YOSHINOBU

Research Associate Yasuo YOSHIDA

幸雄

Associate Professor Yukio HASEGAWA

Visiting Professor

潤児

Junji NAKAMURA

Research Associate Shinya YOSHIMOTO
Research Associate Ryota TAKAHASHI

Fumio KOMORIAssociate Professor Mikk LIPPMAA

Technical Associate

Research Associate Taketomo NAKAMURA

ミック

Research Associate Toshio MIYAMACHI
Research Associate Motoi KIMATA

Technical Associate
Technical Associate
Technical Associate
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher

31
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

Kozo MUKAI

Takushi IIMORI

Yoshiaki HASHIMOTO
Masayuki HAMADA
Tatsuya AOKI皓元Howon KIM

皇Sumera SHIMIZU

貴典

Takanori KOITAYA

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/iye_group.html

家研究室

家 泰弘

遠藤 彰

教授

助教

Yasuhiro IYEIye Group

Professor

GaAs/AlGaAs 半導体界面２次元電子系の熱起電力に

Akira ENDO
Research Associate

Thermpower of two-dimensional electron system (2DES) at
a GaAs/AlGaAs heterointerface generally consists of a carrier
diffusion term and a phonon-drag term, and the latter contribution is dominant in an ordinary experimental condition in which
temperature gradient is generated by a heater. We investigate
the thermoelectric effects in quantum Hall regime by adopting
a technique to raise only the electron temperature and thereby
to extract the diffusion term. In the present study, a Corbinotype electrode geometry, and a microwave heating technique are
employed. The radial diffusion thermopower SrrC in the Corbino
geometry is given as SrrC = εrr / σrr , (with εrr, thermoelectric
conductivity, and σrr, conductivity). The measured SrrC takes
large values and changes its sign at the midpoint of the Hall
plateau. This behavior is well reproduced by a theoretical calculation based on the self-consistent Born approximation.

は、一般にキャリア拡散項とフォノンドラッグ項とがあり、
ヒー
ターによって温度勾配をつける通常の測定では後者が支配的となる。我々は電子温度のみを上げることによりキャリア
拡散項のみを抽出する手法を用いて、量子ホール領域の熱起電力を調べている。本実験では、コルビノ型電極配置においてマイクロ波による局所加熱によって S rr C を測定した。
コルビノ配置における動径方向の拡散熱起電力は S rr C ＝

εrr/σrr で与えられる。ホールプラトー領域において S rrC が大きな値をとり、しかもプラトーの中央において符号が反転するという特徴的なふるまいが観測された。これらのふるまいは、自己無撞着ボルン近似を用いた計算の結果と良く一致している。

下図：動径方向の伝導度 Srr（
. 黒）と熱起電力 Vrr（
. 青）(a) 熱起電力 Srr の測定データ。３つのデータはマイクロ波加熱パワーの違いによる。(b) 高温部の温度のいくつかの値に対する熱起電力の計算値。ホールプラトー
領域のふるまいが再現されている。

Upper panel: Corbino-type electrode geometry with microwave heating
Lower panel: Magnetic field dependence of the radial conductivity σrr andthermovoltage Vrr.

(a) Experimental data of thermopower Srr. The three curves correspond todifferent levels of microwave heating. (b) Calculated thermopower for different values of the temperature at the heated part. The behavior in the Hall
plateau region is well reproduced.

上図：コルビノ型電極配置。
の磁場依存性。

研究テーマ Research Subjects
1.   空間変調構造下の２次元電子系の量子輸送現象
Quantum transport in 2DEG systems under artificial potential modulation
2. 量子ホール系における熱伝効果と高周波伝導
Thermoelectric effects and a.c. transport in quantum Hall systems
3. グラファイト、グラフェンの量子伝導
Quantum transport in graphite and graphene32
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/katsumoto_group.html

勝本研究室

勝本

信吾

Shingo KATSUMOTO

Katsumoto Group教授

Professor

半導体超薄膜、金属薄膜成長技術、そして薄膜を更に微中村壮智

Taketomo NAKAMURA

助教

Research AssociateWith the techniques of epitaxial growth of high quality
semiconductor films, vacuum depositions of metallic films,
and lithography from micron to a few tens of nanometers, weprepare low dimensional systems such as quantum wells, wires
and dots and quantum circuits composed of them to study thequantum many body effects. Our research interests also go tosome applications of the physics of electron and nuclear spins to
so called spintronics, and quantum information manipulation,
classical logic devices with the use of superconductivity.
One of our present primary subjects is the creation of spincurrents in non-magnetic semiconductor quantum structureswith electric currents and the spin-orbit interaction and thedetection of the resultant spin polarization with a side-coupled
quantum dots. Another is the spin injection from ferromagnets
into semiconductors via almost localized states in quantum dots.
We are also studying the physics of the Andreev bound states
appear at boundaries between semiconductor naonwires withstrong spin-orbit interaction and superconductors.

細加工するリソグラフィ技術を主に使用し、量子井戸、量子
細線、量子ドットなどの低次元系、これらを組み合わせたハ
イブリッド量子回路系における量子効果、量子多体効果を調べている。また、電子スピン、核スピンを使ったスピント
ロニクス、量子情報操作、超伝導論理素子などへの応用も視野に入れた研究を行なっている。
現在は、スピントロニクス系ではスピン軌道相互作用の強い系での量子構造と非平衡電流によるスピン流創出と、量子ドットを用いたスピン偏極検出、更にはスピン量子情報操作を目指した研究、また、量子ドットのような局在性の強い系を使った高効率のスピン注入の研究が中心である。また、
やはりスピン軌道相互作用の強い系で量子細線を作製し、超伝導体と接触させることで生じるアンドレーフ束縛状態の物理を調べている。

(a) 量子ポイントコンタクト(QPC) を通過する電流のスピン偏極を測定する素子の電子顕微鏡写真。(b) 測定用量子ドット (QD) のゲート電圧を横軸、これに重畳した矩形波の振幅を縦軸に、測定用 QPCの伝導度変化を緑 - 白 - 赤のイメージプロットで示した。
記入された数字は QD 中の電子数。矢印は励起状態を表す。

(a) Electron beam micrograph of a device to detect spin polarization in a quantum
point contact (QPC). (b) Green-white-red image plot of the QPC conductancevariation as a function of the plunger gate voltage of the detector quantum dot (QD)
and the amplitude of the square wave superposed. The numbers indicate the number of electrons in the QD and the vertical arrows indicate excited states.

研究テーマ Research Subjects

Nb 電極で挟んだ InAs 量子細線 ( 挿入図は素子構造 ) のアンドレーフ束縛
状態 (ABS) を通した伝導度を Nb 間電圧の関数としてプロットしたもの。
ABS と交流ジョセフソン効果の共鳴として観測される振動は、InAs に流す電流で生じるスピンホール効果により大きく制限される。

Conductance of an InAs quantum wire through Andreev boundstates (ABSs) as a function of source-drain voltage. The inset shows
the device structure. The oscillation due to the resonance between theABSs and the AC Josephson effect is largely diminished with the spin
Hall effect caused by the current through the InAs quantum wire.

1.   半導体中のスピン流生成と検出
Creation and detection of spin current in semiconductors
2. 量子構造を用いた多体効果の研究
Study of many-body effects in quantum structures
3. 半導体 - 超伝導体ハイブリッド構造に生じる物理現象
Study of peculiar phenomena in superconductor-semiconductor hybrid structures
4. 希薄磁性半導体の物性
Transport and magnetism in diluted magnetic semiconductors

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/
labs/otani_group.html

大谷研究室

大谷

義近

Yoshichika OTANI教授

Otani Group

Professor

ナノスケールの微小磁性体中には、その形状やサイズを反映

新見康洋

Yasuhiro NIIMI

助教

Research Associate

木俣基Motoi KIMATA

助教

Research Associate

Various domain structures such as magnetic vortices andsingle domains are formed in nano-scale magnets, dependingon their shape and size. The magnetic vortices, for example, have
two degrees of freedom, i.e., polarity and chirality, and allow us
to design an artificial magnetic lattice called “magnonic crystal”
consisting of several magnetic vortices. These are expected tobe next-generation magnetic memory and logic devices. We
fabricate nano-scale magnets to experimentally study theirfundamental static and dynamic magnetic properties. We also
use nano-scale magnets to produce “pure spin current” whichtransfers no electric charges but only spin angular momentums.
By injecting the pure spin current into non-magnetic metals,
superconductors and organic materials, we are able to observevarious interesting phenomena such as spin Hall effects, the spin
injection induced magnetization reversal, and the spin accumulation. We aim to study and develop new types of spintronic
devices using the spin injection techniques.

した磁区構造が形成される。例えば磁気円盤中に生成する磁気渦はその中心に極性と旋回という 2 つの自由度をもち、それらを２次元配列させた「磁気人工格子（マグノニック結晶）」を設計・作製することにより次世代磁気記憶・演算素子として発展が期待される。我々はこれらナノスケール磁性体を作製し、その静的及び動的な基礎磁気物性を実験的に調べている。また、ナノスケール磁性体を利用して、電荷の流れを伴わない「純スピン流」と呼ばれるスピン角運動量のみの流れを作り出すことができる。この純スピン流を非磁性体金属、超伝導体や有機物に注入することで、スピンホール効果、スピン注入磁化反転、スピン蓄積効果などさまざまな興味深い現象を観測することが可能となる。最終的にはスピン注入によって生じる新規な
スピントロニクス素子の研究開発を目指している。

CuIr 合 金 の ス ピ ン
ホール効 果： (a), (b)CuIr 合金のスピンホール効果を測定するための素子の SEM 像と概念図。Py 細線から非局所に電流を流すと、
純スピン流のみが Cu
細線を流れる。その大部分はスピン軌道相互(a) ス ピ ン ダ イナ
ミクスを 測 定 するために作 製されたPy(Ni81Fe19) 磁 気
渦円盤の走査電子
顕微鏡 (SEM) 像と測定回路図。(b) 同
じ 極 性 をもつ 2 つの Py 円盤の磁気力
顕微鏡 (MFM) 像とその概念図。(c) 右側の Py 円盤がある
ときとないときで測定された異 方 性 磁
気抵抗 (AMR) の周
波数依存性。右側に Py 円盤を加える
ことで、ピークが 2つに分裂している。

作用の強い CuIr 内に吸収されるため、スピンホール効果が電圧として検出できる。(c)CuIr 合金のスピンホール抵抗率の Ir 添加濃度依存性。それ単体ではスピンホール効果を示さない Cu に Ir を添加すると、Ir 添加濃度に応じてスピンホール抵抗率が増加する。
この傾きから CuIr のスピン流変換効率、すなわちスピンホール角が 2.1% であることがわかる。

(a) Schematic drawing for measurements of spin dynamics in magnetic
vortices fabricated with Py (Ni81Fe19) and an SEM image of two Py
disks. (b) MFM image of the two Py disks with the same polarity andthe corresponding schematic drawing. (c) AMR signals as a functionof frequency with and without the right Py disk. By adding the right Py
disk, one peak splits into two peaks.

研究テーマ Research Subjects

Spin Hall effect (SHE) in CuIr alloys: (a), (b) SEM image and schematic of a spin Hall(SH) device. When an electric charge current is applied non-locally to a Py/Cu junction, only a pure spin current is induced along the Cu bridge. Most of the pure spincurrent is then absorbed into a CuIr wire because of its strong spin-orbit interaction.
As a result, one can detect the SHE as a voltage. (c) SH resistivity of CuIr as a function of Ir concentration. When Ir impurities are added to Cu showing no SHE, the SH
resistivity increases with increasing the Ir concentration. The slope yields the conversion efficiency from the charge to spin current, i.e. the SH angle of 2.1 %.

1.   ナノスケール磁気渦格子を用いたスピンダイナミクスの研究
Spin dynamics in nano-scale magnetic vortex lattice
2. スピンホール効果を用いたスピン流生成機構の研究
Study for the mechanism of spin current generation via spin Hall effect
3. スピン流を用いた磁気相転移
Magnetic phase transition using spin current
4. 強磁性 / 超伝導体複合素子におけるスピン注入
Spin injection into superconductor/ferromagnet hybrid devices
5. 有機導体のスピン注入誘起物性
Spin injection induced properties in organic materials

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/komori_group.html

小森研究室

小森

文夫

Fumio KOMORI

Komori Group教授

Professor

固体表面に形成される低次元系とナノスケール物質の電宮町俊生

Toshio MIYAMACHI

助教

Research AssociateElectronic and magnetic properties of alloys, compounds andother materials with nanometer-scale structure at solid surfaces
are studied using scanning tunneling microscopy/spectroscopy(STM/STS), photoelectron spectroscopy and magneto-optical
Kerr-rotation(MOKE)/second harmonic generation(SHG)
measurements in an ultra high vacuum. Band structures ofthe filled surface states and the chemical bonds are studied byphotoelectron spectroscopy using VUV light and soft-X-ray.
Local atomic and electronic structures, formation processesof surface nano-structured materials and dynamical processes
induced by electron tunneling or photo-excited carriers are
examined by STM/STS. Local atomic structure can be manipulated through electron-lattice interaction by electronic excitationof tunneling electrons and photons.

気的磁気的性質を明らかにすることを目標に、超高真空中で走査トンネル顕微鏡 (STM)、光電子分光、磁気カー効果 (MOKE)・第二高調波発生 (SHG) 測定を用いて研究を行なっている。STM を用いたトンネル分光では局所的な電子状態を、角度分解光電子分光ではフェルミエネルギー以
下の電子状態を、MOKE/SHG 測定では磁性を調べている。
また、ナノスケール化合物の研究において重要な試料生成機構に関して、原子スケールの動的過程を調べている。表
面では、トンネル電子やレーザー光によって励起された電子系のエネルギーが格子系へ緩和する過程を用いて、新奇な物質を作製することもできる。そこで、トンネル電子注入による原子移動緩和や不純物ポテンシャル散乱機構について研究している。

(a) ８度傾斜した SiC(0001) 基板上に熱分解によって作製した１層グラフェンのＳＴＭ像。グラフェンは、
SiC(0001) テラス上とステップ上を連続的に覆っている。
(b-e) ４度（b,c）および８度 (d,e) 傾斜した SiC(0001) 基板上に作製した１層グラフェンのフェルミ面バンドマッピング。各々二つのＫ点でのπ＊バンド形状が示されている。点線は平坦なグラフェンで予想されるバンド形状である。８度傾斜した基板上では、傾斜方向の電子群速度が小さくなり、一軸性の異方性がある。

金吸着 Ge(001) 表面上にできた１次元構造のＳＴＭ凹凸像 (a) とフェルミ面付近のバンドマップ (b)。表面の最も高い位置には、原子サイズの凸部が線状に並んでいる。凸部はＡのようにジグザグに並んでいる場所とＢのように矢型になっている場所がある。フェルミ面近傍では、バンドは表面の凸部の線方向にはほとんど分散
せず１次元的であるが、0.1eV 以下では、異方的な２次元バンドとなる。

Topographic image (a) and the Fermi-surface band mapping (b) of
Au-adsorbed Ge(001) surface. Atomic-size protrusions align one-dimensionally on the surface. The one-dimensional structure consists of zigzag (A)and chevron (B) segments. The band at the Fermi surface very weakly disperses in the direction parallel to the line of the surface protrusions whereas
the band disperses two-dimensionally in the occupied states below 80 meVfrom Fermi energy.

(a) STM image of single layer graphene grown on 8°-off SiC(0001) substrateby thermal decomposition. Graphene covers both the step edges and terraces continuously. (b-e) Constant-energy angle-resolved photoemission
spectroscopy intensity maps at EF for the graphene samples formed on the
4°- (b,c) and 8°-off (d,e) substrates around K0° (b,d), K-60° (c), and K+60° (e).
Here 0 degree indicates the tilting direction of the substrate. Dotted curves
represent the constant-energy ideal π* band shape including the trigonal
warping for flat graphene. The observed shape of the Dirac band for the
4°-off substrate is consistent with the ideal graphene while that for the 8°-off
substrate is elongated in the tilting direction.

研究テーマ Research Subjects
1.   表面ナノ構造物質の電子状態、伝導および磁性Electronic states, conduction and magnetism of nano-structured materials
2. トンネル電子やレーザー光励起による表面動的現象
Surface dynamical phenomena induced by electron tunneling and photo-excitation
3. 表面ナノ構造物質の形成過程
Formation processes of nano-structured materials at surfaces

35
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/yoshinobu_group.html

𠮷信研究室

𠮷信

淳

Jun YOSHINOBU

Yoshinobu Group教授

Professor

表面界面の特徴の一つは、バルクの対称性が破れ表面吉本真也

Shinya YOSHIMOTO

助教

Research Associate

Solid surfaces are intriguing objects, because novel structures and electronic properties emerge as a result of symmetry
breaking of bulk. In addition, a solid surface plays an important role as “low dimensional reaction field”, on which we canprovide atoms and molecules and manipulate them deliberately.
In order to fabricate atomically-controlled surface materials,
we have to understand the dynamical behavior of atoms andmolecules on surfaces. The research of these subjects is closely
related to the basics of catalysis, semiconductor processes andmolecular electronics. In addition, we can simulate chemical
reactions on cosmic dust with laboratory experiments in ultrahigh vacuum at low temperature. We have utilized surface vibrational spectroscopy, photoelectron spectroscopy and scanningtunneling microscopy in order to investigate structures,reactions and electronic properties of atoms and molecules on
surfaces. Synchrotron radiation (KEK-PF, SPring8 etc.) is also
used to study electronic structure of surface and interface.

特有の構造や物性が現れることだけではない。外部から原子・分子を自在に表面に供給し、新しい物質を構築できる「反応場」として利用できることが特徴である。最近では、原子・分子レベルで制御されたナノマテリアル（例えば、サイズの整ったクラスター、異方性の強い低次元化合物、配向の特定された分子凝集系など）や、ナノスケールで人工デバ
イス構造を作製することも可能になってきた。原子スケール
で反応を制御するためには、表面における物質移動や反応などを理解することが不可欠である。表面ダイナミクスの研
究は、触媒反応・半導体プロセス・分子エレクトロニクスと密接に関連しており、宇宙における分子進化についても手がかりを与えてくれる。当研究室では、表面や界面における原子・分子の動的挙動（吸着、拡散、成長、脱離）、表面ナノ物質の構築および表面界面の電子物性を、表面振動分光、
光電子分光などの表面分光法と走査型トンネル顕微鏡や独立駆動４探針電気伝導測定法を駆使して研究している。必要に応じてシンクロトロン放射光（KEK-PF、SPring8 など）を用いた実験も行っている。

時間分解赤外反射吸収分光（TR-IRAS）により決定された Pt(997) 表面における吸着 NO 分子のポテンシャルエネルギー面

Rh(111) 表面に吸着したシクロヘキサン分子で観測された速度論的，構造的同位体効果

The p otent ia l energ y sur face ofadsorbed NO species on Pt(997)

Kinetic and geometric isotope effects observedin the case of cyclohexane on Rh(111)

研究テーマ Research Subjects
1.   モデル触媒による小分子の活性化と表面反応の研究
Activation and surface reaction of small molecules by model catalysts
2. 金属表面における原子・分子の動的過程の研究
Dynamical processes of atoms and molecules on metal surfaces
3. 酸化物表面の電子状態と化学反応の研究
Electronic states and chemical reaction at oxide surfaces
4. グラフェンやシリセンなど低次元物質表面の電子状態と反応性の研究
Electronic states and reactivity of low-dimensional materials on surfaces including graphene and silicene
5. 超薄膜やナノ構造物の構築と局所電気伝導Electronic states and conductivity of thin films and nano-scale structures on surfaces

36
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/hasegawa_group.html

長谷川研究室長谷川幸雄

Yukio HASEGAWA

Hasegawa Group

准教授

Associate Professor

走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦ吉田靖雄

Yasuo YOSHIDA

助教

Research Associate

Using scanning tunneling microscope (STM) and atomic
force microscope (AFM), we investigate the properties of atoms
and electrons on surfaces with an aim of finding new physics innanometer scales.
Eliminating thermal f luctuations and disturbances,
low-temperature STMs allow us to measure surface electronic
states locally with very high energy and spatial resolutions and tocontrol them precisely by arranging individual atoms on surfaces
with the probe tip. Using the setups, we have observed electron
standing waves, screened potential and the Friedel oscillation,and the superconducting gap of individual nano-size particles.
By improving a force sensitivity of the AFM probe to theultimate level, we achieved the world-best high resolution AFM
imaging, and now use it for measuring surface electrostatic
potential accurately in a nanometer scale spatial resolution.
We are also engaged in developments of probe microscopes
under various extreme conditions, such as, ultralow temperature, high magnetic field, or under an irradiation of synchrotron
radiation light, and new functional and analytical methods withprobes such as AFM lithography.

Ｍ）など探針（プローブ）を用いた顕微鏡を主たる手法として、表面での原子構造や組成・電子物性のナノスケール計測・物性評価を行うとともに、それらの制御を目指して研究を進めている。
ＳＴＭでは、液体ヘリウム温度以下の熱擾乱を抑えた条件下での顕微鏡操作により、原子を一つずつ動かし任意形
状に配列させることによる表面電子状態の制御技術や高精度での局所電子状態測定技術などを駆使し、電子定在波や遮蔽ポテンシャル・フリーデル振動、微小超伝導体のギャップ測定など、他の手法では観測不可能な現象の観測評価を行っている。またＡＦＭでは、力検出感度を限界にまで高めることにより世界最高分解能での表面原子像観察を可能とし、原子間力計測や表面電位（ポテンシャル）分布の精密測定に応用している。
超低温・磁場中・放射光下といった特殊環境下でのプロー
ブ顕微鏡の開発、プローブ顕微鏡を使ったナノリソグラフィー法の確立、新たなプローブ分析手法の探索にも積極的に取り組んでいる。

銅 (111) 表面のＳＴＭ像。表面電子状態が表面上のステップや欠陥構造に散乱されて、電子定在波（周期：1.4 nm）を形成している。

ナノサイズ Pb アイランド構造の低温 STM 像と、磁場下でのトンネル分光による超伝導ギャップ分布の測定から得られた量子磁束（渦糸）

An STM image of Cu(111) surface. Electron standing waves, which areformed as a result of scattering and interference of surface electronic statesby steps and surface defects, are observed. The wave length of the oscillatory
structure is 1.4 nm.

