第 64 巻

第2号
2024 年度

硬くて丈夫なゲル電解質
̶フレキシブル電池の耐久性向上に期待̶
量子磁性体におけるマグノン安定性の磁場制御
音波を閉じ込めてスピン波との強結合を室温で実証
̶スピン波-音波を活用した新しいデバイスへ道̶
極値統計学でモータータンパク質の物性評価
̶キネシンとダイニンの輸送速度の上限に相違を発見̶

2024

第 64 巻第2号
2024 年度

contents241｢物性科学研究教育助成基金｣ 創設とご支援のお願い

2

硬くて丈夫なゲル電解質
̶フレキシブル電池の耐久性向上に期待̶

4量子磁性体におけるマグノン安定性の磁場制御

7

音波を閉じ込めてスピン波との強結合を室温で実証
̶スピン波 - 音波を活用した新しいデバイスへ道̶

大谷 義近

10

極値統計学でモータータンパク質の物性評価
̶キネシンとダイニンの輸送速度の上限に相違を発見̶

林 久美子

12

第 28 回日本放射光学会奨励賞を受賞して

坂本 祥哉

眞弓 皓一
菊地 帆高、益田 隆嗣,

13 日米先端工学シンポジウム Most Interactive Presenter's Award を受賞して

林 久美子

7

10

15 「テラヘルツ科学の最先端 X」
優秀学生発表賞を受賞して小川 宏太朗16

精密工学会ベストプレゼンテーション賞を受賞して

吉永 享太

17

International Symposium on Quantum Electronics 2024
「Award of Excellence in the poster presentation」を受賞して18

2023 Rising Stars Collection に選出されて19

ISSP 学術奨励賞を受賞して21

本多記念研究奨励賞を受賞して23

Winning the Award of Excellence in the poster presentation in TSQS2024

25

JSR2024 学生発表賞を受賞して

櫻井 快

26

2023年度触媒学会教育賞を受賞して

吉信 淳

吉田 大希
一色 弘成
永井 瞭
井手上 敏也Junhyeok Jeong

27 日本物理学会 領域９学生優秀発表賞を受賞して
28

31

30

32

28
30

外国人客員所員を経験して

31
32
33
35

客員所員を経験して｢計算物質科学の現在と未来」報告

35

Oliver Portugall
Christophe Marcenat【物性研究所短期研究会】○｢物質科学シミュレーションと先端実験のデータ連携｣報告42○「理論・実験の融合研究：ルシフェリン - ルシフェラーゼ反応」
47○物性研究所スパコン共同利用・CCMS 合同研究会
36【ISSP ワークショップ】
52○第１回 東大 ISSP･理研 CEMS 連携ワークショップ
53○デバイス活用で臨む有機伝導体の未来
33

阪口 佳子

56 【物性研究所談話会】

57 【物性研究所セミナー】【物性研ニュース】○東京大学物性研究所人事異動一覧67○令和５年度外部資金の受入について
69○東京大学物性研究所教員公募について
64

編集後記

物性研だよりの購読について

樋山 みやび
塚原 規志
星 健夫
貞清 正彰

｢物性科学研究教育助成基金｣ 創設とご支援のお願い

東京大学物性研究所は 2024 年 4 月に「物性科学研究教づくりを支援してきました。また、研究者向けイベント

育助成基金」を創設しました。これは東京大学基金制度を「ISSP WOMEN'S WEEK」では女性研究者が互いの知利用して、個人、団体、企業の皆様から幅広くご寄付を募

識や経験を共有することにより、様々な問題対処や環境改り、物性研の研究教育活動を支えていただく試みです。す善に取り組むネットワークづくりの一助となっています

でに 2023 年度から開始している物性研の「量子物質ナノ(https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/fund/women-encourage/) 。

構造ラボ(Q ナノラボ)プロジェクト基金」では、これまで本基金へのご支援によりこのような活動が継続して行われ、培ってきたマテリアルズサイエンスとナノサイエンスを融さらなる展開に繋がるものと期待しています。

合させ、量子科学・量子技術に革新をもたらすことを目指す研究活動への援助をお願いしてきました。今回の「物性科学研究教育助成基金」は、物性研の研究教育活動全般をご支援いただくもので、若手が主体となるプロジェクト研
究や学生の海外渡航、さらには女性研究者を増やす活動が念頭に置かれています。