Low temperature STM image of nano-size Pb island structure, and an realspace image of quantized magnetic flux (vortex) obtained from tunnelingspectra showing a superconducting gap under magnetic field

研究テーマ Research Subjects

1.   低温 STM による電子定在波・フリーデル振動など表面電子状態の研究
Low temperature STM on surface electronic properties by observation of electron standing waves and the Friedel oscillation
2. STM によるナノサイズ粒子の超伝導特性に関する研究
Dynamical processes of atoms and molecules on metal surfaces
3. AFM を用いた表面ポテンシャル測定・電気抵抗分布測定
Measurements of surface potential and electrical conductance by AFM
4. 放射光励起 STM によるナノスケール元素分析・化学分析
Elemental / chemical analysis in nanometer scale using synchrotron-radiation assisted STM

37
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/lippmaa_group.html

リップマー研究室

リップマー ミック 高橋

Lippmaa Group

Ryota TAKAHASHI

Associate Professor

Research Associate准教授

本研究室では金属酸化物の極薄膜、ヘテロ構造を始めと竜太

Mikk LIPPMAA

助教

The main topic of our research is the characterization oftransition-metal oxides in confined geometries, such as verythin films, nanostructures, and heterostructures. Many oxidematerials show very complicated phase diagrams as a functionof doping, temperature or external fields. We study the mechanisms of those phase transitions in thin film structures.
We have recently looked into the appearance of a ferroelectric state in magnetite Fe3O4 thin films below the 120K Verwey
charge ordering transitions. By measuring the pyroelectric
current response of high-quality magnetite thin films underperiodic laser heating, we have shown that the polar state ofmagnetite appears at the Verwey transition temperature, as
shown in Fig. 1. Ferroelectric polarity switching is possible at
low temperatures. A temperature scan of Raman spectra showsthat the magnetite thin films have no further structural transitions below the charge ordering temperature, and the polar stateis thus a result of the charge order, not a displacement of ions in
the crystal.

するナノ構造の機能性の探索を行っている。酸化物の特性
は組成、温度、外場によって劇的に変化することが知られており、特に酸化物ナノ構造の物性制御に注目した研究を進めている。
最近の研究トピックとして、マグネタイト (Fe3O4) の強誘電性に関する研究を進めてきた。120K 以下の低温領域では絶縁体となり強誘電性が発現すると言われていたが、リーク電流が高いため強誘電性を実験的に確認することは難しかった。我々は高品質なマグネタイト結晶を作製し、レーザーを用いた焦電性評価を行うことで、Verwey 転移点以下における自発分極の発現、低温における強誘電性を確認することに成功した ( 図１)。ラマン分光測定 ( 図２) から Verwey
転移点以下では構造相転移は起こらないことがわかり、マグ
ネタイトの自発分極は電荷秩序構造によって発現することを実証した。

図 1 マグネタイトの抵抗値 (a)、焦電流 (b: 青 )、分極値 (b: 赤 ) の温度依存性。
120K において Verwey 転移が起こる。この転移温度以下で焦電流が観察され、自発分極が発生することがわかった。挿入図は 9K で観察された焦電流のヒステリシ
スループを示し、強誘電性が確認された。

図 2 マグネタイトのラマン分光測定の温度依存性。Verwey 転移点の 120K で構造相転移が起こっていることがわかる。Verwey 転移点より低い温度では構造が変化していないことから、強誘電性の発現は電荷秩序構造に由来することがわかった。

Fig. 1. (a) Temperature dependence of magnetite resistivity, showing the
Verwey transition at 120 K. (b) Measured pyroelectric current in a thin film
sample (blue), together with the integrated polarization curve (red). Inset
shows switchable polarization at 9K.

Fig. 2. Temperature dependence of Raman spectra of magnetite, showing
the structural change at the Verwey temperature but no further structuralchanges at lower temperatures, proving that the appearance of the ferroelectric state is not related to cation displacements.

研究テーマ Research Subjects
1.   パルスレーザー堆積法による酸化物ヘテロ構造の作製
Growth of thin oxide films and heterostructures by pulsed laser deposition
2. 酸化物の相転移現象の外場制御
Phase transition mechanisms in oxides under external excitations
3. 化物の固液界面における光触媒特性
Photocatalytic activity at oxide – liquid interfaces
4. 酸化物デバイスの電子構造
Electronic behavior of oxides in various device structures

38
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

ナノスケール物性研究部門
Division of Nanoscale Science

中村研究室

中村

潤児

Junji NAKAMURA

Nakamura Group

客員教授

Visiting Professor

銅触媒表面で進行する二酸化炭素からのメタノール合成反In order to clarify the mechanism of methanol synthesis
from CO2 on Cu catalyst surfaces, catalytically active sites andsurface elementary steps have been studied using surface science
techniques such as synchrotron radiation spectroscopies.
Chemical conversion of CO2 is generally expected to reduce
CO2 emission formed by combustion of fossil fuels which will
be continuously used in the near future. A promising method
is the synthesis of methanol, which is a useful raw material.
However, one needs energy to carry out the methanol synthesis
to overcome the activation energy of the reaction. The development of new catalysts means the reduction of the energy
cost. We have started a project to develop methanol synthesis
catalysts based on surface science, density functional theory(DFT) calculation, and catalyst preparation instead of traditional
trial and error typed method of catalyst development. We study
the active site of methanol synthesis catalysts and its elementary
steps at the atomic and electronic levels using surface science
techniques. We have recently found that the defects called kinkor step play a role in the activation of CO2 on Cu surfaces.

応のメカニズムの解明を目的として、触媒活性点や表面素過程について、放射光分光などの表面科学的手法を用いて研究している。
化石資源がエネルギー源として今後も用いられると予想されるが、その際に発生する温暖化ガスの二酸化炭素の化学的利用が求められている。その中で、メタノールは容易に合成できる有用化合物として期待されている。しかし、メタノール合
成には活性化エネルギーに相当するエネルギーを投入せねばならない。高活性メタノール合成触媒を開発することによって、そのエネルギーの削減することができる。これまでの触媒開発は試行錯誤的な触媒探索に依っていたが、我々は、表面科学、第一原理計算、触媒製造の融合研究によって新触媒開発を目指している。表面科学的研究においては、二酸化炭
素のメタノール合成に対する触媒活性点の特定や反応素過程の原子・電子レベルでの研究を行っている。最近、銅表面に存在するステップやキンクと呼ばれる表面欠陥が二酸化炭素の活性化に関わっていることがわかってきた。

39
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

極限環境物性研究部門
Division of Physics in Extreme Conditions
物質を超低温、超高圧、強磁場、などの極限環境におくと、通常の状態とはまったく異なる性質を示す様になる。超低温における超流動や超伝導現象、超高圧における構造相転移や絶縁体・金属転移、強磁場における磁気相転移などが良く知られた例である。これらの著しい現象は、しばしば従来の理論の枠組みの変更を促し、物性研究の新しい局面を切り開くものである。当部門では、
これまで多年にわたり各種の技術開発を行い、10万気圧を越える超高圧、数 10 マイクロケルビンにおよぶ超低温核冷凍システムなど世界最高水準の
極限環境の実現に成功し、それらの下で多くの新しい現象を見出してきた。現在、これまで蓄積された技術をさらに発展させ、極限的な領域での物性を開拓するとともに、これらの極限環境と超伝導磁石による定常強磁場を組み合わせた多重極限環境での新しい物性研究を行っている。主な研究対象としては、
1) 超低温・強磁場下の低次元量子系
2) 有機伝導体やグラフェンの低次元・ディラッ
ク電子系3) 多重極限下における磁性・超伝導体

This division is organized to pursue the studyof physical properties of condensed matters under
extreme conditions such as ultra-low temperatures,
ultra-high pressures combined with steady highmagnetic fields up to 20 T. In addition to these
individual extreme conditions, physics under multiple
extreme conditions is also emphasized. Under these
conditions, novel phenomena, which cannot be
understood in terms of existing theories and thus
stimulate the creation of new concepts, are expected.
Discoveries of such phenomena have often opened up
new horizons in material science. Many outstanding
instruments developed in this division, for example,
are those which produce low temperatures down to a
few tens of μK and high pressures up to 10 GPa. Thesemachines are frequently used in collaboration withmany scientists from all over Japan and abroad. Someof the main subjects are as follows,
1) Low dimensional quantum systems and liquid
under ultra-low temperatures and high magnetic
fields.
2) Low dimensional systems and/or Dirac electron
systems such as organic conductors and graphene.
3) Strongly correlated heavy electron systems suchas magnetic compounds or superconductors undermultiple extreme conditions.

教

授

上床

美也

助

教

岡田

卓

特任研究員

佐藤

教

授*

榊原

俊郎

助

教

鴻池

貴子

特任研究員

チャン  ジングァン

准教授

長田

俊人

助

教

松林

和幸

特任研究員

土屋

准教授

山下

穣

技術専門職員

内田

和人

ウォン

技術補佐員

長崎

尚子

Professor
Professor

Yoshiya UWATOKO
Toshiro SAKAKIBARA

Associate Professor Toshihito OSADA
Associate Professor Minoru YAMASHITA

教授(外国人客員）カン
Visiting Professor

Woun KANG

Research Associate Taku OKADA
Research Associate Takako KONOIKE
Research Associate Kazuyuki MATSUBAYASHITechnical Associate Kazuhito UCHIDA
Technical Staff

Syoko NAGASAKI* 新物質科学研究部門と併任 /concurrent with Division of New Materials Science40
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

光幸

Project Researcher Mitsuyuki SATO
Project Researcher Jinguang CHENG

聡

Project Researcher Satoshi TSUCHIYA

極限環境物性研究部門

Division of Physics in Extreme Conditions
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/
labs/uwatoko_group.html

上床研究室

上床

美也

Yoshiya UWATOKO

教授

Uwatoko Group

Professor

高圧力は、これまで見いだされている物性現象の起源解

松林

和幸

岡田

卓

Kazuyuki MATSUBAYASHITaku OKADA

助教

Research Associate

助教

Research Associate

The high-pressure group has been studying various materials
under high-pressure conditions in combination with low temperature and/or strong magnetic field. Nowadays, the techniques
combining these multi-extreme conditions have become popularand indispensable for researches in solid state physics. However,the developments of these techniques that can realize in-situ
measurements under multiple extreme conditions are often
challenging and require sophisticated considerations. This group
has devoted numerous efforts in developing such advanced
high-pressure techniques and in studying the strongly correlated
electronic systems, which is one of the most important themesin modern solid state physics. Considering the fact that many
mysterious phenomena in strongly correlated electronic systems
result from the electron-phonon and electron-electron interactions, we foresee the discovery of many unknown phenomena
under multi-extreme conditions because high pressure offers
an effective knob in tuning the inter-atomic distances and thedensity of electronic state that controls the degree of complex
interactions.

明や数奇物性現象の発見に欠かせない物理パラ－メータの1 つである。特に、常圧と同程度の静水圧環境下における再現性の良い測定結果は、強相関電子系物質をはじめとし多くの研究成果をもたらす。また、極低温および強磁場を組み合わせた多重環境は、物性研究をする上での多くの情報が得られる最良の研究環境である。当研究室では、超高圧力技術を駆使した様々な基礎物性測定に適応した高圧装置の開発を行い、高精度の超高圧力を物理パラメータとした
多重環境下での物性研究を進めている。結晶固体には格子の振動の自由度と、電子の電荷、スピン、軌道という基本的な自由度があり、強相関電子系物質では、これらが複雑に絡み合いながら種々の相互作用が競合し、結果として種々の興味深い物性が実現している。超高圧力下において、物
質はどのような新しい物性を示すのだろうか？また、その出
現機構はどうなっているのだろうか？電気抵抗、磁化、比熱、x 線回折、中性子回折などの諸物性測定の圧力効果を主な研究手段とし、下記の研究テーマを進めている。また、物性研究所の役割の一つである共同利用も活発に行っている。

圧力誘起重い電子超伝導物質 PrTi2Al20 の温度・圧力相図：
PrTi2Al20 は、常圧において、2 K 以下で四極子秩序を、200 mK 以下で超伝導状態を、示す非磁性の物質である。また、この物質は 50 K 付近に近藤効果の存在を示す、電気抵抗に大きな異常が観測される。高圧下では、超伝導点温度は、8.7
GPa の圧力下で 1.1 K まで上昇し、と同時に四極子秩序温度は急激に減少する。
この圧力での電子の有効質量は、通常金属の 100 倍以上であり、Pr 化合物におけるはじめての重い電子状態での超伝導が出現している事が明らかとなった。

Phase diagram of Pressure-Induced Heavy Fermion Superconductivity in
the Nonmagnetic Quadrupolar System PrTi2Al20
The cubic compound PrTi2Al20 has demonstrated the interplay of a ferroquadrupole order at TQ = 2 K , Kondo effect through the strong hybridization between the Γ3 ground doublet and conduction electrons, and superconductivity (SC) at TSC = 0.2 K. In particular, we found that the transition
temperature and the effective mass associated with the superconductivity
are dramatically enhanced up to 1.1 K and over 100m0 at 8.7 GPa as thesystem approaches the putative quantum critical point of the orbital order.
The results suggest a generic phase diagram hosting unconventional superconductivity on the border of orbital order, paving a new path for further
research on novel quantum criticality and superconductivity due to orbital
fluctuations.

研究テーマ Research Subjects
1.   多重環境下における新規物性現象の探索
Search for new physical phenomena under multi extreme conditions
2. 強相関系物質における圧力誘起相転移現象の研究
Study of the pressure induced phase transitions in strongly correlated electron systems
3. 多重環境下における高圧装置開発と精密物性測定方法の確立
Development of high pressure apparatus and confirmation of physical property measurement techniques under themulti extreme conditions

41
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

極限環境物性研究部門

Division of Physics in Extreme Conditions
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/osada_group.html

長田研究室

長田

俊人

Toshihito OSADA

Osada Group

准教授

Associate Professor

低次元電子系やディラック電子系の量子伝導。磁場中や系が示す新しい電子状態や伝導現象の探索・解明・制御に関する研究を行う。バンド構造の特異性、擬スピン内部自由度、電子軌道・磁束（電子渦）配置・系の空間構造（トポロジー）の間の整合性に関連した量子効果・幾何効果・多体効果に興味がある。研究対象はグラフェン（単原子層グラファイト）や有機導体などの低次元結晶、MBE 法やEB リソグラフィー法を用いて作製した半導体・超伝導体の人工ナノ構造である。全磁場方位依存性の精密計測、小型
パルス磁石による強磁場計測、MEMS 素子による微細計測など、低温強磁場下の電気的・磁気的・熱的測定を主な実験手段とする。最近はグラフェンや有機導体中に見られる相
対論的ディラック電子の量子伝導に関する研究を集中的に行っている。

Monolayer/bilayer graphene junction device. When both of the monolayer graphene side and the bilayer graphene side show quantum Hall
effect with different topological numbers, there appear boundary channels, which result from hybridization of edge states of both sides, at thejunction boundary so as to satisfy the "bulk-edge correspondence".

研究テーマ Research Subjects

貴子

Takako KONOIKE

助教

Research Associate

Transport study of low-dimensional electron system and/or
Dirac fermion systems in solids. To search for new phenomena
in electron systems with small spatial structures or internal
degrees of freedom, to clarify their mechanisms, and to control
them for application. We have a great interest in quantum
effects, topological effects, and many-body effects, which relate
to singularity of band structure, pseudo-spin internal degrees of
freedom, and commensurability among electron orbital motions,vortex (magnetic flux) configuration, and spatial structures(topology). Our targets are low-dimensional conducting crystals
such as graphene (monolayer graphite) and organic conductors,
and artificial semiconductor/superconductor micro-structuresfabricated by advanced processing techniques like MBE or EB.
We flexibly explore new transport phenomena and electronic
states by electric, magnetic, and thermal measurements using
precise field rotation, miniature pulse magnet, MEMS probes,
etc. under magnetic fields and low temperatures. Recently, we
have concentrated our studies on quantum transport of relativistic Dirac electrons in graphene and organic conductors.

ナノ空間構造中の電子系、あるいは内部自由度を持つ電子単層グラフェン / ２層
グ ラ フ ェ ン 接 合 素 子。
単層グラフェン側と 2層グラフェン側が共に異なるトポロジカル数を持つ量子ホール状態になると、接合境界には両者のエッジ状態が混成した界面伝導チャ
ネルが「バルク・エッジ対応」を満たすように形成される。

鴻池

多層ディラック電子系の量子ホール強磁性状態。結晶側面にはスピンの異なる各層のn=0 ランダウ準位のエッジ状態が逆方向に周回するヘリカル表面状態が形成され、永久スピン流を運ぶ。層状有機ディラック電子系 α-(BEDT-TTF)2I3 においてヘリカル表面状態の存在を実験的に確認した。

Quantum Hall ferromagnetic state in the multilayer Dirac fermion system. Thereexists the helical surface state, which consists of the edge states with opposite spinand chirality of the n=0 Landau level on each layer, on the side surface, and it carries persistent spin current. We have experimentally confirmed the existence ofthe helical surface state in the organic Dirac fermion system α-(BEDT-TTF)2I3.

1.   グラフェンおよびゼロギャップ有機導体におけるディラック電子系の量子伝導
Quantum transport of Dirac electron system in graphene and zerogap organic conductors
2. 層状物質の角度依存磁気伝導と層間コヒーレンス
Interlayer coherence and angle-dependent magnetotransport in layered conductors
3. 多層量子ホール系におけるカイラル表面状態の量子伝導
Quantum transport of chiral surface state in multilayer quantum Hall systems
4. 低次元有機導体の磁場中電荷およびスピン密度波状態
Charge and spin density waves under magnetic fields in low-dimensional organic conductors
5. 電場磁場中ブロッホ電子系におけるカオスと電気伝導
Chaos and electron transport in Bloch electron systems under magnetic and electronic fields

42
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

極限環境物性研究部門

Division of Physics in Extreme Conditions
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/yamashita_group.html

山下研究室

山下

穣

Minoru YAMASHITA

Yamashita Group

准教授

Associate Professor

絶対零度近くまで冷却すると何が起こるか？絶対零度ではWhat happens when materials are cooled down close toabsolute zero temperature? It sounds a boring question because
everything freezes at T = 0. It is NOT, however, in somematerials because quantum fluctuations persist even at absolute
zero temperature. It was first discovered by Heike Kamerlingh
Onnes at 1911, who was the first to liquify Helium and reach~ 1 K, that the resistance of mercury suddenly vanished at low
temperature. Followed by the discovery of the superconducting
transition, many amazing quantum phenomena – superfluid
transition of Helium, Bose-Einstein condensation of Alkari Bose
gases – were found at low temperatures.
We are interested in these quantum condensed states at
low temperatures where the thermal fluctuation is negligible.
Especially, we are now focusing on studies to characterize theelementary excitations of a new quantum condensed state ofspins which may emerge in frustrated magnetic materials, suchas antiferromagnets at two-dimensional triangular or kagome
lattices, by precise themo-dynamic measurements at ultra-low
temperatures.

あらゆるものは凍りつくわけだから、普通に考えると何も面白いことは起こらないように思う。ところが、１９１１年、オラン
ダのカマリンオンネスは、ヘリウムの液化に成功することで１ケルビンという低温領域に人類で初めて到達し、そこで金属の電気抵抗が突然０になるという超伝導現象を発見した。その後、液体ヘリウムの超流動転移、希薄アルカリ気体のボース凝縮など様々な量子凝縮相が極低温で発見された。室温
では熱揺らぎに隠れてしまって見えない、多彩で不思議な物
理現象が低温領域に隠れていたわけである。
当研究室ではこのような量子凝縮現象に興味を持ち、技術的に可能な限り低温まで精密測定する事でその物性を明らかにする研究を行っている。特に、二次元三角格子やカゴメ格子といった幾何学的フラストレーションをもつ磁性体において
近年新しく発見された量子スピン液体状態は新しい量子凝縮相となっている可能性があり、その極低温における素励起の解明に力を入れて研究を進めている。

(a) 量子スピン液体の候補物質である有機モット絶縁体 EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 において観測された磁化の磁場依存性。ゼロ磁場からの直線的な磁化の増加はギャップレスの磁気励起がこの量子スピン液体に存在する事を示している。(b) 提案されている相図。磁気秩序相に隣接して量子臨界相の存在が示唆されている。

(a) The field dependence of magnetization of an organic Mott insulator EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2, which is a candidate material of a quantum spin liquid. The linear
increase from almost the zero field shows the presence of a gapless magnetic excitation in this QSL. (b) Proposed phase diagram of the QSL where a quantum
critical phase emerges next to the magnetic ordered phase.

研究テーマ Research Subjects
1.   幾何学的フラストレーションをもつ磁性体における量子スピン液体
Quantum spin liquid state in geometrically-frustrated magnets
2. 極低温における新奇超伝導状態
Unconventional superconducting states at ultra-low temperatures
3. 超低温冷凍機と超低温における精密測定技術の開発
Developments of ultra-low temperature cryostats and the precision measurement systems

43
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物質設計評価施設
Materials Design and Characterization Laboratory (MDCL)
物 質 設 計 評 価 施 設 で は、 物 質 の「 設 計（Design）」、
具体的な物質の「合成（Synthesis）」、

The aim of MDCL is to promote materials science
with the emphasis on the “DSC cycle”, where DSC
represents three functions in developing newmaterials, Design, Synthesis and Characterization.
The MDCL consists of two divisions; Materials
Design Division (MD-D) and Materials Synthesis
and Characterization Division (MSC-D). The Supercomputer Center of ISSP (SCC-ISSP) belongs to
MD-D, while in MSC-D there are six sections forjoint-use; Materials Synthesis Section, Chemical
Analysis Section, X-Ray Diffraction Section, Electron
Microscope Section, Electromagnetic Measurements Section, and Spectroscopy Section. In MD-D,
by making use of its supercomputer system, novel
mechanisms behind various cooperative phenomena
in condensed matter are explored, and theoreticaldesigns of new materials as well as materials withnew nanoscale structures are developed. In MSC-D,
various types of new materials are synthesized, single
crystals are grown, and the structural, electromagnetic and optic properties of the materials are characterized in various ways. The characterization results
are immediately fed back to the synthesis and to thedesign of materials. Through this DSC cycle we aim
to develop new materials with new functions. Almost
all the facilities of the MDCL are open to domestic
scientists through the User Programs conducted by
the Steering Committees of the MDCL.

合 成 さ れ た 物 質 を 総 合 的 に 調 べ る「 評 価（Characterization）」の３つの研究をサイクル（ＤＳＣサイクル）として有機的に連携させることにより、新しい物性・機能を持つ物質の開発を目指している。本施設は物質設計部と物質合成・評 価部からなり、物質 設計 部には電子計算 機 室が、物質合成・評価部には物質合成室、化学分析室、
Ｘ線測定室、電子顕微鏡室、電磁気測定室、光学 測定室の６実 験 室がある。物質 設計 部では、最先端の物性専用のスーパーコンピュータを駆使して原子間の相互作用によって生み出される様々な協力現象を解明しつつ新物質の設計を行い、物質合成・評価部では物質の合成、単結晶育成およびその組成の分析や結晶構造評価を行うとともに、
新しく開拓された物質群の電気的・磁気的・光学的性質の総合評価を行っている。これら物質の総合的評価の結果は設計および合成にフィードバッ
クされ、ＤＳＣサイクルを通して新しい物質の開発が行なわれる。本施設の全国共同利用は、物質設計評価施設運営委員会により運用されている。

教授（施設長）廣井

善二

助

教

岡本

教

授

川島

直輝

助

教

芝

准教授

野口

博司

助

教

渡辺

准教授 *

杉野

修

助

教

教授(外国人客員）ニルセン ヨーラン ヤン 助
助

Professor (Director) Zenji HIROI
Professor

Naoki KAWASHIMA

Associate Professor Hiroshi NOGUCHI
Associate Professor Osamu SUGINO
Visiting Professor

佳比古

技術専門職員矢田裕行

技術専門職員福田毅哉

宙志

技術専門職員

後藤

弘匡

笠松

秀輔

技術職員

浜根

大輔

教

森田

悟史

特任専門職員

北澤

恒男

教

矢島

健

学術支援専門職員 荒木繁行

技術専門職員

小池

正義

特任研究員

那波

和宏

技術専門職員

礒部

正彦

特任研究員

正木

晶子

技術専門職員

山内

徹

特任研究員

大久保

特任研究員

趙

Research Associate Yoshihiko OKAMOTO

Gøran Jan NILSEN

隼人

Research Associate Hayato SHIBA
Research Associate Hiroshi WATANABE
Research Associate Shusuke KASAMATSU
Research Associate Satoshi MORITA
Research Associate Takeshi YAJIMA
Technical Associate Masayoshi KOIKE
Technical Associate Masahiko ISOBE
Technical Associate Touru YAMAUCHITechnical Associate Hiroyuki YATA

Technical Associate Takaki FUKUDA
Technical Associate Hirotada GOTO
Technical Associate Daisuke HAMANE
Technical Associate Tsuneo KITAZAWA
Technical Associate Shigeyuki ARAKI
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher* 物性理論研究部門と併任 /concurrent with Division of Condenced Matter Theory
44
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

Kazuhiro NAWA
Akiko MASAKI

毅

Tsuyoshi OKUBO滙海ZHAO Hui-Hai

物質設計評価施設

Materials Design and Characterization Laboratory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/hiroi_group.html

廣井研究室

廣井

善二

Zenji HIROI

Hiroi Group教授

Professor

高温超伝導の発見とその後の研究の流れは、新物質の発

岡本

佳比古

Yoshihiko OKAMOTO

助教

Research Associate

The remarkable discovery of high-Tc superconductivity andthe following enthusiastic research in the last decade have clearly
exemplified how the finding of new materials would give a great
impact on the progress of solid state physics. Now related topics
are spreading over not only superconductivity but also unusual
metallic behavior, which are often observed near the metalinsulator transition in the strongly correlated electron systems.
We believe that for the next few decades it will become more
important to explore novel physics through searching for new
materials.
A family of transition-metal oxides is one of the most typicalsystems where Coulomb interactions play a critical role onmagnetic and electronic properties. Especially interesting iswhat is expected when electrons localized due to the strong
Coulomb repulsion start moving by changing the bandwidth or
the number of electrons. We anticipate there unknown, dramatic
phenomena governed by many-body effects and quantum
fluctuations.

見が如何に物性物理学に大きなインパクトを与えるかを如実に示した。その波紋は超伝導研究のみならず、強相関電子
系一般における局在 - 非局在の概念の確立や磁性と伝導性の興味深い相関の研究へと大きな広がりを見せている。新
物質探索を通して未知の物理現象を見出し、物性物理学の新しい方向を切り開くことは今後ますます重要になると考えられる。
遷移金属酸化物は強相関電子系の宝庫である。特に小さなスピン量子数をもつ低次元系（量子スピン系）において、強いクーロン反発によって局在しているｄ電子がキャリ
ア数やバンド幅の制御によって動き始める時、量子効果による劇的な現象が期待される。本研究室では、様々な遷移金属酸化物の構造と物性の間にみられる相関に着目しながら、新物質探索を行い、強相関電子系の物質科学の面白さを研究している。

当研究室で発見されたβパイロクロア酸化物超伝導体 AOs2O6 の電気抵抗。超伝導転移温度は、3.3K (A = Cs)、6.3K (Rb)、9.6K (K) である。

スピン 1/2 カゴメ格子反強磁性体のモデル物質となる銅鉱物ボルボサイトの結晶構造と単結晶Superconducting transitions observed in resistivity for the β-pyrochlore
oxide superconductors AOs2O6 found in the Hiroi laboratory. The Tcs are 3.3,
6.3 and 9.6 K for A = Cs, Rb and K, respectively.

Copper mineral volborthite representing a spin-1/2 kagome-lattice antiferromagnet

研究テーマ Research Subjects
1.   新しい量子スピン系及び強相関電子系物質の開発
Search for new materials realizing quantum spin systems or strongly correlated electron systems
2. スピン 1/2 カゴメ格子反強磁性体の基底状態
Ground state of the spin-1/2 kagome antiferromagnet
3. 高温超伝導体
High-Tc superconductors

45
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物質設計評価施設

Materials Design and Characterization Laboratory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/kawashima_group.html

川島研究室

川島

直輝

Naoki KAWASHIMA

Kawashima Group教授

Professor

本研究室では物性研究所スパコンや神戸の京コンピュー森田悟史

Satoshi MORITA

助教

Research Associate

Our group investigates fundamental problems in condensed
matter physics, such as critical phenomena in quantum magnets
and superfluid, based on massively parallel computation on ISSP
supercomputers and "K-computer" at Kobe. For example, we aretrying to find a "deconfined" critical phenimena, a new categoryof quantum phase transition, as a transition between Neel state
and VBS state in the SU(N) Heisenberg model. Our recent
computational results are in favor of the continuous transition
predicted by the 1/N expansion theory, and we are planning alarger computation on K-computer for more conclusive results.
In addition, the list of our research subjects includes novel
quantum states and supersolids in ultra-cold atoms trapped in
optical lattices, the incommensurate super solid phase in particular, computation of entanglement spectrum of a VBS state, anddevelopement of new methods for quantum frustrated systems
based on tensor network.

タなどの大規模並列計算機を利用して、量子磁性体や超流動体における量子臨界現象など、物性論で登場する基本的な問題の解明を行っている。一例としては、量子臨界現象の新しいカテゴリーである脱閉じ込め転移を、ＳＵ（Ｎ）ハ
イゼンベルクモデルにおけるネール状態からＶＢＳ状態への相転移として観測する試みがある。最近の我々の計算結果
は 1/N 展開が予想する臨界現象が実現されていることを示唆しているが、より確度の高い計算を計画中である。この他、
光格子にトラップされた極低温原子系における新しいタイプの超流動相の研究、とくに直観的には存在が非自明である
整合粒子数密度における超固体相の実現、ＶＢＳ状態におけるエンタングルメントスペクトルの計算、テンソルネットワー
ク法に基づくフラストレート系にも適用可能な新しい数値計
算手法の開発、などを行っている。

「通常」の超固体。格子点数の単純な分数比（図では１／３）の粒子数からのずれ
が超流動カレントを担うという描像。

次近接相互作用のある立方格子ボーズハバードモデルの相図。t はホッピング項の係数、U は斥力相互作用の強さである。チェッカーボード（ＣＢ）、超流動（ＳＦ）、モット相（ＭＩ）、超固体相（ＳＳ）などが見える。粒子数密度がちょうど１／２でも超固体相（ＳＳ）が存在している。(Ohgoe, et al: PRL 108, 185302 (2012).)­The "conventional" cartoon of the super solid. The deviation from a commensurate filling is responsible for the super current.

Phase diagram of the Bose-Hubbard model on the cubic lattice with the
hopping constant t and the on-site repulsion U. There are checker board
phase (CB), the superfluid phase (SF), Mott insurator phase (MI), and supersolid phase (SS). The super-solid phase exists even at the commensurate filling.

研究テーマ Research Subjects
1.   新しい量子相と量子相転移の探索
Search for novel quantum phases and quantum transitions
2. 多体問題の数値解法の研究、とくに量子モンテカルロ法の新手法の開発
Numerical methods for many-body physics, such as quantum Monte Carlo techniques and tensor network method
3. スピングラス
Spin glasses

46
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物質設計評価施設

Materials Design and Characterization Laboratory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/noguchi_group.html

野口研究室

野口

博司

Hiroshi NOGUCHI

Noguchi Group

准教授

Associate Professor

ソフトマター、生物物理を計算機を駆使して研究している。

芝隼人

Hayato SHIBA

助教

Research Associate

We study soft-matter physics and biophysics theoretically andnumerically. Our main target is the physics of biomembrane andcells under various conditions. We develop membrane models
and hydrodynamics simulation methods.
We found the shape transitions of red blood cells and lipid
vesicles in shear and capillary flows using mesoscale hydrodynamic simulations: discocyte-to-parachute, stomatocyte-toprolate, and prolate-to-discocyte, etc. We also clarify the several
fusion and fission pathways of the membrane using coarsegrained molecular simulations. In particular, the pathway via
pore opening on the edge of stalk-like connection was newly
found by us, and later supported by an experiment.

特に、生体膜や細胞のダイナミクスの解明に力を入れている。
そのためのシミュレーション手法の開発、改良も行っている。
例えば、赤血球や脂質膜からなる小胞のさまざまな環境
下での形態変化を調べている。これまで、流れによって赤血球がパラシュート状やスリッパ状に変形することや、脂質小胞が形態変化に伴い、運動モードの転移を起こすことなどを明らかにしている。
また、生体膜の融合、分裂過程についても研究している。
生体内では膜の融合、分裂が物質運搬のために頻繁に起こっている。その過程を粗視化分子模型を用いてシミュレー
ションし、これまで言われていなかった経路も新しく発見した。融合の物理的な機構の全容解明に取り組んでいる。

せん断流下での界面活性剤膜のロール状構造の形成。

細管を流れる赤血球のスナップショット。赤血球はこのようなパラシュート状に変形して毛細血管内を流れる。

Snapshot of the rolled structure of surfactant membranes induced by shear
flow.

Snapshot of red blood cell in capillary flow. Red blood cells deform to theparachute shape in microvessels of our body.

研究テーマ Research Subjects
1.   流れによる赤血球の変形
Flow-induced deformation of red blood cells
2. 生体膜の融合、分裂
Fusion and fission of biomembranes
3. 脂質膜の自己集合、形態転移
Self-assembly and morphological transition of lipid membranes
4. ガラスにおける遅い緩和現象
Slow dynamics in glass

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物質設計評価施設

Materials Design and Characterization Laboratory

ニルセン研究室

ニルセン

ヨラン

Gøran Jan NILSEN

Nilsen Groupヤン

外国人客員教授

Visiting Professor

磁気フラストレーションは相互作用や幾何学的配置が単Magnetic frustration arises when competing terms in the
Hamiltonian and/or geometric constraints disfavour simple
collinear spin order. Coupling frustration with low dimensionality, low connectivity, and quantum spins (s = 1/2), a vast
range of possible ground states may be realized, including
several exotic flavors of spin liquid. The alums are an extensive
and structurally diverse group of compounds described by thegeneral formula AB(XO4)2･xH2O, where A is a monovalent or

純な平行スピン配列を好まないときに現れる。さらにフラス
トレーションと低次元性、低連結性、スピン 1/2 の量子性が絡み合ったとき、エキゾチックな要素を有するスピン液体状態などの様々な基底状態が期待される。ミョウバンは一
般式 AB(XO4)2･xH2O を有する化合物であり、組成的にも構造的にも顕著な多様性を有する物質群である。A は Na+
や Ba2+ などの１価または２価イオン、B は Fe3+, Mo4+ など

divalent cation (e.g. Na+, Ba2+), B is a tri- or tetravalent cation(e.g. Fe3+, Mo4+), X = P or O, and x = 0, 1, 4, 6, 12. Recently,
we have been studying the synthesis and magnetic propertiesof the Ti3+ (3d1) alums KTi(SO4)2･H2O and KTi(SO4)2. Bothの 3 価または 4 価イオン、X は P や O であり、x = 0, 1, 4,
6, 12 の水分子を含む。最近、われわれは Ti3+ (3d1) のミョ
ウバンの無水和物および１水和物を研究している。どちらのcompounds are found to remain magnetically disordered down
to T < 1 K, despite moderately strong antiferromagnetic interactions of J ~ 10 K. My project will make extensive use bothof instrumentation and expertise at ISSP; synthesis and basic
characterization facilities are all present within the host laboratory. It will build on a longstanding collaboration which has leadto a series of publications, as well as several ongoing neutron
scattering studies of novel magnetic materials at the ILL.

物質も反強磁性相互作用 J の大きさ 10K と比べて低温の１K まで磁気秩序が観測されていない。私の物性研究所における研究プロジェクトでは、様々な合成手法を駆使し良質な試料を作製するとともに、基礎物性測定を行って試料の評価を行う。さらにラウエ ･ ランジュバン研究所における中性子散乱実験を行うことにより、ミョウバンを舞台として磁気フラストレーションと量子磁性の研究を展開する。

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

Materials Design and Characterization Laboratory
物質設計部 (Materials Design Division)

電子計算機室Supercomputer Center
担 当 所 員担 当 所 員担 当 所 員
助

教

助

教

野口
川島
杉野
渡辺
笠松

博司
直輝
修

宙志
秀輔

矢田

Chairperson : H. NOGUCHI

技術専門職員Contact Person : N. KAWASHIMA

技術専門職員Contact Person : O. SUGINO

学術支援専門職員

福田
荒木

裕行
毅哉
繁行

Technical Associate : H. YATA
Technical Associate : T. FUKUDA
Technical Associate : S. ARAKI

Research Associate : H. WATANABE
Research Associate : S. KASAMATSU

1. 全国共同利用スーパーコンピュータ
電子計算機室では計算物性物理学専用のスーパーコン

渡辺 助教

ピュータシステムを、スーパーコンピュータ共同利用委員会の審議に基づき全国の物性研究者の共同利用に供してい笠松 助教

1. Joint-Use Supercomputer System
The Supercomputer Center (SCC) operates a supercomputer
system available to all researchers of condensed matter physics
in Japan. One can submit a proposal for a User Program to theSupercomputer Steering Committee, and once granted he/she
can use the facility with no charge. The supercomputer system
consists of three systems: SGI ICE 8400EX (3840 CPU x Intel
Xeon 5570), NEC SX-9 (64CPU), and FUJITSU PRIMEHPCFX 10 (384CPU). The first two systems and the last system wererenewed in July 2010 and April 2013, respectively. In addition
to maintaining high performance of the system in cooperation
with the venders (Fujitsu, SGI, and NEC), the SCC also responds
to questions and inquiries from users on daily basis.
2. In-House Networks and related missions
The SCC also operates the local area network in ISSP, and fileservers, WWW servers for the ISSP home page (http://www.issp.
u-tokyo.ac.jp), and other servers, to support all the users in ISSP.
It takes severe measures of network security of the ISSP, whichis connected to the internet via UTnet (the campus network of
the University of Tokyo). We, for example, monitor electronic
traffics for virus infection and by distributing anti-virus software
to in-house users.
3. MEXT, HPCI Project
We support Center of Computational Materials Science, ISSP,
which is responsible to the project "Novel materials and energy
resources", by providing and managing computer resources.

る。スパコンシステムは 2010 年 7 月に更新された疎結合
並列計算機（SGI ICE 8400EX、3840 CPU x Intel Xeon5570）とベクトル型計算機（NEC SX-9, 64CPU）に、2013 年４月に導入された疎結合並列計算機 (FUJITSU PRIMEHPC FX
10, 384CPU) を加えた複合システムである。システムのベンダーとの密な連絡によって高度なシステム性能を維持するとともに、全国ユーザからの相談にきめ細かく応じながら、シ
ステムの管理運用を行っている。スーパーコンピュータの利
用申請については、ホームページ (http://www.issp.u-tokyo.
ac.jp/supercom/）を参照されたい。
2. 所内ネットワーク関連
本 室では、 物 性 研 究 所 LAN、 および、 ファイル サー
バ、WWW サーバ（ 物 性 研ホームページ http://www.issp.
u-tokyo.ac.jp）他の各種サーバの管理運用を行い、大学院生を含めた所内に提供している。物性研ネットワークでは東京大学キャンパスネットワーク(UTnet) を通したインターネッ
トへの接続のため、ファイアウォールの設置、ウイルス対策
ソフトウエアの所内への配布などのセキュリティ対策を行っている。また、所内でのコンピュータおよびネットワーク関
係の Q&A、テレビ会議システムなどの機器の管理と利用促
進なども行っている。
３．ＨＰＣＩ戦略プログラム（旧「次世代スパコンプロジェ
クト戦略プログラム」）の支援
計算資源の管理・運用などを通じて当該プログラム分野２「新物質・エネルギー創成」の推進をサポートしている。

スーパーコンピュータ

物性研究所共同利用スーパーコンピュータシステム構成図

システムＢ（SGI Altix ICE 8400EX/3840 cpu）

The Supercomputer System at the SCC-ISSP.

The supercomputer system B（SGI Altix ICE 8400EX/3840 cpu）

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物質設計評価施設
物質合成・評価部 (Materials Synthesis and Characterization Division)

物質合成室
Materials Synthesis Section
担 当 所 員特 任 専門職員
技 術 専門職員

廣井
北澤
礒部

善二
恒男
正彦

化学分析室
Chemical Analysis Section

Contact Person : Z. HIROI

担 当 所 員Technical Associate : T. KITAZAWA

技術専門職員Technical Associate : M. ISOBE

技術専門職員

廣井
礒部
小池

善二
正彦
正義

Contact Person : Z. HIROI
Technical Associate : M. ISOBE
Technical Associate : M. KOIKE

本室では、新物質の合成、既知物質の良質化、単結晶

本室では、物性研究に有用な物質についての化学分析や育成など研究用試料の合成を行っている。また、各種高温

新しい物質の分析方法の検討および化学的手法による材料

電気炉や単結晶育成炉、試料調整加工機などを所内外のの精製および調整を行うと共に、秤量・分析・化学処理に

共同利用研究機器として供している。

関わる各種機器を所内外の共同利用に供している。

The main purposes of the Materials Synthesis Section are tosynthesize new compounds and to prepare well-characterized
samples and single crystals of various materials. Various kindsof furnaces are provided for crystal growth experiments.

The Chemical Analysis Section is engaged in determining thechemical composition of specimens and in purifying chemical
reagents for preparation of high quality specimens. The analytical equipments, several types of automatic balance and a systemfor preparation of ultra-high purity water are provided forchemical analysis experiments.

主要設備

フローティングゾーン単結晶育成炉、単結晶引上炉、各種電気炉（抵抗加熱式ブリッジマン炉、フラックス炉、アーク溶解炉、シリコニット炉）、

主要設備

真空蒸着装置（10-6 Torr）、精密切断機

誘導結合高周波プラズマ発光分光分析装置、各種顕微鏡、電子天秤、電位差滴定装置、純水製造装置

Main Facilities

Floating-zone furnaces, Czochralski pulling apparatus with an

Main Facilities

induction heating system, Bridgman-type furnace, Ar-arc furnace,

ICP-AES, microscopes, Automatic balances, Potentiometric titration

Furnace for flux method, Ultra-high vacuum deposition apparatus,

apparatus, and the system for preparation of ultra-high purity

and Cutting machine.

water.

単結晶引上炉

誘導結合高周波プラズマ発光分光分析装置

Czochralski pulling apparatus with an induction heating system

ICP-AES50
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

Materials Design and Characterization Laboratory
物質合成・評価部 (Materials Synthesis and Characterization Division)

Ｘ線測定室
X-Ray Diffraction Section
担 当 所 員
助

教

廣井
矢島

善二
健

電子顕微鏡室Electron Microscope Section

Contact Person : Z. HIROI

担 当 所 員Research Associate : T. YAJIMA

技 術 職 員

廣井
浜根

善二
大輔

Contact Person : Z. HIROI
Technical Associate : D. HAMANE

電子顕微鏡は物質の微細構造評価の有力な手段である。
本室では、格子像レベルでの透過像を観察するため、高分解能形と電界放射形分析電子顕微鏡を備え、物質の微細矢島 助教

構造研究を行うと共に、設備を所内外の利用に供し、共同興味深い物性を示す物質の開発や評価において、結晶構利用研究や依頼研究を行っている。

造解析は極めて重要な位置を占める。本室では、Ｘ線回折を用いて、新規物質の結晶構造や温度による構造変化など

The Electron Microscope Section supports electron diffraction measurements, lattice image observations and microscopic
analyses of various solid materials in both crystalline andnon-crystalline forms with the atomic-scale resolution by using
a high-resolution electron microscope equipped with an x-ray
micro-analyzer.

物質構造の研究を行うと共に、所内外の研究者に対して施設利用の提供、依頼研究を行っている。
The main purposes of the X-Ray Diffraction Section are
structural analysis and identification of powder and single
crystal specimens for solid state physics. By using the 4-circle
diffractometer equipped with a warped imaging plate and arefrigerator, the structural analysis is performed in the temperature range of 7-300 K.

主要設備

200kV 電界放射形分析電子顕微鏡、低温・高温ホルダー、薄膜試料作製のための種々の装置
Main Facilities

主要設備

200 kV electron microscope with an x-ray micro-analyzer, High-

粉末Ｘ線回折装置、単結晶構造解析用 CCD システム、四軸型Ｘ線回折計、and low-temperature holders, and various apparatuses for sample

湾曲イメージングプレート型Ｘ線回折計、ラウエカメラ、イメージングプ

preparation.