本基金は皆様から幅広いご支援をいただきたいと考えておりますが、特に、かつて物性研で学び卒業された方や関係していた研究者の方には、是非とも後進のための援助をお願いしたいと思っております。成功を収められた方にはそれなりの、これからそうなる方にもそれなりのご協力をお願いできれば幸いです。本基金創設の目的のひとつには物質科学の歴史を眺めると、未知の現象や物質が発見さ「物性研愛」を育てることがあります。「物性科学研究教れ、その基礎的理解が何らかの材料開発に結びついたとき、育助成基金」および「Q ナノラボ基金」では、ご寄付を賜

社会に大きなインパクトをもたらし、世界が大きく発展しりました方々のご芳名を物性研本館エントランスホールてきたことが分かります。すぐに利益に繋がる応用研究もに新設する「周期表銘板」にて、末永く顕彰させていた重要ですが、真にブレークスルーをもたらす発見は常に長だ きます。詳しくはホームページをご覧ください。

年にわたる基礎研究の先にあり、一見無益に見える研究も(https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/fund/)

将来革新的な材料や技術に繋がる可能性を秘めています。

また、東大基金全体のホームページでは税法上の優遇

そのような研究活動を維持していくためには、未来の物措置や遺贈に関する情報があり、個別の相談にも応じて性科学を担う若手研究者や学生達が自由な発想に基づき、くれますので、併せてご確認ください。 (https://utf.u-

新しいことに挑戦できる環境づくりが重要です。知識を吸

tokyo.ac.jp)

収しすぎて頭の固くなった年寄りは己の成功体験に引きずられがちですが、真っ白な若手は自分の興味と好奇心に従って未知の分野を切り拓くチャンスと時間を持っています。
研究や実験は、主に国の予算や企業との共同研究経費によりサポートされますが、未知への挑戦や革新的な研究を試行する萌芽的な研究助成にはさらなる支援が必要となりま

物性研は日本の物質科学のハブとして、今後も基礎研究の促進と物質科学の発展に寄与するとともに、未来の研究者を支えるべく着実に進んで参ります。皆様のあたたかいご支援を賜りますよう心よりお願い申し上げます。
東京大学物性研究所長 廣井 善二

す。本基金はそのような若手の挑戦を援助するプログラムの創成に利用させていただく予定です。
物性研は女性研究者支援にも尽力しています。物性研究
分野は女性研究者の比率が高いとは言い難く、社会的にもその倍増が求められるなか、物性研は柏キャンパス内の研究機関と協力して、女子中高生向けの「未来をのぞこう！」、
女子大学生・大学院生向けの「やっぱり物理が好き！」のイベントを毎年開催し、理系進学への支援、物理や物質科「物性科学研究教育助成基金」―物性科学の基礎研究を促進し、発展を支える基盤強化のために―

https://utf.u-tokyo.ac.jp/project/pjt182

学分野のキャリアビルディング・女子学生のネットワーク
1

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

硬くて丈夫なゲル電解質 ―フレキシブル電池の耐久性向上に期待―

中性子科学研究施設

眞弓 皓一

ゲル電解質は、長いひも状の高分子鎖を連結して作られとがわかっています [2]。本研究では、この原理をゲル電る網目にイオン伝導性の液体を閉じ込めた材料です。高分

解質に適用し、伸長誘起結晶化を起こす環動ゲル電解質の子由来の柔らかさと安全性から、肌や服に貼り付け可能な開発に成功しました。伸長誘起結晶化には、電解質内部の次世代の「曲げられる」フレキシブル電池の電解質膜とし高分子鎖を均一に変形させることが重要になりますが、そて注目されています。電解質膜では、充放電に伴って電極のために高分子鎖を環状分子によって連結した環動網目をから金属結晶が成長し、電池の短絡が起こることを防ぐた