レート読み取り装置
Main Facilities

Powder X-ray diffractometer, CCD system for the single-crystal
structure analysis, Automatic 4-circle X-ray diffractometer, Warped
imaging plate type diffractometer, Monochromated Laue camera,
and Imaging plate reader.

極低温用イメージングプレート型Ｘ線回折計

200 kV 電界放射形分析電子顕微鏡

Imaging plate type X-ray diffractometer for low temperature application

200 kV electron microscope with an X-ray micro-analyzer

51
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

物質設計評価施設
物質合成・評価部 (Materials Synthesis and Characterization Division)

電磁気測定室Electromagnetic Measurements Section
担 当 所 員担 当 所 員担 当 所 員
技 術 専門職員

家

泰弘

瀧川

仁

山内

徹

廣井

善二

光学測定室
Spectroscopy Section

Contact Person : Y. IYE

担 当 所 員Contact Person : M. TAKIGAWA

担 当 所 員

末元
秋山

徹

英文

Contact Person : T. SUEMOTO
Contact Person : H. AKIYAMA

Contact Person : Z. HIROI
Technical Associate : T. YAMAUCHI

本室では、物質の基本的性質である電気的磁気的性質

汎用性のある光学測定機器やレーザー光源を備え、所内を、温度および磁場の広い範囲にわたって測定するとともに、外の共同利用に供している。可視・紫外・赤外領域の吸収・磁気特性測定装置、物理特性測定装置、超伝導磁石など

反射スペクトル、顕微ラマン分光などの測定が可能である。

の設備を所内外の共同利用に供している。

The Spectroscopy Section offers joint-use facilities for standard optical measurements. The facilities can be used for measurements of conventional absorption/reflection spectrum in
the UV, visible and IR regions and Raman scattering.

The Electromagnetic Measurements Section offers various
facilities for measurements of electric and magnetic propertiesof materials. The followings are types of experiments currently
supported in this section: electrical resistivity, magnetoresistance and Hall effect, magnetization, a.c. susceptibility, magnetic
torque, and NMR.

主要設備

可視紫外分光光度計、赤外分光光度計、ラマン分光光度計、波長可変パル
スレーザー光源主要設備

Main Facilities

ネット（ＮＭＲ）、ＳＱＵＩＤ磁化測定装置（ＭＰＭＳ）、汎用物性測定装

spectrometer with Ar and He-Ne lasers, Pulsed YAG laser equipped

１５/ １７テスラ超伝導マグネット、１６/ １８テスラ高均一超伝導マグ

UV/VIS absorption spectrometer, IR spectrometer, Micro-Raman

置（ＰＰＭＳ）、クロスコイル型超伝導マグネットwith tunable OPPO and a laser-machining unit, Ar ion laser,
Cryostat.

Main Facilities

Superconducting magnet (15/17 T), High homogeneity

superconducting magnet (16/18 T) for NMR experiments, SQUID

magnetometer (7 T), PPMS (physical properties measurement
system), and Cross-coil-type superconducting magnet.

赤外およびラマン分光装置

磁気特性測定装置

IR and Raman Spectrometers (Room A468)

SQUID magnetometer (MPMS)

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

中性子科学研究施設
Neutron Science Laboratory
中性子は透過力に優れ、微小磁石の性質を持つので、原子の中心にある原子核やその周りにある電子のつくる磁場と力を及ぼし合う。この性質を利用して物質による中性子の散乱のされ方を測定し、物質内の原子や磁気モーメントの配列や運動の様子を知る実験方法を「中性子散乱」という。
物性研究所の中性子科学研究施設では中性子散乱実験による物性研究のための全国共同利用を推進してきた。現在、日本原子力研究開発機構の研究用原子炉 JRR-3 に大学が設置する中性子散乱装置は 14 台を数え、全国共同利用の規模は年間約 300 課題、6,000 人・日に達している。当施設の実施する全国共同利用により、高温超伝導体の研究、フラストレートした磁性体や重い電子系、
低次元磁性体等の様々な磁性体の研究をはじめとして、複雑凝縮系の化学物理、高分子やコロイドの構造や相転移、生体物質の高次構造と機能の研究、などハードマテリアルからソフトマテリアルまで含む幅広い物質や材料の基礎研究が中性子散乱を用いて盛んに行われている。また、当施設
では日米協力事業「中性子散乱分野」の実施機関

Since 1961, the ISSP has been playing a central
role in neutron scattering activities in Japan not
only by performing its own research programs
but also by providing a general user program forthe university owned various neutron scattering
spectrometers installed at the research reactor of
JAEA (Tokai). In the JRR-3 reactor (20MW), theuniversity group owns 14 spectrometers, and the
Neutron Science Laboratory (NSL) is conducting thegeneral user program. Under this program, about
300 proposals are submitted every year, and thenumber of visiting users under this program reaches
over 6000 (person-day/year). Major research areas
are solid state physics (strongly correlated electron
systems, high-Tc superconductors, heavy Fermionssystems, low dimensional magnetism, high-pressure
physics, etc.), fundamental physics and neutron beam
optics, structure and phase transitions of polymers,
gels, and colloidal systems, physical chemistry ofcomplex condensed matter, structure and functionsof biological systems, and material sciences. The NSL
also operates the U.S.-Japan cooperative program on
neutron scattering, and supports the development of
the neutron-beam-based material sciences in Japan.

としても活動し、我が国の中性子散乱研究の発展に貢献している。

教

授（施設長）

柴山

充弘

助

教

古府

教

授

吉澤

英樹

助

教

左右田

教

授

山室

修

助

教

准教授

益田

隆嗣

教授（客員）

梅林

泰宏

Professor (Director)
Professor

Mitsuhiro SHIBAYAMA
Hideki YOSHIZAWA

Professor

Osamu YAMAMURO

Associate Professor
Visiting Professor

Takatsugu MASUDA
Yasuhiro UMEBAYASHI

特任研究員

秋葉

宙

稔

特任研究員

根本

文也

藤井

健太

特任研究員

中尾

俊夫

技術専門職員

浅見

俊夫

特任研究員

池田

陽一

技術職員

杉浦

良介

特任研究員

小林

理気

技術職員

川名

大地

専

鬼武

祐二

Research Associate
Research Associate
Research Associate
Technical Associate
Technical Associate
Technical Associate

門

員

麻衣子

Maiko KOFU

Minoru SODA
Kenta FUJII

Toshio ASAMI

Ryosuke SUGIURA

Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher

Daichi KAWANA

Administrative Secretary Yuji ONITAKE

日本原子力研究開発機構 (JAEA) の研究用原子炉 JRR-3 に設置された中性子散乱実験
装置群。８台の実験装置が水平ビーム孔に設置されている。また、この原子炉から２本の熱中性子導管と３本の冷中性子導管が図の左方向に引き出され、隣接するガイドホー
ルにある２４台の中性子ビーム実験装置群に中性子を供給している。

The reactor hall of JRR-3. The eight neutron scattering instruments are attachedto the horizontal beam tubes in the reactor hall. Two thermal and three cold
neutron beams are extracted from the reactor core toward the guide hall locatedto the left and provide neutron beams to 24 instruments in the guide hall.

53
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

Hiroshi AKIBA
Fumiya NEMOTO
Toshio NAKAO
Yohichi IKEDA

Riki KOBAYASHI

中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/shibayama_group.html

柴山研究室

柴山

充弘

Mitsuhiro SHIBAYAMA

Shibayama Group教授

Professor

ソフトマターとは、我々の身の回りの物や生体物質を構成藤井健太

Kenta FUJII

助教

Research AssociateSoft matter undergoes various transitions in response to aslight change of an environmental variable. We investigate therelationship of the structure and dynamics of soft matter, suchas polymer gels, nanoemulsion, and micelles. The aims of ourresearch are systematization of “molecular-bond correlated
systems”. Concurrently, we explore various applications of soft
matter on the basis of the physics of soft matter. Recently, weare developing various types of super-tough gels on the basisof findings on the structure-property relationship unveiled byneutron scattering.
Nano-order structure investigations and studies on dynamics
of soft matter are carried out with state-of-the-art equipments, SANS-U, a small-angle neutron scattering instrument(upgraded in 2010). Other techniques, such as dynamic/static
light scattering, microscopy, mechanical/thermal analyses, andrheological studies, are also employed if necessary. Current
interests cover (1) inhomogeneities in polymer gels, (2) structural characterization and studies on deformation mechanismsof high-performance polymer gels, (3) rheo-SANS of nanoemulsion and micelles, and (4) development of ion-gel and structural
analyses.

する「柔らかい」物質・材料のことである。磁性体や超伝導物質などのハードマターでは超高圧や極低温という極限環
境において特異的な物性を示すのに対し、ソフトマターでは
常温・常圧付近で興味深い物性を示し、多様な機能を果たす。我々の研究室ではソフトマターの本質である—分子結合相関系—の学問的体系化を目指している。最近では、ゲルの相分離・相転移、不均一性の研究などのほか、驚異的な力学物性をもつさまざまな高強力ゲルの開発と構造解析・物性研究、流動場におけるミセルの物性と構造相関、イオンゲルの開発と構造解析・物性評価などを行っている。
世界有数の二次元位置測定小角中性子散乱 SANS-U を中心に、静的動的光散乱装置 (SLS/DLD ALV-5000)、力
学・熱物性測定装置、レオメーターなどを用いて、ソフトマ
ターのナノオーダーの構造解析、ナノ秒から数千秒までのダ
イナミクスをカバーした幅広い研究を展開している。

強靱な力学的性質をもつ Tetra-PEG ゲル。破断することなく調製
膨潤状態 ( 下図 ) から乾燥状態（左上）、延伸状態（右上）、再膨潤状態（下図）へと可逆的に変化する。

Tetra-PEG gels having tough mechanical properties. Reversible transformation from as-prepared/swollen state (bottom)
to dried state (upper left), stretched state (upper right), andre-swollen state (bottom).

研究テーマ Research Subjects
1.   機能性高分子ゲルの構造とダイナミックス、体積相転移、ゾルーゲル転移
Structure and dynamics, phase separation, and sol-gel transition of functional polymer gels
2. 高強力高分子ゲルの変形メカニズム
Deformation mechanisms of super-tough polymer gels
3. 流動場でのナノエマルションおよびミセルの構造変化
Structural evolution of nanoemulsion and micelles in flow field
4. イオンゲルの開発と構造解析
Development of ion-gel and structural analyses

54
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/yoshizawa_group.html

吉澤研究室

吉澤

英樹

Hideki YOSHIZAWA

Yoshizawa Group教授

Professor

遷移金属酸化物の示す金属・絶縁体転移は、スピン・電Metal-insulator transition in transition-metal oxides has
drawn much attention because such a phenomenon reflectsinterplay among spin, charge, lattice, and orbital degrees of
freedom. Our group has been studying their behavior byneutron scattering technique with use of pulse and steadysource neutron beams, and the triple axis neutron spectrometer owned by the ISSP is shown in the left figure below. The
hole-doping dependences of the incommensurability and thetransition temperature of the stripe ordering for hole concentration x up to x = 0.5 have been observed in the highly-doped
La2-xSrxNiO4 which is one of the isomorphic compounds of theHigh Tc cuprate superconductors. The ordering temperatures ofthe stripe charge as well as spin orderings have the maxima at
x = 1/3, and they decrease beyond x = 1/3. Beyond x=1/2, theNi system gradually becomes metallic and show the insulator tometal transition at x~0.9. Recent pulse neutron studies on Ni
and Co systems revealed that the unusual hour-glass type spin
excitations exist in these 2 dimensional transition metal oxides,
and our group is studying such unusual spin dynamics and theirrelation to the transport properties with using pulse and as well
as reactor-source inelastic neutron spectrometers.

荷・格子・軌道状態などが密接に関連して生じる現象として盛んに研究されてきている。当研究室では、大強度陽子加速器施設 (J-PARC) の加速器や日本原子力研究開発機
構 (JAEA) の研究炉で発生される中性子ビームを用いて中性子散乱と呼ばれる研究手法により、遷移金属酸化物の示
す電荷・軌道秩序や磁性および構造相転移と電気伝導との関連などを系統的に研究している。左下の図は、日本原子力研究開発機構 (JAEA) の研究炉に設置された物性研究
所の中性子分光器の 1 台である。中性子散乱実験では、このような分光器を使用して物質の非弾性散乱スペクトル等を測定する。右下の図は、高温超伝導銅酸化物の一つである La2-x Sr xCuO4 と同型の結晶構造を持つ La2-x Sr x NiO4系において観測されるストライプ秩序のドープ濃度依存性を

x=1/2 までの高ドープ領域まで測定した結果得られたストラ
イプ秩序の形成温度とストライプ秩序のストライプの間隔の
ホール濃度依存性を示したものである。ストライプ秩序の形
成温度は x=1/3 で極大を示したあと減少に転ずる。また、
x=1/2 以上のさらに高ドープ濃度領域では、次第に電気抵抗が減少し x~0.9 付近で絶縁体―金属転移を示す。最近のパルス中性子を用いたスピンダイナミクスの研究によれば、
Ni や Co の 2 次元層状酸化物においても線形スピン波理論では解釈のつかない特異な砂時計型のスピン励起スペク
トルが観測されており、そのような異常なスピンダイナミクスと輸送現象、低次元性の関連を中性子非弾性散乱実験により研究している。

高温超伝導を示す銅酸化物の一つである La2-xSrxCuO4 と同型の結晶構造を持つ La2-xSrxNiO4 の系において観測されたストライプ秩序のドー
プ濃度依存性。ストライプ秩序の転移温度と付随した磁気秩序の転移温度は x=1/3 で極大を示したあと減少に転ずる。またストライプ
秩序の周期は x=1/2 までドープ濃度と近似的に線形な関係をしめすが、詳細に見てやると x=1/3 の前後で特徴的なずれを示し
x=1/3 の濃度の特殊性を際だたせている。この特異な振舞いは、ストライプ内のキャリアー濃度の変化と関係があることがホール効果の測定結果から示唆されている。

日本原子力研究開発機構（JAEA) の研究炉 JRR-3 に設置された物性研究所の 3 軸型中性子分光器。

Triple-axis spectrometer installed at the JRR-3 in
the Japan Atomic Energy Agency, Tokai, Ibaraki.

Doping dependence of the stripe ordering in highlydoped La2-xSrxNiO4, which is an isomorphic compoundsof one of High Tc cuprate superconductors La2-xSrxCuO4.
Unlike the expectation from the previous studies, the transition temperatures of the stripe charge and spin orderings
exhibit the maximums at x = 1/3, and decreases above x= 1/3. The periodicity of the stripe order is approximately
linear in x, but levels off beyond x=1/2. The system gradually becomes metallic and shows the insulator to metaltransition near x~0.9.

研究テーマ Research Subjects
1.   遷移金属酸化物が示す金属・絶縁体転移や、その際に出現する磁気秩序・電荷秩序・軌道秩序などの中性子散乱による研究
Neutron scattering study of metal-insulator transition, magnetic ordering, charge/orbital orderings in transition-metal oxides
2. 中心対称性の欠損した超伝導体における磁気秩序とスピンダイナミクスの研究
Neutron scattering study of spin sturucture and dynamics in noncentrosymmetric magnetic superconductors

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Neutron Science Laboratory
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山室研究室

山室

修

Osamu YAMAMURO

Yamamuro Group教授

Professor

本研究室では複雑凝縮系の化学物理を研究している。現

古府

麻衣子

Maiko KOFU

助教

Research Associate

We are studying chemical physics of complex condensed
matters, especially glasses and supercooled liquids, water andrelated materials, ionic liquids, hydrogen storage solids andsingle molecule magnets (SMMs). Glass transition is a mysterious phenomenon in which liquids solidify without structuralchange. This is one of big and long-standing issues in physics.
Water, which is the most familiar material for us, exhibits various
unique phenomena caused by hydrogen bonds. Ionic liquids
have many interesting properties originating from competing
electrostatic and van der Waals interactions. Hydrogen in solids
exhibits classical and/or quantum (tunneling) diffusion dependently on potential energy surfaces. SMMs are significant not
only for applications but also for basic physical properties suchas quantum effects on magnetization reversal. These substances
are investigated from neutron scattering, x-ray diffraction, heat
capacity, and dielectric measurements. Our aim is to find simple(?) rules involved in complex systems from the three different
points of view, i.e., structure, dynamics, and thermodynamic.

在の主な対象は、ガラス・過冷却液体、水およびその関連
物質、イオン液体、水素吸蔵固体、単分子磁石である。ガラス転移は液体が構造変化を起こさずに固化する不思議な現象であり、物性物理学の長年の大問題の一つである。水は最も身近な物質の一つであるが、水素結合が織りなす種々の特異物性を示す。イオン液体では、
静電力とファンデルワー
ルス力の競合から、様々な新しい物性が現れる。固体中の水素は、ポテンシャル面によって古典拡散と量子（トンネル）
拡散を起こす。単分子磁石は高密度磁気記録媒体などの応用面だけでなく、磁化反転の量子効果など基礎物性面でも興味深い。これらの物質に対して、中性子散乱、Ｘ線回折、熱容量、誘電緩和などを測定し、構造・ダイナミクス・熱力
学の３視点から、複雑な物質に内在する単純（？）な法則を明らかにすることを目指している。

希土類単分子磁石の中性子非弾性散乱スペクトル。1.7 meV と 12.3 meV の磁気励起は、それぞれ Tb-Cu イオン間の交換相互作用と Tb イオンの一軸異方性に起因する。

低温蒸着法で作成したプロペンガラスの熱容量。巨大な熱容量ジャンプを伴うガラス転移と顕著なアニール効果を示すボゾンピークが現れた。

Heat capacity of glassy propene prepared by low-temperature vapor-deposition. A glass transition with a giant heat capacity jump and a boson peakwith a pronounced annealing effect appeared.

Inelastic neutron scattering spectra of a rare-earth based molecule magnet.
The magnetic excitations at 1.7 meV and 12.3 meV are originated in the
Tb-Cu exchange coupling and uniaxial anisotropy of Tb ions, respectively.

研究テーマ Research Subjects

1.   ガラス転移、ボゾンピークなどの不規則凝縮系のダイナミクス
Dynamics of disordered condensed systems, such as glass transitions and boson peaks
2. 水および関連物質（含水多孔性結晶など）の構造とダイナミクス
Structure and dynamics of water and related materials such as hydrated porous crystals
3. 常温イオン液体の熱力学的性質とダイナミクス
Thermal and dynamical properties of room-temperature ionic liquids
4. 水素吸蔵固体の熱力学的性質とダイナミクス
Thermal and dynamical properties of hydrogen storage solids
5 単分子磁石のスピンダイナミクス
Spin dynamics of single molecule magnets

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Neutron Science Laboratory
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益田研究室

益田

隆嗣

Takatsugu MASUDA

Masuda Group

准教授

Associate Professor

本研究室では、低次元スピン系、フラストレーション系、

左右田稔

Minoru SODA

助教

Research Associate

Quantum novel phenomena enhanced in low dimensional
spin systems, frustration systems, spin clusters, etc are studied by
combination of material synthesis, bulk property measurements,
and neutron scattering in our group. While in classical systems
spins culminate in long range order upon cooling, low dimensionality and quantum effect disturb the ordered state. Geometrical frustration induces multidegenerated ground state that
leads to quite sensitive to external perturbation. Consequently
various types of spin liquid including RVB and TomonagaLuttinger liquid, exotic ordered states accompanying spin liquidlike behavior, spin disordered state exhibiting hidden order, etc.
are achieved. We synthesize magnetic materials that realize thesenovel states and measure the magnetic susceptibility and heat
capacity. Furthermore taking advantage of our own beam lines
in high flux neutron source, we identify the magnetic structureby neutron diffraction and we directly probe the microscopic
dynamics in magnetic materials by inelastic neutron scattering
technique. Our goal is to reveal nature of novel quantum state
by measuring static and dynamical structure of magnets.

マルチフェロイクスなど、量子効果の強い磁性体における新しい状態の実験的研究を行っている。古典的なスピン系では、エントロピーを増大させるために低温で秩序化するが、低次元性や量子性はこれを阻害する。またフラストレーショ
ンは多縮退度の基底状態をもたらすため、格子歪などの小さな摂動に非常に敏感な系もたらす。これらの結果、RVB,
朝永流体などのスピン液体や、秩序は存在するもののスピ
ン液体的性質が色濃く残った状態、さらにはスピン多極子など隠れた秩序が存在するスピン無秩序状態が出現する。
我々は、これら新規量子状態を実現する物質を合成し、磁化・比熱などの測定を行っている。さらに、大強度中性子源にビームラインを有している利点を生かし、磁気構造決定に不可欠な中性子回折と、μeV ～ meV の物質内部のダイナミク
スを直接的にプローブする中性子非弾性散乱を用いて、新規磁性体の静的および動的構造を明らかにする研究を推進している。図は、
マルチフェロイクス物質において、アンチフェ
ロネマティック相互作用が存在していることを、中性子実験と磁化測定から明らかにした例である。

a、マルチフェロイクス性を示す２次元反強磁性体 Ba2CoGe2O7 の結晶構造。b、Ba2CoGe2O7 のスピン双極子、ネマティックオペレータ OXY、および電気分極秩序 . 赤い矢印がスピン双極子、円が電気分極、クローバーがネマティックオペレータを表す。c、中性子散乱スペクトル。0.1meVの異方性ギャップはアンチフェロネマティック相互作用の存在により説明される。d、磁化率 dM/dH の角度依存性の実験データおよび計算結果 . アンチフェロネマティック相互作用を考慮した計算と実験結果はコン
システントである。

a, Crystal structure of Ba 2 CoGe 2 O 7 . b, Structures of spin
dipoles, spin nematic operator OXY , and electric polarizations in
Ba2CoGe2O7. Red arrows are spin dipoles and open circles withcrosses and small filled circles indicate the directions of electric
polarization calculated by using the relation between spin nematic
operator and electric polarization. Two-tone clovers are nematic
operators. c, Inelastic neutron scattering spectrum. Anisotropy gapof 0.1 meV is explained by antiferro-nematic interaction. d, Angular dependence of magnetic susceptibility dM/dH. Calculation
including antiferro-nematic interaction and experimental data areconsistent.

研究テーマ Research Subjects
1.   量子磁性体及びフラストレート磁性体の磁気構造と磁気励起
Magnetic structure and excitations in frustrated magnets and quantum magnets
2. マルチフェロイクス
multiferroics
3. 酸素超結晶の磁気励起
Magnetic excitation in supercrystal of oxygen molecule in nanoporous metal complex

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中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory

梅林研究室

梅林

泰宏

Yasuhiro UMEBAYASHI

Umebayashi Group

客員教授

Visiting Professor

近年、イオン液体と呼ばれる新しい液体が注目されていDuring the last decade, room-temperature ionic liquids haveattracted much attention. Ionic liquids, which are defined as
salts consisted solely of ions showing a melting point below
100 ºC, have favorable properties for the environmental andbiological systems due to their negligible vapor pressure. Ionic
liquids have bulky organic cation, thus it can be said that ionicliquids are new molten salts in which the hydrophobic property
is introduced. Introduction of the hydrophobic property leads
to novel applications of molten salts as enzyme and/or chemical
reaction field and separation/extraction media.
From the viewpoint of the ubiquitous power source development, ionic liquids are strongly expected as electrolytes for theelectrochemical devices. On the other hands, ionic conduction
in solution is an evergreen subject; the relationship between
ion solvation structure and ionic conductivity is still unclear
at the present stage. Exploring new ionic liquids and novel ion
gels with ionic liquids, we are studying to reveal the structureionics relationship with our newly developed structure analysis
technique by combining neutron/X-ray scattering experiments
and molecular simulations. Recently, we found new compounds,
pseudo-ionic liquids, showing super-protonic conduction
specific to ionic liquids. Currently, we are performing structure
analyses with strategically exploring analogues.

る。イオン液体は、イオンのみからなる融点 100 ℃以下の物質群であり、蒸気圧が無視できるほど小さく、環境や生体に優しい物性を持つ。一般に、イオン液体は嵩高い有機物陽イオンからなり、従来の無機溶融塩に疎水性を導入したといえる。疎水性の導入は有機化合物の溶解性を高め、酵素反応や化学反応の反応場や分離・精製メディアなど溶融塩の応用範囲を格段に拡大した。
ユビキタス電源の点から、イオン液体は電解質材料への応用が強く期待されている。溶液中のイオン伝導は、古くて新しい研究課題であり、イオンの溶媒和構造とイオン伝導性の相関は未だ明確とは言えない。われわれは、新規イオ
ン液体およびそのポリマーとの混合物である新規イオンゲルを探索しつつ、中性子・X 線散乱実験と分子シミュレーショ
ンを組み合わせる新たな液体構造解析法を独自に確立し、構造－イオニクスの相関解明に取り組んでいる。最近、イオン液体に特異的な超プロトン伝導を示す物質を見出した。
現在、構造解析を精力的に進めるとともに、類縁体化合物を重点に探索を進めている。

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国際超強磁場科学研究施設
International MegaGauss Science Laboratory
当施設では、パルスマグネットによって強力な磁場を発生し、様々な物質（半導体、磁性体、金属、絶縁体など）の性質を変化させてその電子状態を調べている。また、極限的な強磁場を用いた新物質相の探索も行っている。非破壊的に発生する磁場は 80 テスラ程度まで、破壊的な手法（一巻コ
イル法および電磁濃縮法）では 730 テスラまでが発生可能である。非破壊パルスマグネットは、精密な物性計測（電気伝導、光学、磁化測定など）、
他の極限物理環境（高圧、低温）と組み合わせた実験、また国内外の強い磁場を必要とする物性科学の研究に幅広く利用されている。世界最大の直流発電機（210 メガジュール ) を用いた超ロングパ
ルス（１～ 10 秒程度）や非破壊 100 テスラ磁場発生の開発も強力に推進している。他方、破壊型装置では、100 テスラ以上での超強磁場という量
子極限状態での新しい物性を探索する研究を行っており、電磁濃縮法による 1000 テスラの発生に向けた開発も進行中である。

教授（施設長）嶽山教

授The aim of this laboratory is to study the physicalproperties of matter (such as semiconductors,
magnetic materials, metals, insulators) under ultrahigh magnetic field conditions. Such a high magnetic
field is also used for realizing the new material phaseand functions. Our pulse magnets can generate up to
80 Tesla by non-destructive way, and up to 730 Teslaby destructive (the single turn coil and the electromagnetic flux compression) methods. The former
serves for the physical precision measurements (theelectro-conductance, the optics, and the magnetization). The multiple extreme physical conditions
combining the strong magnetic field with ultra-low
temperature and ultra-high pressure are also available,
and are open for domestic as well as for international
scientists. The magnet technologies are intensively
devoted to developments for the quasi-steady longpulse magnet (an order of 1-10 sec) energized by theworld largest DC generator (210 MJ), and also toa 100 Tesla class nondestructive magnet. Whereas,
the explosive pulse magnets capable of generatingover 100 T are oriented for new horizons in materialscience under such extreme quantum limit conditions. Development for 1000 T-generation by meansof the electro-magnetic flux compression method is
also our mission.

正二郎

助

教

近藤

晃弘

技術専門職員

川口

孝志

金道

浩一

助

教

中村

大輔

技術専門職員

澤部

博信

准教授

徳永

将史

助

教

三宅

厚志

技術専門職員

松尾

晶

准教授

松田

康弘

助

教

池田

暁彦

学術支援専門職員

中澤

徳郎

准教授 *

長田

俊人

特任助教

小濱

芳允

技術補佐員

大矢

孝一

特任研究員

赤木

暢

特任研究員

坂井

義和

宮田

敦彦

Professor (Director) Shojiro TAKEYAMA
Professor

Koichi KINDO

Associate Professor Masashi TOKUNAGA
Associate Professor Yasuhiro MATSUDA
Associate Professor Toshihito OSADA

Research Associate
Research Associate
Research Associate
Research Associate

Akihiro KONDO
Daisuke NAKAMURA
Atsushi MIHYAKE
Akihiko IKEDA

Project Research Associate Yoshimitsu KOHAMA* 極限環境物性研究部門と併任 / concurrent with Division of Physics in Extreme Conditions

Technical Associate
Technical Associate
Technical Associate
Technical Associate
Technical Staff
Project Researcher

世界最大のフライホイール付き直流発電機の外観 Project Researcher
写真。回転の運動としてエネルギーを蓄積すること が 出 来、 最 大 460rpm で 回 転 さ せ た 時 に 取 り 特任研究員
出せるエネルギーが 210MJ である。最大出力は Project Researcher
51.3MW にも達し、その内訳は最大電圧が 2.7kV、 特任研究員
最大電流が 19kA となっている。この発電機を用い Project Researcher
ることで、パルス幅が約１秒間となる 60T の磁場を発生する計画である。

Koushi KAWAGUCHI
Hironobu SAWABE
Akira MATSUOTokurou NAKAZAWA
Kouichi OYA

Mitsuru AKAKI
Yoshikazu SAKAI
Atsuhiko MIYATA

周

偉航

Weihang ZHOU

A picture of the largest flywheel DC generator. This generator can supply the maximum
energy of 210 MJ at the rotation speed of 460 rpm. The maximum output is 51.3 MW,
which allows us the maximum voltage of 2.7 kV and the maximum current of 19 kA. A 60
T class long pulsed field with duration of about 1 sec. is planned by use of this generator.

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国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory
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嶽山研究室

嶽山
教授

Professor

１００テスラ以上の超強磁場発生技術開発とそのような極の発生方法として、電磁エネルギーを利用して磁束濃縮を行う「電磁濃縮法」と一巻き銅コイルに高速大電流を投入して超強磁場を発生する「一巻きコイル法」を採用している。
「電磁濃縮法」では、すでに室内世界最高磁場発生 730 テスラを実現しているが、 更に高い磁場発生とより精度と信頼度を高めた物性計測を目指した研究開発を進めている。
「一巻
きコイル法」では、発生磁場の方向により、横および縦型をそれぞれ有し、横型は主にレーザーを用いた磁気光学測定に、縦型では極低温容器と組み合わせた低温磁化測定、光ファイバーを利用した磁気光学測定に用いている。
「一巻きコイル法」では再現性と高い測定精度が得られ、およそ 300
テスラまで物性実験を行っている。当研究室では、このような超強磁場量子極限環境下で、カーボンナノチューブ、グラフェンや半導体ナノ構造での超強磁場磁気光学に電子状態の解明、超伝導体の臨界磁場、フラストレート量子スピン磁性体などの超強磁場磁化過程の解明などを進めている。

Optical absorption spectra of single-wall carbon nanotubes of the (6,5) chirality specificallyselected by means of “single-surfactant multicolumn gel chromatography method”. The inset is aphoto of the SWNT/PVA film with high degree of
SWNT alignment.

中村大輔

Daisuke NAKAMURA

助教

Research Associate

We are engaged in development for generating ultra-highmagnetic fields above 100 T, and pursue the solid-state science
realized under such an extreme condition. We employ two
methods for the ultra-high magnetic field generation, one is theelectro-magnetic flux compression (EMFC) and the other is the
single-turn coil (STC) method. We have established a new typeof coil for the EMFC, and currently the maximum magnetic field
is 730 T. This value is the highest achieved thus far in an indoor
setting in the world. Further development is underway forachieving much higher fields, more precise and reliable measurements for the solid-state physics. The horizontal and vertical(H- and V-) STCs are used for more precise measurements up to
300 T, respectively, in accordance with their magnetic field axes.
The H-STC is mainly used for magneto-optical measurements
by use of laser optics, whilst the V-STC is more suitable for the
study of low-temperature magnetization in a cryogenic bath.
We are conducting the studies on magneto-optics of carbon
nano-materials or of semiconductor nano-structures as wellas on the critical magnetic fields in superconducting materials
and on the high-field magnetization processes of the magnetic
materials with highly frustrated quantum spin systems.

限環境下で発現する物性の探索的研究を行っている。磁場「多重カラムクロマトグラフィー法」でカイラリティ(6,5) のみに分離選別された単一カイラリティ単層
カーボンナノチューブの光吸収スペクトル。挿絵：高い配向率を達成した延伸配向ポリマー膜。

正二郎

Shojiro TAKEYAMA

Takeyama Group超強磁場磁気光学測定に用いた横型一巻きコイル超強磁場発生装置。6 µsのパルス時間幅で 300 T までの超強磁場発生が可能。

Sketch of the horizontal type single-turn coil ultra-high magnetic
field generation system, capable ofgenerating 300 T with a pulse formof 6 µs.

同一試料を用いて、第 1 サブバンド間遷移 (E11) 及び 第 2 サブバンド間遷移 (E22) でのゼロフォノン励起子線の磁気光学スペクトルに見られるアハラノフ • ボーム分裂の様子を 190 T 近くまで明確にとらえた。これによりバンド端での明励起子と暗励起子のエネルギー準位
が第１、２サブバンドでは逆転していることが実証された。

The effect of a peculiar excitonic structure was found to manifest itself in distinctive Aharonov-Bohm splitting in ultrahigh magnetic fields up to190 T. The zero-momentum dark
singlet exciton lies below the bright exciton for the first subband transitions E11, while forthe second subband transitions E22, the relative ordering was found to be opposite.

研究テーマ Research Subjects

1.   破壊型超強磁場発生と物性計測技術開発
Technical developments for destructive ultra-high magnetic field magnets and for solid-state physics measurements
2. 超強磁場磁気光学効果
Magneto-optics in ultra-high magnetic fields
3. 超強磁場磁化過程、超伝導体の臨界磁場
Magnetization processes of magnetic materials and the critical magnetic field in superconducting materials in ultra-high magnetic fields

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International MegaGauss Science Laboratory
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labs/kindo_group.html

金道研究室

金道

浩一

Koichi KINDO

教授

Kindo Group

Professor

当施設に設置されたコンデンサー電源およびフライホイー

近藤晃弘

Akihiro KONDO

助教

Research Associate

小濱芳允

Yoshimitsu KOHAMA

特任助教

Project Research Associate

We carry out precise measurements under non-destructive
pulsed high magnetic fields that are generated by capacitor
banks and flywheel DC generator installed at the facility. Various
magnets have been developed at user’s requests. Up to now,available field conditions for users are as follows.
1. Short pulse magnet: Pulse duration 5 ms,
maximum field 75 T
2. Mid pulse magnet: Pulse duration 30 ms,
maximum field 65 T
Short pulse magnet is used mainly for magnetization measurements on insulating materials and Mid pulse magnet is used forvarious measurements on metallic materials. Our magnet has
been breaking the world record of non-destructive mono-coilfield and we continue to develop a new magnet aiming at the
new world record of 100 T. We have installed the flywheel DC
generator on May 2008. The generator enables us to generate
longer pulsed field with the duration of 1-10 seconds. The Long
pulsed fields can provide much better conditions for precise
measurements that had been thought to be difficult before.

ル付き直流発電機を用いて、非破壊で強磁場を発生し、その磁場下で精密な物性測定を行う。様々な用途に応じて、特殊なマグネットの開発を行っており、現在、ユーザーが利用可能な磁場条件は以下の二種類である。
①ショートパルスマグネット：パルス幅 5 ミリ秒、
   最大磁場 75 テスラ②ミッドパルスマグネット：パルス幅 30 ミリ秒、
   最大磁場 65 テスラ
ショートパルスマグネットは主に絶縁体の磁化測定などに用いられ、ミッドパルスマグネットは金属的な試料の測定に用いられている。当研究室で製作されたマグネットは非破壊パ
ルス強磁場（単パルス）の世界記録を更新しており、現在も100 テスラの発生を目指した開発を行っている。平成 20 年
5 月より世界最大のフライホイール付き直流発電機の運転が始まり、これを電源として用いることでパルス幅が 1 〜 10 秒の磁場発生が可能となる。これまで時間の制約で不可能と考えられていた測定にも強磁場を提供することができ、より精密な物性測定に向けてのロングパルスマグネットの開発も進行中である。

三角格子反強磁性体 Ba3CoSb2O9の磁化過程。量子効果による磁化
プラトーを初めて実験的に観測した。

Mag ne t i z at i on pro c e ss i ntriangular-lattice Heisenberg
antiferromagnet Ba3CoSb2O9.
This is the first observation of
the magnetization plateau due
to quantum effect.

ショートパルスマグネットの磁場波形。非破壊単パルスでの 85T は世界最高記録。このマグネットを 75T の測定用としてユーザーに提供している。

Time dependence of magnetic field for Short pulse magnet. The
maximum field of 85T is the highest record for mono-coil field.
This magnet is used for the 75T-measurements as a user’s coil.

研究テーマ Research Subjects
1.   量子スピン系物質の磁性研究
Study on magnetism of quantum spin systems

2. 強相関伝導物質の磁性と伝導の研究
Study on magnetism and conductivity of strongly correlated electron systems
3. 非破壊 100 テスラマグネットの開発
Development of non-destructive 100 T-magnet
4. 超ロングパルスマグネットの開発
Development of ultra-long pulse magnet

61
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国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/tokunaga_group.html

徳永研究室

徳永

将史

Masashi TOKUNAGA

Tokunaga Group

准教授

Associate Professor

スピン自由度が電荷、軌道、格子の自由度と結合した系

三宅厚志

Atsushi MIYAKE

助教

Research Associate

効果などを研究している。

The crossed-coupling among spin, charge, orbital, and lattice
degrees of freedom causes changes in various physical properties
in magnetic fields. We study novel physical phenomena in thesecross-correlated materials with utilizing the world highest classof pulsed magnetic fields. To capture the essential aspects ofthe composite phase transitions, we have been developed many
experimental probes that can detect the instantaneous changesof various physical properties. In particular, our high-speed
polarizing microscope system provides us with unique opportunity to visualize the changes in crystallographic symmetry inpulsed high magnetic fields. With utilizing these special instruments, we are studying on magnetoelectric effects in ferroelectric magnets, field-induced melting of spin/orbital orderin a parent compound of the iron-based superconductors, andmartensitic transformation in magnetic shape-recovery alloys.

35T までのパルス磁場中で偏光顕微鏡観察が可能な高速イメージングシステム。
マグネットと試料はヘリウム冷凍機で冷却して使用する。

鉄系超伝導体の母物質である Fe1+yTe1-xSx のスピン軌道相図。挿入図は軌道秩序／無秩序状態の偏光顕微鏡像。

The high-speed imaging system that can take polarizing microscope images
in pulsed fields up to 35 T. The magnet and the sample are cooled downusing the closed-cycle cryocooler.

Spin and orbital phase diagram of Fe1+yTe1-xSx, which is a parent compoundof the iron-based superconductors. The insets show polarizing microscope
images in the orbital-ordered/disordered phases.

に磁場を印加すると磁化以外にも様々な物理量が変化する。
我々は世界最高峰の強磁場実験設備を用いて、この交差相
関効果で起こる様々な新しい物理現象を研究している。複数の秩序変数が絡み合って変化する物理現象を直接的に解明するため、我々は強磁場下における様々な物理量の瞬間計測手法を開発している。特にパルス磁場中の高速偏光顕微鏡観察システムは世界唯一の装置であり、強磁場下における物質の対称性の変化を検出する手法として威力を発揮している。これらの実験環境を使い、磁性強誘電体における電気磁気効果、鉄系超伝導体母物質におけるスピン軌道秩
序の磁場融解、磁性形状記憶合金における負の磁気熱量研究テーマ Research Subjects
1.   マルチフェロイック物質の磁場誘起相転移
Field-induced transitions in multiferroic materials
2. 高温超伝導体の強磁場物性
High-field studies on high temperature superconductors
3. パルス強磁場下における高速偏光顕微鏡観察
High-speed polarizing microscope imaging in pulsed-high magnetic fields
4. 磁性形状記憶合金の磁場誘起相転移
Field-induced transitions in magnetic shape-memory alloys

62
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/y._matsuda_group.html

松田康弘研究室松田康弘

Yasuhiro MATSUDA

Y. Matsuda Group

准教授

Associate Professor

本研究室では嶽山研究室と連携し、磁場誘起相転移や

池田暁彦

Akihiko IKEDA

助教

Research Associate

We have been studying the electronic and magnetic properties of the matter in ultra-high magnetic fields exceeding 100 T
in collaboration with Takeyama Group. Magnetic-field-induced
phase transitions and cross over phenomena in strongly correlated systems are the main subjects.
Magnetic field can precisely control the electronic states
through the Zeeman effect and Landau quantization. In ISSP, a
700-Tesla magnetic field is generated by the electro-magnetic
flux compression method. Since the Zeeman energy in such ahigh field is larger than the energy corresponding to a room
temperature, a significant field effect is expected. Specifically,
the following subjects are studied: (1) Quest of magnetic fieldinduced phase transitions of solid oxygen, (2) Magnetic fieldinduced insulator–metal transition, (3) Magnetization processof quantum spin systems, and (4) Electronic states of heavy
fermions in high magnetic fields. We also carry out the X-ray
magneto-spectroscopy in pulsed high magnetic fields usingsynchrotron X-rays at the SPring-8 and KEK-PF. Elementand shell-selective X-ray magneto-spectroscopy is expected touncover microscopic mechanisms of the magnetic-field-induced
phenomena.

クロスオーバー現象を中心に、100 テスラを超える超強磁場領域での固体の電子・磁気物性の研究を行っている。物性研究所の電磁濃縮法は 700 テスラ級の超強磁場発生が可能であり、その際のゼーマンエネルギーは温度換算で室温を遙かに超えるため、多くの物質で顕著な磁場効果が期待できる。具体的には、(1) 固体酸素の磁場誘起相転移の探索、(2) 磁場誘起絶縁体 - 金属転移、(3) 低次元量子ス
ピン系の強磁場磁化過程、(4) 重い電子系の磁場中電子状態、などの研究を行っている。また、SPring-8 や KEK-PF
において非破壊型 50 テスラ級パルス強磁場を用いた X 線
吸収分光や X 線磁気円二色性分光の研究も行っており、そこからは微視的な視点から磁場誘起現象の理解が得られると期待できる。

固体酸素α相の磁気光吸収スペクトル。上図は磁場波形。

Magneto-optical absorption spectra in solid oxygen α phase.

2 次元直交ダイマー系 SrCu2(BO3)2 の超強磁場磁化過程

Ultra-high magnetic field magnetization process in a
2D orthogonal spin dimer system SrCu2(BO3)2.

研究テーマ Research Subjects
1.   固体酸素の磁場誘起相転移の探索
Quest of magnetic field-induced phase transitions of solid oxygen
2. 磁場誘起絶縁体 - 金属転移
Magnetic field-induced insulator–metal transition
3. 低次元量子スピン系の強磁場磁化過程
Magnetization process of quantum spin systems
4. 重い電子系の磁場中電子状態
Electronic states of heavy fermions in high magnetic fields

63
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

計算物質科学研究センター
Center of Computational Materials Science
京コンピュータに代表される近年のコンピュータ

As symbolized by the K-computer, massively
parallel computation is actively used for solving
problems in materials science in recent years. In
fact, computer-aided science has been providing
answers to many problems ranging from the mostfundamental ones, such as critical phenomena inquantum magnets, supercondicutors, and superfluids,
to the ones with direct industrial applications, suchas semiconductor devices and electrode chemical
reactions in batteries. Due to the recent hardware
trends, it is now crucial to develop a method forbreaking up our computational task and distributeit to many computing units. In order to solve thisproblem in an organized way, we coordinate theuse of the computational resources available to ourcommunity, including "K-computer" and ISSP supercomputers. We also support the activities of CMSI,
an organization of the materials science community.
In particular, we operate the web site, MateriApps,
which offers easy access to various existing codes inmaterials science as well as cooperative code-development environments. In addition, we have started
to find ways to lead activities in fundamental sciencestudy to solutions to problems with more direct social
impacts such as substitutions of rear elements.

ハードウェアの発展にともなって、大規模数値計
算による物質科学へのアプローチが盛んである。
コンピュータを利用した精密な物性予測によって、磁性体・超伝導・超流動における量子臨界現象など物性物理学の基礎的な問題から、半導体デバ
イス設計や燃料電池における電極 反応など近い
将来産業応用に結びつくことが期待される応用問
題に至るまで、広い範囲において重要な成果が挙がっている。近年のハードウェアの多階層化・並列化により、プログラマには多くのコアに効果的に計算を分業させる工夫が必要であり、このことが計算物質科学研究における挑戦課題となっている。本センターでは、「京」や、物性研究所共同
利用スパコンを始めとする様々な計算資源を活用して、この課題に組織的に取り組んでいる。そのために、計算物質科学コミュニティの組織である
計算物質科学イニシアティブ（CMSI）の活動を支援し、コミュニティソフトウェア開発・普及のためのサイト MateriApps の開発・運用を開始した。
また、こうした大規模並列計算を希少元素の代替や有効活用という社会的問題解決へとつなげる試みも開始された。
教 授*

高田

康民

助

教 **

芝

教 授（副センター長）
**

川島

直輝

助

教*

野口

教 授（センター長）***

常行

真司

助

教 **

特任教授

藤堂

眞治

助

特任教授

赤井

久純

助

准教授 *

杉野

修

学術支援専門職員 古宇田

野口博司

Professor

Yasutami TAKADA  

Professor (Deputy Director) Naoki KAWASHIMA
Professor (Director)
Project Professor
Project Professor
Associate Professor

准教授 **

Associate Professor

Shinji TSUNEYUKI
Synge TODO

Hisazumi AKAI

Osamu SUGINO
Hiroshi NOGUCHI

隼人

特任研究員

大久保

良史

特任研究員

郭

渡辺

宙志

特任研究員

河野

貴久

教 **

森田

悟史

特任研究員

坂下

達哉

教 **

笠松

秀輔

特任研究員

正木

晶子

光

特任研究員

趙 滙海

学術支援専門職員 三浦

淳子

特任研究員

吉澤

学術支援専門職員 早川

雅代

特任研究員

五十嵐

特任研究員

ボネット ニセフォール アーサー フランソワ

特任研究員

チュオン ヴィン チュオン ズイ

Research Associate Hayato SHIBA
Research Associate Yoshifumi NOGUCHI
Research Associate Hiroshi WATANABE
Research Associate Satoshi MORITA
Research Associate Shusuke KASAMATSU
Technical Associate Hikaru KOUTA

Technical Associate Atsuko MIURA

Technical Associate Masayo HAYAKAWA

毅

Project Researcher Tsuyoshi OKUBO

志新Project Researcher Zhixin GUO

Project Researcher Takahisa KOUNO
Project Researcher Tatsuya SAKASHITA
Project Researcher Akiko MASAKI
Project Researcher Hui-Hai ZHAO

香奈子

Project Researcher Kanako YOSHIZAWA亮

Project Researcher Ryo IGARASHI

Project Researcher Nicephore Arthur Francois BONNET  * 物性理論研究部門と併任 /concurrent with Division of Condenced Matter Theory** 物質設計評価施設と併任 /concurrent with Materials Design and Characterization Laboratory*** 理学系研究科物理学専攻と兼任 / concurrent with Physics Department, Graduate School of Science

Project Researcher Duy TRUONG VINH TRUONG

64
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

計算物質科学研究センター

Center of Computational Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/todo_group.html

藤堂研究室

藤堂 眞治

Synge TODO

Todo Group

特任教授

Project Professor

量子モンテカルロ法などの計算物理学の手法を用いて、でいる。

We study novel order states and quantum-phase-transitions,which are looked at the quantum spin system etc., by using thetechnique of computational physics, such as the quantum Monte
Carlo method. The effect of quantum fluctuations is pronounced
especially in line-shaped or thin-film magnets, nano particles,
etc. There, the geometric effect of substance can be quite strong,
and thus spins resonate by quantum fluctuations, and cannotalign with each other. When nonmagnetic impurities are
introduced into this “spin liquid” state, it shows the extremely
different behavior; magnetic long-range order is often induced
contrary to the usual magnets. By using the large-scale computer
simulation, we study such phenomena elicited by competition and coexistence of quantum fluctuations and disorder.
We also study the simulation algorithms, which fully demonstrate the capability of the latest supercomputers including the
K-computer, and develop open source software.

不純物誘起相転移の量子モンテカルロシミュレーション結果。サイト希釈により誘起された磁気モーメントの空間分布を示す。

マルコフ連鎖モンテカルロ法における幾何学的カーネル構成法。我々の新しい方法(BC) では棄却率 ( 赤 ) が完全に零となっている。

The results of quantum Monte Carlo simulation of impurity-induced phasetransition. Spatial distribution of magnetic moments induced by site dilution is shown.

The geometric construction of transition kernel in Markov-chain Monte
Carlo. In our new algorithm (BC), the rejection rate (red boxes) is eliminated completely.

量子スピン系などに見られる新奇な秩序状態と量子相転移現象を研究している。量子ゆらぎの効果は、細い棒状や薄い膜状の磁性体、ナノ微粒子などにおいて特に顕著である。
そこでは、物質の形状効果が特に強く、量子ゆらぎにより
スピン同士が共鳴し、互いに揃うことのできない状態が実現する。この「スピン液体」は、非磁性不純物を混ぜると、逆に長距離磁気秩序が出現するなど、通常の磁性体とは極めて異なった特性を示す。我々は、大規模シミュレーション
により、量子ゆらぎと乱れの競合・共存により生じる物性現象の研究を行っている。また、京コンピュータをはじめとする最先端のコンピュータの能力を十分に発揮する計算手法の研究や、オープンソースソフトウェアの開発にも力を注い

研究テーマ Research Subjects
1.   低次元量子スピン系における量子液体状態
Quantum liquid state in low-dimensional quantum spin systems
2. 次元性、量子ゆらぎ、乱雑さの競合による新奇な量子相
Novel quantum phases created by competition of dimensionality, quantum fluctuations, and disorder
3. 新たなシミュレーション手法の開発
Development of new simulation algorithms
4. シミュレーションソフトウェアの高並列化とライブラリ開発
Parallelization of simulation software and development of libraries

65
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

計算物質科学研究センター

Center of Computational Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/akai_group.html

赤井研究室

赤井 久純

Hisazumi AKAI

Akai Group

特任教授

Project Professor

計算機マテリアルデザインは量子シミュレーションの逆問題

Our main objective is to theoretically produce new functionality materials by means of computational materials design(CMD). In particular, the development of new high-performance permanent magnets is one of our main targets. CMD
aims at to design materials and/or structures on the basis ofquantum mechanics. This corresponds to the inverse problem ofquantum simulation. In general, solving such a problem is very
difficult, but in the case of CMD we can solve this by making
use of the knowledge, which is obtained through quantum
simulations, about underlying mechanisms that realize a specificfeature of materials. In this regards, the developments of new
methods of quantum simulation are also our very important
subjects. Among them are developments of methods of accurate
first-principles electronic structure calculations in general, firstprinciples non-equilibrium Green’s function method, screened
KKR-method that realizes exact order-N calculation for hugesystems, and the methods beyond LDA.

に相当する量子デザイン（量子力学に基づいて、与えられた物性や機能を有する物資・構造を推論すること）によって実行される。このよう問題を解く事は一般に困難であるが、量子デザインの場合、量子シミュレーションを繰り返し、物性発現の機構を計算機実験によって明らかにすることによって解くことができる。計算機マテリアルデザインによる、金属、半導体、金属間化合物をおよびそれらのナノ構造を用いた高機
能材料の理論的開発を研究テーマとしている。特に、高性能永久磁石を創成が重要な課題の一つである。このような量子デザイン、量子シミュレーションにおいては手法の開発も重要な研究課題であり、高精度第一原理計算手法の開発とともに、KKR グリーン関数法に基づいた第一原理非平衡グリーン関数法の開発、オーダー N 計算を実現する遮蔽 KKR 法の開発等を推進している。

遮蔽 KKR 法による銅薄膜の第一原理電子状態計算に要する CPU 時間（シングル
プロセッサー）と膜数関係。オーダー N が実現されていることがわかる。

ZnS に Cr と Fe を固溶させると磁化がゼロであるにもかかわらずハーフメタルになるという特別な磁気状態が実現する。CMD によってデザインされたが、このほ
かにも CrFeS2 等の多くの金属間化合物系で出現が予言されている。

The relation between CPU time (single processor) and the layer number ofa Cu thin layer calculated by the screened-KKR method. Order-N performance is realized.

ZnS doped with Cr and Fe

研究テーマ Research Subjects
1.   第一原理電子状態計算
First-principles electronic structure calculation
2. 計算機マテリアルデザイン
Computational materials design (CMD)
3. KKR グリーン関数法とその応用
KKR Green's function method and its applications
4. 磁性と永久磁石の開発
Magnetism and development of new permanent magnets

66
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

極限コヒーレント光科学研究センター
Laser and Synchrotron Research Center
極限コヒーレント光科学研究（LASOR）センター

Laser and Synchrotron Research (LASOR) Center
develops new lasers with extreme performance ofultra-precise, high intensity and ultra-short pulse
lasers. The cutting edge soft X-ray beamline is also
developed using synchrotron radiation. LASOR
center is responsible for the advanced spectroscopy, such as ultra-high resolution photoemission,
time-resolved, spin-resolved spectroscopy, diffraction, light scattering, imaging, microscopy andfluorescence spectroscopy, by new coherent lightsources based on laser and synchrotron technology
over a wide spectrum range from X-ray to terahertz.
In LASOR center, a variety of materials sciences
for semiconductors, strongly-correlated materials,
molecular materials, surface and interfaces, andbio-materials are studied using advanced light sources
and advanced spectroscopy. The aim of LASOR center
is synthetic science for photon sciences and collaborations with materials science. Most of the research
activities on the development of new lasers with anextreme performance and the application to materialscience are studied in specially designed buildings D
and E with large clean rooms and the isolated floor in
Kashiwa Campus. On the other hand, the experiments
utilizing the synchrotron radiation are performed atbeamline BL07 in SPring-8 (Hyogo).

では、超精密レーザーや極短パルス、大強度レーザーなどの極限的なレーザーを開発すると共に、シンクロトロン放射光を用いた先端的軟 X 線ビー
ムラインを開発している。テラヘルツから真空紫
外線、軟 X 線までの広いエネルギー範囲の極限的な光源を用いて、超高分解能光電子分光、時間分解分光、スピン偏極分光、顕微分光、回折や光散乱、イメージング、発光分光などの新しい
最先端分光計測を開発している。一方、これらの極限的な光源や分光手法を用いて半導体、強相
関物質、有機物質、生体物質、表面、界面などの幅広い物性研究とその共同利用を行っている。
LASOR センターは、先端的な光科学とそれを用いた物質科学との共同研究、共同利用を目指す総合的なセンターである。柏キャンパスにおいては、
大規模なクリーンルームと除振床を設置した先端
分光実験棟（D 棟）及び、真空紫外・軟 X 線レー
ザーの物性研究利用を主目的とした極限光科学棟（E 棟）を有し、光源開発とそれを用いた物性研究を行っている。兵庫県にある SPring-8 においてはシンクロトロン放射光を用いたビームライン
BL07 において軟 X 線分光の研究を行っている。
教

授

Professor

末元徹

Tohru SUEMOTO

教

藤澤

正美

技術専門員

福島

昭子

特任研究員

近藤

猛

敏之

FUJISAWA

Technical Associate Akiko FUKUSHIMA

Project Researcher Takeshi KONDO

教授（センター長）辛Shik SHIN

Research Associate Hiroyuki TAKAKI

助

教

高木

宏之

技術専門職員 金井

輝人

特任研究員

谷内

教

高橋

敏男

助

教

山本

達

技術専門職員 澁谷

孝

特任研究員

陳

教授
（副センター長）* 小森

文夫

助

教

矢治

光一郎

技術専門職員 篠江

憲治

特任研究員

丹羽

秀治

准教授

秋山

英文

助

教

白澤

徹郎

技術専門職員 原沢

あゆみ

特任研究員

吉田

正裕

准教授

松田

巌

助

教

望月

敏光

技術専門職員 工藤

博文

特任研究員

吉田

力矢

准教授

小林

洋平

助

教

小澤

陽

技術専門職員 橋本

光博

特任研究員

マラエブ ワリド

准教授

板谷Jiro ITATANI

治郎

Research Associate Yukiaki ISHIDA

助

教

石田

行章

技術専門職員 下ヶ橋

特任研究員

ガイゼラ ヨスト ヘニング

准教授

原田

慈久

助

教

石井

順久

技術専門職員 伊藤

功

特任研究員

玄

洪文

准教授（客員）

木須

孝幸

助

教

宮脇

淳

特任研究員

北野

健太

特任研究員

趙

智剛

准教授（客員）

朝倉

大輔

特任助教

渡邊

浩

特任研究員

金

特任研究員

シルバ アリサ

特任研究員

小泉

特任研究員

樋山

Professor (Director)

授

Professor

埴助

Research Associate Masami

Toshio TAKAHASHI Research Associate Susumu YAMAMOTO

Professor (Deputy Director) Fumio KOMORIAssociate Professor
Associate Professor
Associate Professor
Associate Professor
Associate Professor

Research Associate Kohichiro

YAJI

Technical Associate Teruto KANAITechnical Associate Takashi SHIBUYATechnical Associate Kenji SHINOE

Hidefumi AKIYAMA Research Associate Tetsuroh SHIRASAWA Technical Associate Ayumi HARASAWA
Iwao MATSUDA
Yohei KOBAYASHI

Research Associate Toshimitsu MOCHIZUKI Technical Associate Hirofumi KUDO

Research Associate Akira OZAWA

Yoshihisa HARADA Research Associate Nobuhisa ISHII

Visiting Associate Professor Takayuki KISS

Research Associate Jun MIYAWAKI

Visiting Associate Professor Daisuke ASAKURA Project Research Hiroshi WATANABE
Associate

Technical Associate Mitsuhiro HASHIMOTO

秀典

Technical Associate Hidenori SAGEHASHITechnical Associate Isao ITO

Project Researcher Kenta KITANO

昌秀

Project Researcher Changsu KIM

健二

Project Researcher Kenji KOIZUMI* ナノスケール物性研究部門と併任 /concurrent with Division of Nanoscale Science67

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

Project Researcher Toshiyuki TANIUCHI

少強

Project Researcher Shaoqiang CHEN

Project Researcher Hideharu NIWA

Project Researcher Masahiro YOSHITA

Project Researcher Rikiya YOSHIDA

Project Researcher Walid MALAEB

Project Researcher Jost Henning GEISELER

Project Researcher Hongwen XUAN

Project Researcher Zhigang ZHAO

Project Researcher Alissa SILVA

みやび

Project Researcher Miyabi HIYAMA

極限コヒーレント光科学研究センター

Laser and Synchrotron Research Center
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/suemoto_group.html

末元研究室

末元

徹

Tohru SUEMOTO

Suemoto Group教授

Professor

パルスレーザー光源を用いた分光法は、固体における非渡邊

浩

Hiroshi WATANABE

特任助教

Project Research Associate

Optical methods based on pulsed lasers are indispensable forinvestigation of ultrafast phenomena in solids.
While, the ultrafast technique has been developed mainlyin the visible and near infrared region, the spectral range is
growing to long wavelength (mid infrared, terahertz) andshort wavelength (EUV, soft X-ray), recently. Our group is
engaged in investigation of excited states and their dynamics invarious materials i.e., inorganic oxides, organic complexes andbio-molecules, taking full advantage of the pulsed light sourcesfrom THz to soft X-ray region.
For this purpose, we developed transient absorption/reflection spectroscopy in visible and infrared regions, femtosecond
luminescence spectroscopy, terahertz time-domain spectroscopy, and soft-X-ray time-resolved interferometery.
Our main interest is the dynamics of electron-lattice relaxation, magnetic ordering, and photoinduced phase transitions.
Wavepacket dynamics of the atoms in solids is investigated byluminescence up-conversion method and the time developmentof the wavepacket shape and splitting phenomena are observed.
Terahertz pump-and-probe method is developed and applied tophotoinduced phase transitions and spin related phenomena to
study their dynamical behavior.

常に高速の現象を研究するために必須である。可視から近赤外領域で発展した超高速技術は、赤外やテラヘルツの長波長領域、紫外や軟 X 線といった短波長領域へと拡張が進んでいる。当研究室では、テラヘルツから軟 X 線にいたる波長領域で各種の短パルス光源を使い、無機酸化物、有機錯体から生体分子にいたる幅広い物質群において、励起状態およびそのダイナミクスを研究している。この目的を達成するために、主な手法として可視赤外領域における過渡吸
収・反射分光、フェムト秒時間分解発光分光、テラヘルツ
波時間領域分光、時間分解軟Ｘ線干渉計測などを開発し用いている。
現在、電子格子緩和、磁気秩序、光誘起相転移など興味ある現象をダイナミクスの視点から研究している。和周波ゲートによる発光の時間分解により、原子の波束形状の時
間発展、分裂現象などを超高速で追跡している。また、テ
ラヘルツ電磁波をプローブとして用いたポンプ・プローブ時
間分解分光法の開発を進め、光誘起現象やスピン共鳴のダ
イナミクスの研究を行っている。

(a) 擬１次元白金錯体（Pt-Br 系 ) における自己束縛励起子発光の時間応答から得られた波束のムービー。縦軸（エネルギー）は原子の変位に相当しており、波束が減衰振動を行うと同時に 300fs 近辺で分裂している様子がわかる（赤矢印）。(b) 断熱ポテンシャル面上での波束運動。右上から出発した波束がポテンシャル障壁の頂上で２方向に分裂する。(c) フェムト秒時間分解発光測定装置の中心部分。

(a) Movie of the wavepacket taken for the self-trapped excitonsin quasi-one-dimensional Pt complex (Pt-Br) by means of timeresolved luminescence. Ordinate (energy) corresponds to the deviation of the atoms from the equilibrium position. The damped oscillation and a splitting of the wave-packet at 300 fs are clearly seen.
(b) Wave-packet motion on an adiabatic potential energy surface.
The wave-packet proceeds to the left and splits on top of the potential energy barrier. (c) The central part of the femotosecond luminescence measurement optics.

研究テーマ Research Subjects
1.   超高速発光分光による波束運動の実時間観測とアトミック ･ ムービーAtomic movie based on ultrafast luminescence spectroscopy
2. 時間分解赤外・テラヘルツ分光法による光誘起相転移とスピン秩序のダイナミクス
Dynamics of photoinduced phase transitions and spin ordering by time-resolved infrared and terahertz spectroscopy
3. 軟 X 線干渉計による固体表面形状の時間分解観測
Time-resolved observation of surface morphology by a soft X-ray interferometer68
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

極限コヒーレント光科学研究センター

Laser and Synchrotron Research Center
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/shin_group.html

辛研究室

辛

埴

Shik SHIN

Shin Group教授

Professor

紫外光から軟 X 線レーザーの特長を利用した光電子分光

石田行章

Yukiaki ISHIDA

助教

Research Associate

We are investigating the properties of materials throughphotoemission spectroscopy implemented by lasers in thevacuum-ultraviolet to soft-x-ray region. Photoelectrons carrythe complete information of the electrons in solids, namely, theirenergy, momentum, time, space, and spin.
The photoemission spectrometer utilizing the monochromatic laser achieves the energy resolution of 70 μeV, which is
the highest in the world. This enables us to directly observe
the superconducting gaps and pseudo-gaps of novel superconductors and strongly-correlated materials, as well as themomentum-resolved electronic structures that are closely
related to the transport properties of solids. We can also reveal
the electron-phonon or –magnon interactions in solids. We arealso performing time-resolved photoemission spectroscopy
in order to know the photo-induced phenomena in superconductors, transition metal compounds, organic materials, andsemiconductors. Furthermore, we are now developing photoelectron microscope in order to know the nano electronic structure in solids. Our aim is to have the nanometer size microscopyof electronic states.

を開発しながら物性研究を行うことに力を入れている。光電
子分光は固体電子が持つエネルギー、運動量、時間、場所、
スピンの全ての情報を知ることができる実験方法である。
レーザーの持つ単色性を利用して新たに開発されたレーザー光電子分光は 70 μeV のエネルギー分解能を有し、世界最高である。超伝導体や強相関物質のギャップや擬ギャップ等を観測し、輸送現象に直接関係した電子状態を運動量空間で知ることができる。また、固体中のフォノンやマグノ
ン等の固体中の素励起との結合を知ることもできる。一方、レーザーのパルス的時間特性を利用してフェムト秒領域の時
間分解光電子分光法を行っている。超伝導体、遷移金属
化合物、有機物、半導体などの光誘起現象を研究している。
また、レーザーの持つ大強度や微小スポットサイズを利用してナノ構造の電子状態を知る顕微光電子分光を行っている。
STM にせまるようなナノメートル領域の空間分解能を目指している。

超高分解能レーザー光電子分光法により解明された鉄系超伝導体 KFe­­­2As2 の異方的な超伝導ギャップ構造。超伝導転移温度は 3.4 K である。(Okazaki et al.,Science (2012)

高次高調波発生を用いた軟 X 戦レーザー時間分解光電子分光装置。

Soft-x-ray time-resolved photoemission spectrometer using high-harmonic
generation.

Anisotropic superconducting gap structure of the iron-pnictide superconductor KFe2As2 revealed by ultra-high-resolution laser photoemission spectroscopy. The critical temperature is 3.4 K.

研究テーマ Research Subjects
1.   軟 X 線レーザー極超高分解能光電子分光による超伝導体、低次元物質、新物質等の電子状態の研究
Ultra-high resolution laser-photoemission study on the superconductors and the low dimensional materials
2. 軟Ｘ線レーザー時間分解光電子分光による光誘起現象の研究
Time-resolved laser-photoemission study on the photo-induced phenomena
3. 軟Ｘ線レーザー光電子顕微鏡によるナノ構造の電子状態の研究
Laser photoelectron microscopy on the electronic states of nanomaterials

69
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

極限コヒーレント光科学研究センター

Laser and Synchrotron Research Center
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/takahashi_group.html

高橋研究室

高橋

敏男

Toshio TAKAHASHI

Takahashi Group教授

Professor

X 線などの回折・散乱の基礎研究とその応用。とくに干白澤徹郎

Tetsuroh SHIRASAWA

助教

Research Associate

Fundamental studies on X-ray, neutron, and electron diffraction, in particular intended for the development of new methods
to solve the structure of surfaces, interfaces, and nano structures by using interference phenomena. Aiming to solve thephase problem in surface X-ray diffraction, we have developed
new methods, such as a direct imaging of interface atoms frommeasured X-ray diffraction intensities, a characterization of
meso-scopic range strain field utilizing multiple X-ray diffraction phenomenon, and X-ray fluorescence holography. Thesemethods are applied for such as surface quasi-one dimensional
metal, metal silicides, organic films.
A recent topic is the development of a new method for quick
measurement of surface X-ray diffraction profile aiming fortime-resolved measurements of dynamic phenomena at surface
and interface, that is collaborated with other researchers.

渉現象を利用して、結晶の表面や界面の構造、ナノ構造などを解明する方法の開発を行っている。
回折散乱の実験では、観察されるのは散乱波の振幅ではなく強度である。このため、散乱波が本来もっていた位相情報が消えてしまい、一般には観察した散乱強度データから直ちに試料の構造を再構成することは困難である。この回折散乱における位相問題の解決に関連づけて、実験デー
タから直接的に界面原子層をイメージングする方法の開発
や、多波回折条件を利用する方法や蛍光 X 線ホログラフィなどを行っており、これらを擬一次元金属、金属シリサイド
界面、有機薄膜などに適応して新しい知見を得ている。
また、表面・界面からの X 線散乱強度分布を迅速に測定する新しい実験方法を他研究機関と共同で開発しており、これを用いた表面・界面のダイナミクスの観察を目指している。

位相回復アルゴリズムを用いて、測定した X 線回折強度分布から再構成した Si(553)
表面上の Au 一次元鎖の電子密度マップ。

Electron density map of the one-dimensional structure of the Au-Si(553) surface, reconstructed from measured X-ray diffraction data by using a phase andamplitude retrieval algorism.

測定したＸ線回折強度から直接的にイメージングした Bi 薄膜 /Si(111)界面構造。

Bi thinfilm/Si(111) interface structure directly reconstructed frommeasured x-ray diffraction data.

研究テーマ Research Subjects
1.   回折散乱法を利用した結晶表面・界面構造、ナノ構造の解析
Studies on surfaces, interfaces and nano-structures by diffraction/scattering
2. 表面界面などの構造評価法の開発
Development of new methods to study the surfaces and interfaces
3. X 線領域における非線形光学など新しい光学分野の開拓
Optical phenomena such as nonlinear optics in X-ray wavelength region
4. X 線回折物理、X 線・中性子光学、干渉計
X-ray diffraction physics, X-ray and neutron optics, and X-ray interferometry70
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http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/akiyama_group.html

秋山研究室

秋山

英文

Hidefumi AKIYAMA

Akiyama Group

准教授

Associate Professor

半導体量子ナノ構造の光物性や、ヘテロ構造・ナノ構造

望月敏光

Toshimitsu MOCHIZUKI

助教

Research Associate

Advanced laser spectroscopy on the basis of lasers andmicroscopy is developed and applied to semiconductor quantum
wires (QWRs) and other nano-structures, in order to understand and control their optical properties quantum mechanically, which vary with their size and shape.
The structures of current interest are T-shaped GaAs quantum
wires. We are currently aiming at making the world thinnest andcleanest quantum-wire semiconductor lasers that have superiorlaser performances such as low threshold currents. Experimental findings and problems there provide us fruitful physics
subjects related to 1D physics, many-body physics, lasers, solar
cells, crystal growth, material science, and semiconductor device
physics and engineering.
For the above studies on small nano-structures, we are developing experimental techniques such as sensitive luminescence
detection, absolute luminescence-yield measurements, transmission/absorption measurements of single nano-structures,
micro-spectroscopy, imaging, and solid-immersion microscopy.
Recently, some of these techniques have been applied to study of
bioluminescence of fireflies, jelly fish, and sea fireflies as well asluminol chemiluminescence in collaboration with biologists andindustry researchers.

に基づく半導体レーザーや太陽電池のデバイス物理、ホタル生物発光の生物物理などを、レーザー分光・顕微分光・
光学計測技術を用いて研究している。
GaAs 量子井戸構造をＴ型につないだ立体量子構造は、交線部分が 1 次元量子細線となる。我々は、この方法により世界一細くかつ均一で制御性の高い半導体量子細線を作製し実験を行っている。サイズや形に依存して変化する量子
力学的な光学物性のほか、低次元性、電子正孔系多体問題、
半導体レーザー物理、結晶成長、物質科学など様々な興味から研究を行っている。また、半導体レーザーを利得スイッ
チング動作させて短パルス発生限界を調べたり、III-V 族半導体太陽電池の変換効率限界を決める要因を調べたりする
デバイス物理の研究も行っている。
光学実験技術として、微細なナノ構造の発光を高感度に検出する技術、絶対量を定量計測する技術、ナノ構造の透過吸収を計測する技術、顕微分光や画像計測の技術、ソリッ
ドイマージョン顕微技術などを開発している。最近は、それらの技術を応用して、ホタルやクラゲやウミホタルの生物発
光やルミノール化学発光などの研究を、生物学の専門家や民間会社と共同で進めている。

単一 T 型量子細線の透過吸収
スペクトルTransmission/absorption
spectrum of a T-shaped
single quantum wire.

ホタル ( 有馬温泉、日本 ) とウミホタル ( 横須賀、日本 )。

Firefly (Arima, Japan) andsea firefly (Yokosuka, Japan).

研究テーマ Research Subjects
1.   利得スイッチング半導体レーザーおよび太陽電池のデバイス物理
Device physics of gain-switched semiconductor lasers and solar cells
2. 高品質半導体量子細線および井戸における低次元電子正孔キャリアの多体相関と非平衡性
Many-body interactions and non-equilibrium properties of low-dimensional electron-hole systems in clean semiconductor quantum wires and wells
3. 半導体量子構造およびデバイスの作製、高品質化、構造評価、顕微分光計測、画像計測
Material physics and development of high-quality semiconductor nano-structures via microscopy
4. ホタル・クラゲ・ウミホタルなどの生物発光と生物化学発光計測標準
Bioluminescence of firefly, jelly fish, sea firefly, etc. and bio/chemiluminescence measurement standards

71
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松田巌研究室松田准教授

Associate Professor

高輝度放射光 (SPring-8 など ) や超短パルスレーザーを用実験の技術開発を行い、これらを用いて表面・界面系を中心
触媒反応や起電力発生など、表面・界面系におけるキャリ
ア及び分子の動的変化を研究することは実社会の技術開発にとって重要である。また表面・界面系は物質系そのものが2 次元であるため低次元電子系の研究場としても貴重であり、低次元特有の現象も豊富に存在する。本研究室では、物質の電子状態、化学状態、スピン状態を直接調べることができる VUV ～ SX 光電子分光や X 線吸収分光の時間分解測定を行う。フェムト秒からミリ秒まで、各時間スケールでの動的変化をリアルタイムで追跡してその詳細を明らかにすると共に、
時系列情報をつなぎ合わせて各動的現象の全貌も理解する研究を推進している。

研究テーマ Research Subjects

達Susumu YAMAMOTO

助教

Research Associate

spectroscopy with high brilliance synchrotron radiation (e.g.
SPring-8) and ultrashort pulsed- lasers.
Roles of carrier and molecule dynamics at the surface/interface systems are significant in voltaic effects and catalytic
reactions, for examples, that are necessary for our social
technology. Moreover, the surface/interface system is intrinsically two-dimensional and it has been a valuable playgroundfor low-dimensional physics. In our laboratory, we carry out
time-resolved measurements of photoemission and X-ray
absorption spectroscopy to directly probe temporal evolutionsof electronic, chemical, and spin states of materials during such
dynamical phenomena. We reveal their detailed mechanisms ateach time scale, ranging from femtoseconds to milliseconds, andpromote understanding of the whole picture by combining thesequential information.

に物質のダイナミクス研究を行っている。

Overview of the time-resolved photoemission system at
high-brilliant soft X-ray beamline, SPring-8 BL07LSU.
Synchrotron radiation pulses, generated at an undulator,
pass through a monochromator that is composed of mirrors (M) and a plane-grating (PG). A Ti:Sapphire laser
system (BL07LASER) is installed at the beamline.

山本

Dynamics in materials, mainly the surface/interface systems,
are studied with developing experimental techniques fortime-resolved vacuum ultraviolet (VUV) ～soft X-ray (SX)

いた時間分解真空紫外線（ＶＵＶ）～軟 X 線（ＳＸ）分光

高輝度軟 X 線ビームライン SPring-8 BL07LSU における放射光と超短パルスレーザー（BL07LASER）を組み合わせた
時間分解光電子分光実験システムの様子。

巌

Iwao MATSUDA

I. Matsuda Group

表面光起電力効果の緩和過程における Si 2p 内殻光電子スペクトルの時間変化。ポンプレーザー光の強度はそれぞれ (a) 3.1, (b) 560
and (c) 2700 μJ/cm2/pulse である。縦軸は光励起前の Si 2p3/2
内殻光電子ピークのエネルギー位
置を基準にしている。(c) では強光励起により振動が観測され、実線は減衰振動モデルによるフィッティングである。

Time-evolution of the Si 2p spectra during the relaxation of the surface photovoltage effect, taken at different laser power density per pulse: (a) 3.1, (b) 560 and(c) 2700 μJ/cm2/pulse, respectively. The vertical axis represents relative binding
energy with respective to the Si 2p3/2 peak position before the photo-excitation.
The solid line in (c) is the result of fitting with the damped oscillation model.

1.   時間分解軟Ｘ線分光実験の開発と表面ダイナミクスの研究
Developments of time-resolved soft X-ray spectroscopy and researches on surface dynamics
2. 光電子分光実験による金属および半導体表面・界面の電子状態の研究
Electronic structures of metal and semiconductor surfaces studied by means of photoelectron spectroscopy
3. 超短パルス軟 X 線を用いた時間分解実験の開発と超高速スピンダイナミクスの研究
Development of time-resolved experiments using ultra-short soft X-ray pulses and researches on ultrafast spin dynamics

72
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小林研究室

小林

洋平

Yohei KOBAYASHI

Kobayashi Group

准教授

Associate Professor

最先端レーザーの研究開発とその応用を行っている。超小澤陽

Akira OZAWA

助教

Research Associate

We are studying advanced laser technologies and their applications. Both ultimate technologies of ultrashort pulse generations and ultra narrow-band laser generations were mixed, theoptical frequency comb then was born ten years ago. It opened
up a new research area such as carrier-envelope-phase dependent phenomena, attosecond physics, and precision spectroscopy by using a femtosecond light source. It also realized thehigh-repetition and high-intensity physics. It could create wide
field of applications in the physics, metrology, medical science,
and astronomy.
We are developing an Yb-fiber laser-base optical frequency
comb, XUV frequency comb, and high-power fiber chirped
pulse amplifier system for these applications. The higher repetition rate of >4GHz laser oscillator is also studied.

短パルスと超単色レーザーという、一見両極にある技術を統合した光周波数コムを用いた新しい分光法の研究をしている。光位相が精密に制御された極短パルスレーザーを増幅し、高次の非線形光学効果を高繰り返しで実現することにより、高次高調波によるコヒーレントXUV 光発生およびそれを用いた超精密分光の開拓などを行っている。応用分野
としてはレーザー光電子分光、精密・高強度物理、光原子
時計用光周波数コム、高強度レーザーや XUV 光周波数コ
ムによる原子分子の精密分光などが対象である。量子エレ
クトロニクスに限らず非常に広い分野の応用を考えている。

Yb ファイバーレーザーをベースとした光周波数コムの装置

高繰り返しレーザーによる希ガスプラズマ

Optical frequency comb based on an Yb-fiber laser

Xe plasma generated by multi-MHz laser system.

研究テーマ Research Subjects
1.   超短パルスレーザーシステムの研究開発及びレーザーの超精密制御
Development and precise control of ultrashort pulse laser system
2. 高繰り返し－高強度物理
High-rep rate, high-field physics
3. 精密分光
Precision spectroscopy73
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板谷研究室

板谷

治郎

Jiro ITATANI

Itatani Group

准教授

Associate Professor

アト秒領域の超高速光科学では、位相制御された高強度石井順久

Nobuhisa ISHII

助教

Research Associate

In attosecond optical sciences, we can measure the dynamics
of matter on unprecedented time scales with phase-stabilized
intense ultrashort laser pulses and attosecond soft-x-ray pulses.
One of the main objectives in attosecond sciences is to measure
and control the multielectron dynamics of matter in highly
excited states. Intense ultrashort-pulse lasers are also useful to
produce optical pulses at different wavelength covering from softx rays to IR and THz. It means that we can probe and control
the ultrafast dynamics of matters through various freedoms.
We work on the development of intense ultrashort-pulse
lasers, and their applications to attosecond optical sciences.
Especially we work on high harmonic generation, aiming to
produce attosecond soft x-ray pulses for time-resolved soft-x-ray
spectroscopy. We also work on the generation of intense IR and
THz pulses and their applications to coherent control of atoms
and molecules.

超短レーザーパルスやアト秒軟 X 線パルスを利用することによって、可視域の超短パルスレーザーでは実現できない極
短時間の現象－たとえば、励起状態の物質における多電子
ダイナミクスなど－を実験的に観測できる。また、高強度超短パルスレーザーの波長変換により、軟 X 線から赤外・テ
ラヘルツにわたる広い周波数領域において超短パルス光の発生が可能であり、励起状態の物質のダイナミクスを様々な自由度を通して観測することが出来る。
本研究室では、高強度超短パルスレーザーの開発および、
アト秒領域の超高速光科学に関する研究を行っている。特に、強レーザー場中の原子や分子で発生する「高次高調波」と呼ばれるコヒーレント短波長光によるアト秒パルス発生、および、アト秒軟 X 線パルスを用いた超高速分光法に関する研究を行っている。また、高強度赤外光やテラヘルツ光による原子分子のコヒーレント制御に関する研究も行っている。

高強度赤外レーザーで発生した高次高調波の「水の窓」領域の軟 X 線スペクトル。

「水の窓」領域の高次高調波の位相制御。

Soft x-ray spectra in the water window produced by an intense IR laser
system.

High harmonic spectra in the water window and their dependence tocarrier-envelope phase (CEP).

研究テーマ Research Subjects
1.   高強度超短パルスレーザーの開発
Development of intense ultrashort-pulse lasers
2. 高次高調波およびアト秒軟 X 線パルスの発生と分光応用
Generation of attosecond soft x-ray pulses, high harmonic generation, and their applications to ultrafast spectroscopy
3. 高強度レーザーを用いた分子のコヒーレント制御およびイメージング
Coherent control and imaging of molecules using intense laser sources

74
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原田研究室

原田

准教授

Associate Professor

当研究室では、世界最高輝度のＸ線源である SPring-8
拓し、物質の電気的、磁気的性質、光学応答を司る電子状
態をその成因に遡って調べる研究を行っている。特に光散乱の一種である軟Ｘ線発光分光の将来性に着目し、モット
絶縁体、新規高温超電導体等の強相関物質における素励起（結晶場励起、スピン励起、マグノン励起、電荷密度波励起、
軌道波励起など）の直接観測とその成因の研究、水溶性液
体、固液界面の電子状態とミクロ不均一性の観測、電池触媒の表面反応解析、光触媒反応解析のためのその場分析装置の開発、金属タンパク質の電子状態解析など、軟Ｘ線
発光分光を適用しうる限りの極めて幅広い物質群を研究対象としている。また基礎光学研究として軟Ｘ線発光分光の超高エネルギー分解能化と時間分解分光に向けたＲ＆Ｄを行っている。

当研究室が SPring-8 の東京大学放射光アウトステーションビームラ
イン BL07LSU で独自に開発した 50 meV の世界最高エネルギー分解能を持つ軟Ｘ線発光分光装置。

Ultrahigh energy resolution soft X-ray emission spectrometer
constructed for University of Tokyo outstation beamline
BL07LSU in SPring-8.

宮脇淳

Jun MIYAWAKI

助教

Research Associate

We explore the origin of the electronic structure of materials
responsible for their electronic, magnetic and optical property
using intense and energy tunable X-ray source: SPring-8, one of
the most brilliant synchrotron facilities in the world. We havedeveloped noble spectroscopies for material science in 'soft'
X-ray region. We are leading the world’s soft X-ray emission
spectroscopy, a kind of light scattering promising for electronic
structure analyses of liquids and operand spectroscopy of avariety of catalysts. Our topics includes study on elementary
excitations (crystal field excitation, spinon, magnon, charge
density wave, orbiton etc.) in strongly correlated materials like
Mott insulators and noble high temperature superconductors,
electronic structure analysis of aqueous solutions, interaction
at solid-liquid interfaces, surface reaction of fuel cell catalysts,
electronic structure analysis of reaction center in metalloproteins, electrochemical and photocatalytic reactions. We also
explore basic study on ultrahigh energy resolution optics for soft
X-ray emission and time-resolved spectroscopy.

において ‘ 軟Ｘ線 ’ と呼ばれる光を用いて新しい分光法を開研究テーマ Research Subjects

慈久

Yoshihisa HARADA

Harada Group

高分解能軟Ｘ線発光分光で捉えた純水（H2O）の多重振動モード。水素結合によるポテ
ンシャルの非調和性を反映した振動エネルギー分布が OH の乖離するところまで全て観測されている。この手法を用いて液体の水の中にミクロ不均一性が存在することが裏付けられた。

Multiple vibrational excitation of H2O observed by the ultrahigh energy resolution
soft X-ray emission spectrometer. The energy separation reflects the profile of theMorse function modulated by hydrogen bonding. Using soft X-ray emission we
confirmed the presence of a microheterogeneity in pure liquid water.

1.   モット絶縁体、新規高温超電導体等の強相関物質における素励起（結晶場励起、スピン励起、マグノン励起、電荷密度波励起、軌道波励起など）の直接観測とその成因の研究
Study on the origin and observation of elementary excitations (crystal field excitation, spinon, magnon, charge density
wave, orbiton etc.) in strongly correlated materials like Mott insulators and noble high temperature superconductors
2. 水溶性液体の電子状態とミクロ不均一性、固液界面の相互作用に関する研究
Electronic structure analysis of aqueous solutions to study microheterogeneity and interaction at solid-liquid interfaces
3. 燃料電池触媒の表面反応解析、電気化学反応、光触媒反応解析、金属タンパク質の機能解析のためのその場分析手法の開発
Development of in situ soft X-ray spectroscopy for surface reaction of fuel cell catalysts, electrochemical reaction,
photocatalytic reaction and functionality of metalloproteins
4. 軟Ｘ線発光分光の超高エネルギー分解能化と時間分解分光のための基礎光学研究
Basic study on ultrahigh energy resolution optics for soft X-ray emission and time-resolved spectroscopy

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Laser and Synchrotron Research Center

木須研究室

木須

孝幸

Takayuki KISS

Kiss Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

光電子分光法を用いた分子性導体（特に擬 2 次元系）の電We perform the researches on molecular conductors (especiallyon quasi-2D system) and developments of new spectroscopy andperipheral technologies.
Direct observation of electronic structures, especially band
dispersions and Fermi surface by ARPES, have been carried out
very few and not at all for quasi 2D system owing to its difficultyeven its importance to understand the electronic properties. The
lack of the information about the relations between electronic
structures and properties is critical problem for designing
functional molecular (electronic) structures for applicable devices.
Eventually, we have been constructing knowhow for breaking
out the situation by Laser photoemission spectroscopy. Recently,
we succeed to observe the band dispersions and Fermi surface
and perfect experiment for the first time in the world on molecular conductor that have high metallicity. At present, we are
performing laser angle resolved photoemission spectroscopy on
quasi-2D molecular conductors that show superconductivity andheavy Fermion like behaviour.

子状態の研究と新しい分光法及び周辺技術開発を行っている。
分子性導体結晶の電子状態直接観測、特に角度分解によるバンド分散及びフェルミ面形状観測による電子物性の理解は大変重要でありながらその困難さによりほとんど行
われてこなかった。特に擬 2 次元系においては皆無であり、分子性導体の機能性デバイスへの応用を目指した分子設計（電子構造設計）において電子構造と発現物性との関連に関する情報の欠落は大きな問題であった。
レーザー光電子分光を用いた研究によって、ようやくこの
現状を打破できるノウハウを構築しつつあり、非常に金属性の高い擬 2 次元分子性結晶において、世界で初めてとなる
バンド分散及びフェルミ面の観測に成功した。現在は、超伝導や重い電子的な振る舞いを示す分子性導体の角度分解
光電子分光による電子物性研究に取り組んでいる。

極限コヒーレント光科学研究センター
Laser and Synchrotron Research Center

朝倉研究室

朝倉

大輔

Daisuke ASAKURA

Asakura Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

朝倉研究室では、リチウムイオン電池電極材料の抜本的In order to realize an innovative improvement of lithium
ion battery electrode materials, in particular, in terms of highcapacity and/or high power, my group is aimed at the development of novel electrode materials based on the knowledge of
their electronic structure. Soft X-ray absorption/emission (XAS/
XES) of these materials is one of the best and comprehensive
approaches to know the electronic structural change of transition metals upon charge/discharge reaction, i.e. insertion/desertion of lithium ions in the existing electrode materials.
We are developing a novel cell that enables never-accessed insitu XAS/XES measurements of lithium ion battery electrodematerials at University of Tokyo outstation beamline BL07LSU
in SPring-8. By applying thus developed elemental technologies
we can contribute to the development and diversifying use of
XAS/XES.

な高性能化、特に電極材料の高容量化・高出力化を実現するために、既存電極材料の充放電反応、即ち、リチウム脱挿入に伴う遷移金属の電子状態変化を完全に解明し、電子論に立脚した新規材料開発を行うことを主眼としている。
特に軟Ｘ線吸収・発光分光 (XAS/XES) を用いたリチウ
ムイオン電池電極材料の電子状態測定は、遷移金属の 3d電子状態を見るのに最も直接的な方法である。そこで高輝度放射光施設 SPring-8 の東大放射光アウトステーション
BL07LSU において、これまで不可能だったリチウムイオン
電池の in situ XAS/XES を実現するために、リチウムイオン電池用 in situ セルの要素技術開発を行っている。さらにここで開発した手法を様々な in situ 分 光、operando
分光へと発展させることにより、軟Ｘ線発光分光そのものの多様化・発展に寄与することができる。

76
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

極限コヒーレント光科学研究センター
Laser and Synchrotron Research Center

サンタンダーシロ研究室
Santander-Syro Group

サンタンダーシロ  アンドレ  フィリッペ
Andres Felipe SANTANDER-SYRO

客員准教授

Visiting Associate Professor

強相関物質においては、競合し会う様々な自由度が導く

In solids with strongly interacting electrons, the competition
between the different degrees of freedom leads to competing
quantum ground states, from which a rich variety of exotic
phase transitions and novel states of matter emerge. To understand the remarkable properties of such materials, a direct
experimental approach is to study their electronic structure
through angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES).
In this project, in collaboration with the group of Prof. S. Shin,
we will investigate several challenging classical and quantum
phase transitions in heavy-fermion materials. Many of thesetransitions have been scarcely addressed by ARPES, due tothe temperature scales (of a few Kelvin) of the ordered phases
and the energy scales (of a few meV) of the relevant heavyelectron. Thus, we will use the various laser-ARPES setups at
ISSP endowed with ultra-high energy and time resolutions andlow-temperatures. These studies should provide precise signatures of the interplay between many-body interactions, phasetransitions, and associated microscopic broken symmetries inheavy-fermion systems.

量子状態が豊かでエキゾチックな相転移や新規な物質状態を出現させることがよく知られている。本研究室は、角度分
解光電子分光によって、この様な電子状態を直接的に研究する。本研究室は辛グループと協力して行う予定であるが、特に、重い電子系においていくつかの量子相転移の研究を行うつもりである。この様な量子相転移は、数度の温度ス
ケールであったり、数ミリ電子ボルトのエネルギースケールであるために、これまでほとんど実験されたことが無かった。
そのため、物性研における様々なレーザー光電子分光を用いることによってこれらの研究を行うことが必要となる。特に、物性研に建設された超高分解能光電子分光を極低温で行う。また、時間分解光電子分光も量子状態の本質を明らかにする上で重要である。これらの研究は重い電子系において、多体効果や相転移における精密な情報を与えるとともに、ミクロなシンメトリーの破れに対しても有用な情報を与えると思われる。

77
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

極限コヒーレント光科 学 研究センター
軌道放射物性研究施設 / 播磨分室・つくば分室
Synchrotron Radiation Laboratory / Harima Branch・Tsukuba Branch
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/labs/sor/index.html

教授（施設長）
教

授

准

教

授

准

教

授

助

教

助

教

助

教

助

教

助

教

辛

小森
松田
原田
藤澤
髙木
山本

埴

文夫
巌

慈久
正美
宏之
達

矢治 光一郎宮脇淳

Professor (Director) : S. SHIN

技術専門員

Professor : F. KOMORI

技術専門職員

Associate Professor : I. MATSUDA

技術専門職員

Associate Professor : Y. HARADA

技術専門職員Research Associate : M. FUJISAWA

技術専門職員Research Associate : H. TAKAKI

技術専門職員Research Associate : S. YAMAMOTO

特任研究員

福島
澁谷
篠江

昭子
孝

Technical Associate : A. FUKUSHIMA
Technical Associate : T. SHIBUYA

憲治

Technical Associate : K. SHINOE工藤博文

Technical Associate : H. KUDO

丹羽秀治

Project Researcher : H. NIWA

原沢 あゆみ Technical Associate : A. HARASAWA
下ヶ橋 秀典 Technical Associate : H. SAGEHASHI

Research Associate : K. YAJI
Research Associate : J. MIYAWAKI髙木 助教

本施設は高輝度放射光を利用した先端的物性研究や新し

矢治 助教

藤澤 助教

The synchrotron radiation laboratory is promoting advanced
solid state spectroscopy using synchrotron radiation in soft
X-ray and vacuum ultraviolet region. They operate a branchlaboratory at SPring-8 to maintain the high-brilliance soft
X-ray beamline BL07LSU of the University of Tokyo, where
time-resolved soft X-ray spectroscopy and high-resolution soft
X-ray emission spectroscopy are utilized to study electronic
states and dynamics in new materials. The synchrotron radiation laboratory also operates the Tsukuba branch and maintains
two bending-magnet and undulator beamlines, connected withtwo experimental stations at the Photon Factory (KEK-PF); anangle-resolved photoelectron spectrometer (BL-18A) and a spinand angle resolved photoelectron spectrometer (BL-19A). The
current interests at KEK-PF are in the spin dependent surface
electronic structures of quantum films, topological insulatorsand transition metal magnetic thin films.

い実験技術の開発・研究を共同で行っている。SPring-8 に設置された播磨分室では、同放射光施設に世界最高性能の
軟Ｘ線アンジュレータビ−ムライン（東京大学放射光アウトス
テーション物質科学ビームライン BL07LSU）を整備し、高輝度軟Ｘ線放射光を利用する最先端の物性科学研究を推進している。播磨分室スタッフは現在 BL07LSU において時間
分解軟Ｘ線分光実験用ステーションと高分解能発光分光ス
テーションを立ち上げ、先端軟 X 線分光技術の開発と新物
質・新材料の電子状態研究を行っている。また、KEK-PF に設置しているつくば分室では偏向電磁石からの放射光を使う
角度分解光電子分光実験装置 (BL-18A)、リボルバー型アン
ジュレータからの高輝度放射光を利用するスピン・角度分解
光電子分光実験装置 (BL-19A) の２基のビームライン実験ス
テーションを維持・管理している。

高効率スピン VLEED 検出器を付けた高分解能電子分光分析器。KEK-PF BL-19Aの高輝度放射光を利用して高分解能スピン分解光電子分光実験を行う。

SPring-8 BL07LSU の 8 台の Figure-8 アンジュレーター。本挿入光源より連続
偏角可変型不等刻線間隔平面回折格子分光器を経て、各実験ステーションに高輝度
軟 X 線が供給される。

A new spin-resolved photoemission spectrometer with VLEED spin
detector, which enables us to measure spectra with very high energy- andmomentum resolutions.

Figure-8 undulators installed in SPring-8, which provide high-brilliancesynchrotron radiation into the beamline BL07LSU.

78
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

共通施設
Supporting Facilities
物性研究所には研究活動を円滑に進めていくた
めに、いくつかの共通施設が設けられている。低温 実 験に不可欠な液体ヘリウムや液体窒素を製造・供給する低温液化室、様々な機械工作を行う
工作室、X 線装置や放射性試料の管理を行う放射線管理室、本や雑誌を多数取り揃え、科学文
献や情報の供覧・管理を行う図書室、研究上頻繁に必要となる実験用の消耗品や文具類を多数取り揃えたストックルーム、物性研究所に在籍する
外国人研究者に関する様々な業務を助ける国際交

We have various facilities in order to support
research activities. Cryogenic Service Laboratory forsupplying liquid helium and liquid nitrogen, Machine
Shop for various machining, Radiation Laboratory
for the safety in experiments that utilize X-ray, γ-ray
and radioactive materials, Library, Stock Room for
supplying common expendables, International Liaison
Office for supporting foreign researchers, and Publication Section for advertisement and publication. In
each facility, several staff members are working under
supervision of the corresponding committee.

流室、ホームページや要覧・アクティビティレポー
トに関する業務を行う広報出版委員会などである。これらの共通室の運営は、それぞれ対応する委員会の委員長が責任者となり、担当の職員により実際の業務が行われる。
低温委員長

Chairperson
Cryogenics service

榊原俊郎

Toshiro SAKAKIBARA

技術専門職員土屋光

技術専門職員

鷺山

玲子

技術専門員

岡部

清信

技術専門職員

山崎淳

研究支援推進員

今井忠雄

研究支援推進員

村貫

静二

研究支援推進員

田中

祐介

Technical Associate

Hikaru TSUCHIYATechnical Associate

工作委員長

Chairperson
Machine shop

金道

浩一

Koichi KINDO

Reiko SAGIYAMATechnical Associate

Kiyonobu OKABE

Technical Associate

Jun YAMAZAKI

Technical Staff

Tadao IMAITechnical Staff

Seiji MURANUKI

Technical Staff

Yusuke TANAKA

放射線管理委員長

高橋

敏男

技術専門員

野澤

清和

図書委員長

小森

文夫

係

長

中村

恭子（柏地区図書課研究情報係所属）

主

任

原田

裕子（柏地区図書課研究情報係所属）

係

員

田口

智子（柏地区図書課研究情報係所属）

事務補佐員

小倉

佳子

係

長

狩野

真二

事務補佐員

秋場

和代

事務補佐員

亀田

秋子

事務補佐員

関

技術補佐員

石塚

Chairperson
Radiation lab.
Chairperson
Library

Toshio TAKAHASHI

Fumio KOMORITechnical Associate

Kiyokazu NOZAWA

Administrative Staff
Administrative Staff
Administrative Staff
Administrative Staff

管理委員長（ストックルーム） 森
Chairperson
Stock room

初果

Hatsumi MORI

Administrative Staff
Administrative Staff

国際交流委員長
Chairperson

International liaison office

金道浩一

Koichi KINDO

Administrative Staff
Administrative Staff

広報出版委員長
Chairperson
Public relations

松田康弘

Yasuhiro MATSUDA

Technical Staff

Kyoko NAKAMURA
Yuko HARADA

Satoko TAGUCHI
Yoshiko OGURA
Shinji KANO

Kazuyo AKIBA

Akiko KAMEDA

千洋

Chihiro SEKI

みづゑ

Mizue ISHIZUKA

79
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

共通施設
低温液化室
Cryogenics Service Laboratory
榊原

低温委員長

土屋

技 術 専門職員

鷺山

技 術 専門職員

俊郎
光

玲子

工作室
Machine Shop

Chairperson: T. SAKAKIBARA

工作委員長

Technical Associate: H. TSUCHIYA

技術専門員

Technical Associate: R. SAGIYAMA

技術専門職員
研究支援推進員
研究支援推進員
研究支援推進員

低温液化室は液体ヘリウムと液体窒素を供給し、あわせて低温技術に関するサービスや柏キャンパス全体の高圧ガス

金道
岡部
山崎
今井
村貫
田中

浩一
清信
淳

忠雄
静二
祐介

Chairperson: K. KINDOTechnical Associate: K. OKABE
Technical Associate: J. YAMAZAKI
Technical Staff: T. IMAITechnical Staff: S. MURANUKI
Technical Staff: Y. TANAKA

工作室は、研究上緊急を要する工作物の加工、研究用のボンベの管理も行っている。液体ヘリウムは物性研究に必特色ある装置と部品の製作及びその改良、そして装置設計

要で、研究者や学生に供給される。蒸発したヘリウムガスはの相談と助言を行っている。また、研究者自らが研究に必回収し、精製して再液化に利用する。2012 年度の液体ヘリウムの生産量と供給量はそれぞれ 294,000 L、202,267 L

要な機械工作を行うための研究者工作室も設置されている。

である。液体窒素は外部より購入し、供給している。2012

The machine shop consists of a metal shop, a glass shop anda researcher’s machine shop, which are equipped with various
facilities for designing, metal and ceramic machining, and glass
blowing. They supply researchers required various original
devices and instruments.

年度の液体窒素の使用量は 644,900 L となっている。
The aim of this laboratory is to supply liquid helium and liquid
nitrogen, and to give general services concerning cryogenic
techniques. The laboratory also takes care of high-pressure gas
cylinders used in Kashiwa Campus. Liquid helium is producedby the laboratory’s own liquefier and supplied to the researchersand students. The evaporated helium gas is recovered andpurified in this laboratory for recycling liquefactions. In the2012 fiscal year, 294,000 L of liquid helium was produced as a
total and 202,267 L was supplied to the users. Liquid helium
is transferred from the 10,000 L storage vessel to various small
storages with the centrifugal immersion pump system. Liquid
nitrogen is purchased from outside manufacturers. The suppliedliquid nitrogen was 644,900 L in the same year.

主要設備

機械工作室   ： 5 軸制御マシニングセンター、ＮＣ旋盤、                      操作フライス盤、放電加工機

ガラス工作室：ガラス旋盤、マッフル型電気炉、超音波加工機、                     ダイヤモンドバンドソー

研究者工作室：万能旋盤、精密小型旋盤、フライス盤、ボール盤
Main Facilities

Metal shop: Five-Axis Universal Machining Center,                       Numerically Controlled Lathe,                       Numerically Controlled Milling Machine,                                 Electric Discharge Machining Tool,

主要設備
Main Facilities
ヘリウム液化装置Ⅰ（リンデ） Helium liquefier systemⅠ (Linde)

200 L/hr

液体ヘリウム貯槽

Liquid helium storage vessel

10,000 L

回収用ヘリウムガス圧縮機

Helium gas recovery compressor

ヘリウム液化装置Ⅱ（リンデ） Helium liquefier system Ⅱ (Linde)
液体窒素貯槽

移動用ヘリウムガス容器

遠心式ヘリウム汲上ポンプ

Liquid nitrogen storage tanks

233 L/hr

20,000 L

Glass shop:      Lathe for Glass Work, Polishing Tool,                       Ultrasonic Machining Tool

Researcher’s Machine Shop: Universal Lathes, Precision Lathes,                                        Milling Machines

190 m3/hr

Liquid helium transport containers
500 L, 250 L, 100 L etc.
                                 Centrifugal liquid helium pump system 20 L/min

ヘリウム液化機、貯槽および遠心汲み上げポンプ

NC 旋盤による作業

Helium liquefier, storage and transfer system

Numerically controlled lathe

80
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

Supporting Facilities
放射線管理室Radiation Safety Laboratory
放射線管理委員長
技 術 専 門 員

高橋
野澤

敏男
清和

図書室
Library

Chairperson : T. TATAHASHI

図書委員長

Technical Associate: K. NOZAWA

係

長

主

任

係

員

（放射線取扱主任者）                                (Radiation Protection Supervisor)

事務補佐員

放射線管理室は、物性研究所における放射性物質（Ｕ等

原田
田口
小倉

恭子
裕子
智子
佳子

Chairperson : F. KOMORI
Administrative Staff: K. NAKAMURA
Administrative Staff: Y. HARADA
Administrative Staff: S. TAGUCHI
Administrative Staff: Y. OGURA

究者の研究や大学院生の教育とともに、全国の共同利用研の取扱において、放射線取扱者の放射線障害を防止し、安究者のために、物性科学を中心とした資料を多数所蔵し、全を確保することを目的として設置されている。そのため、利用に供している。

放射線取扱に関わる全所的な放射線管理業務として、放射所蔵資料はインターネットで検索できる。所蔵資料以外に性物質や放射線発生装置の新規使用、変更及び廃止に伴も東京大学内で公開されている電子ジャーナルやデータベー

う法律手続き、監督官庁に提出する放射線管理報告書等のスが利用できる。

作成、放射線管理区域の線量測定、Ｘ線装置等の定期検また未所蔵資料については図書館間相互利用による文献査の実施及び放射線取扱者の被ばく線量や特別健康診断

複写、現物貸借サービスを行い資料の提供に努めている。

の記録、放射線取扱者の教育訓練等を行っている。また、
当室には、Ｕ、Th などの非密封核燃料物質や中村

文夫

物性研究所図書室は研究所設立の目的に沿い、所内研

核燃料物質を含む）や放射線発生装置（Ｘ線装置を含む）

22

小森

Na 密封

The ISSP Library holds many documents concerningmaterials science for researchers. The online catalogue can beused to find books and journals held in the Library. The IT
facility gives the access to many electronic journals and online
databases. If an item is not available locally, the Library canarrange an inter-library loan.
Service hours: Monday-Friday 9:30-17:00

線源を用いた研究などができる実験室や各種放射線（Ｘ線を含む）検出器を備えている。
The aims of this laboratory are to protect researchers from
irradiation due to radioactive source, X-rays, γ-rays and the likeand to provide rooms for radiation experiments and radiochemical operations by use of unsealed U, Th and sealed 22Na source.
Various types of survey-meters are provided.

概要
面積

主要設備

蔵書数

化学実験室（非密封核燃料物質を解放で扱える物性研究所唯一の実験室）、
ポジトロン実験室（22Na 密封線源を用いた低速ポジトロンビームによる：783m2：65,561 冊（平成 24 年度末現在）（洋書 59,281 冊、和書 6,280 冊、製本雑誌を含む）

雑誌種類数：731 種（洋雑誌 637 種、和雑誌 94 種）

実験が行える）、熱蛍光線量計、Ge 半導体検出器、α線検出器、液体シン

開室時間 ：平日 9:30-17:00（時間外利用

チレーションカウンター、各種サーベイメーター等、汚染検査室（ハンドフットクロスモニターによる汚染の確認）：24 席（内 8 席は LAN ケーブル、電源コンセント設置）

複写機

：2 台

職員数

：3 人（事務補佐員含む）

検索用端末：3 台

Main Facilities

The rooms for radiation experiments and radiochemical operations

運営(unsealed U, Th and sealed 22Na source), various types of surveymeters, and, 7ch hand-foot-clothing monitor.

6:00-24:00）

座席数：図書委員会

http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/labs/tosyo/

図書室

ハンドフットクロスクロスモニター

Library

The 7ch hand-foot-clothing monitor

81
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

共通施設
ストックルーム
Stock Room
管理委員長
係

長

事務補佐員

森

狩野

初果

秋場

真二
和代

国際交流室
International Liaison Office

Chairperson: H. MORI

国際交流委員長

Administrative Staff:  S. KANO

事 務 補 佐 員

Administrative Staff:  K. AKIBA

事 務 補 佐 員

金道
亀田

浩一

関

秋子

千洋

Chairperson: K. KINDO
Administrative Staff: A. KAMEDA
Administrative Staff: C. SEKI

ストックルームは、回路部品、真空部品、薬品など実験

物性研究所における国際交流にかかわる業務を行う。国に共通して必要とされる消耗品、その他文房具などの共通

際交流委員会のもと、外国人客員所員の募集、招聘、宿舎

物品をそろえている。研究者の便宜を図るため自動払い出しの管理、物性研究所国際ワークショップの募集，ISSP 国

システムを用いて 24 時間オープンしており、必要な物品を際シンポジウムの運営に関する業務やノウハウの蓄積などを迅速かつ安価に入手することができる。使用頻度は高いが、行っている。その他、日常の外国人滞在者の生活支援や、一般市場で入手が容易でない物品や、一括購入によりコスト

さまざまな情報提供をしている。

ダウンできる物品も在庫の対象である。

・外国人客員所員・外国人訪問者の支援

The stock room supplies stationery and parts that arecommonly used in reseach and experiments at low cost. By theautomated system control, it is open 24 hours.

・研究プロジェクトの申請・実施に関する事務（住居・学内外・諸事務手続き、日常生活等）
・レクリエーションの企画・実施
The International Liaison Office handles various international
matters at ISSP under the supervision of the Committee forinternational affairs. The major functions are the coordinationof a visiting professorship program, the assistance in ISSP international symposiums, and the accumulation of “know-how” forcontinuous improvement of our services. The office also serves
as an information center for researchers from abroad.

ストックルーム

国際交流室

Stock RoomInternational Liaison Office82
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

航空写真

83
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

Aerial Photo物性研究所
国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構 Ⓜ
The Institute for Solid State Physics
Kavli Institute for the Physics and Mathematics ofⒶ 本館   the Universe, Todai Institutes for Advanced Study
Main BuildingⒷ 低温・多重極限実験棟
大気海洋研究所
Cryogenic/Multiple Extreme Conditions Laboratory
Atmosphere and Ocean Research InstituteⒸ ショートパルス強磁場実験棟Ⓝ 本館
Short Pulse Magnet Laboratory
Main BuildingⒹ 先端分光実験棟Ⓞ 大気海洋観測機器棟
Advanced Spectroscopy Laboratory
Ocean Observation WarehouseⒺ 極限光科学実験棟
Laser and Synchrotron Research LaboratoryⒻ ロングパルス強磁場実験棟
総合研究棟 ⓅLong Pulse Magnet Laboratory
Kashiwa Research Complex
第 2 総合研究棟 Ⓠ
宇宙線研究所 Ⓖ
Kashiwa Research Complex2
Institute for Cosmic Ray Research
新領域創成科学研究科
Graduate School of Frontier SciencesⒽ 基盤棟
Transdisciplinary SciencesⒾ 基盤科学実験棟
Transdisciplinary Sciences LaboratoryⒿ 生命棟
BiosciencesⓀ 環境棟
Environmental StudiesⓁ 情報生命科学実験棟
Computational Biology Laboratory

共用施設
Supporting FacilitiesⓇ 環境安全研究センター柏支所
Environmental Science Center, Kashiwa BranchⓈ 柏図書館
Kashiwa LibraryⓉ 福利厚生棟
Cafeteria and Shop
Ⓤ 共同利用研究員宿泊施設
Kashiwa Guest House84
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2013

■東京大学物性研究所

The Institute for Solid State Physics,
The University of Tokyo〒 277-8581 千葉県柏市柏の葉 5-1-5
5-1-5 Kashiwanoha, Kashiwa, Chiba 277-8581
TEL：（04）7136-3207
http：//www.issp.u-tokyo.ac.jp/
交通案内●柏の葉キャンパス駅西口（つくばエクスプレス線）より■徒歩   約 25 分
■東武バス利用 約１０分
[西柏 03] 流山おおたかの森駅東口行、東大西行→「東大前」下車[西柏 04・西柏 10] 江戸川台駅東口行→「東大前」下車●柏駅西口（JR 常磐線、東京メトロ千代田線）より■東武バス利用 約２５分
[西柏 01] 国立がん研究センター行 ( 柏の葉公園経由）→「東大前」
下車[柏 44] 国立がん研究センター行 ( 税関研修所経由）→「国立がん研究センター」
下車●常磐自動車道柏 I.C. から車で約 5 分…………………………………………………………………………………………

■附属極限コヒーレント光科学研究センター
   Laser and Synchrotron Research Center◯ 軌道放射物性研究施設つくば分室

      （高エネルギー加速器研究機構内）

    Tsukuba Branch of Synchrotron Radiation Laboratory     〒 305-0801 茨城県つくば市大穂 1-1     1-1 Oho, Tsukuba, Ibaraki 305-0801
     TEL：（029）864-1171◯ 軌道放射物性研究施設播磨分室

        （SPring-8 内）

    Harima Branch of Synchrotron Radiation Laboratory     〒 679-5198 兵庫県佐用郡佐用町光都 1-1-1     1-1-1 Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5198
     TEL：(0791) 58-0802■附属中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory〒 319-1106 茨城県那珂郡東海村白方 106-1
106-1 Shirakata, Tokai, Ibaraki 319-1106
TEL：（029）287-8900■附属計算物質科学研究センター神戸分室     （理化学研究所計算科学研究機構内）

Center of Computational Materials Science (Kobe branch)〒 650-0047 兵庫県神戸市中央区港島南町 7-1-26 R501
7-1-26-R501 Minatojima-minami-machi, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 650-0047
TEL：（078）304-0170

東京大学物性研究所要覧
2013 年 11 月

東京大学物性研究所
要覧

東京大学
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICSI S S P

2013

THE UNIVERSITY OF TOKYO 2013
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICSTHE UNIVERSITY OF TOKYO