用いました。環動網目構造を適切に制御することで、電解めに、高い弾性率が要求されます。これまでの研究で、質中においても高分子鎖の変形を均一化できることを見出

10 MPa 以上の弾性率を持った電解質膜では、リチウムのし、伸長誘起結晶化による強靭化(破壊エネルギー：約

金属結晶形成を抑制する効果があることが報告されていま

100 MJ/m3)を実現しました(図 1)。実際に、本研究によす。また、繰り返しの曲げによる亀裂の進展を防ぐ必要がって開発したゲル電解質は曲げても元の形状に戻る柔軟性あり、高い破壊エネルギーを示す材料である必要がありまを有しつつ、亀裂に対して高い抵抗性を示します(図 2)。

す。従来材料では、硬さを担保するのに高分子の結晶化を利用していました。しかし、硬いゲル電解質は脆くなりやすく、硬さと丈夫さの両立は難しいと考えられてきました。
2010 年頃からさまざまな高強度なゲル電解質が開発されてきましたが、高い弾性率と破壊エネルギーを両立したゲ
ル電解質は少なく、特に金属結晶の成長を防ぐことが可能
な 10 MPa 以上の弾性率を有するゲル電解質において、破壊エネルギーが高いものは開発されていませんでした。
本研究では、相分離現象と伸長誘起結晶化を組み合わせることで、10 MPa を超える高い弾性率と 100 MJ/m3 程度の高い強靭性を両立したゲル電解質の開発に世界で初めて成功しました [1]。曲げなどの変形で高分子が引き伸ばされると、内部の高分子鎖が伸び切り、互いに集まることで結晶化し(伸長誘起結晶化)、材料の力学強度が向上するこ

図 2.本研究で開発したゲル電解質の高い柔軟性と亀裂進展抵抗性。 (a)本研究で開発した硬くて丈夫なゲル電解質は曲げても元の形状に戻る柔軟性を有する。(b)ゲル電解質のシートに切れ込みを入れて伸長しても、亀裂は進展せず、伸長誘起結晶化による高い亀裂進展抵抗性が確認された。

また、電解質中において環動網目の環状分子が凝集して硬い連続相を形成することがわかり、その結果、高い弾性率(70 MPa)を達成しました。本材料は充電池の短絡を防ぐ
ために十分な硬さを有し、繰り返し変形に耐えられる強靭性も併せ持っていることから、フレキシブル電池の耐久性向上につながります。耐久性、柔軟性に優れた電池が実現
図 1. 相分離構造による高弾性率化と伸長誘起結晶化による強靭化を同時に達成したゲル電解質の模式図と写真。

■■■■ ■■■

すれば、肌や服に貼り付け可能なフレキシブルデバイスへの応用が期待されます(図 3)。

物性研だより第 64 巻第 2 号

2図 3. ゲル電解質を用いたフレキシブル電池のイメージ図。

参考文献[1] K. Hashimoto, T. Shiwaku, H. Aoki, H. Yokoyama, K.
Mayumi, K. Ito, Sci. Adv., 9, eadi8505 (2023).
[2] C. Liu, N. Morimoto, L. Jiang, S. Kawahara, T.
Noritomi, H. Yokoyama, K. Mayumi, K. Ito, Science
372, 1078 (2021).

3

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

量子磁性体におけるマグノン安定性の磁場制御

中性子科学研究施設
1．研究の背景

菊地 帆高、益田 隆嗣て報告されている[4,5]。フォノンのエネルギーは波数と物質のミクロなダイナミクスは、フォノンやマグノンなともに増大するが、ある波数で 2 フォノン連続励起領域のど 1 準粒子描像で近似的に説明されることが多い。しかし下端エネルギーに到達すると、スペクトルが途切れたかの

現実には、運動量及びエネルギー保存則を満たす条件下でように不安定化する。これは、1 つ目のケースと同様、連は、1 つの準粒子は 2 つの準粒子に崩壊し、不安定化し得

続励起領域内でフォノンが崩壊するためと理解されている。

ることが知られており、準粒子構造研究の重要なテーマのPHCC の場合と異なるのは、線形近似で計算された液体一つとなっている。さらにこの現象は、バルク物性にも影

ヘリウムのフォノンエネルギーと比べて、実測されたエネ

響を及ぼすことが知られている。たとえばイットリウム鉄

ルギーが低くなっている点である。あたかもフォノンスペ

ガーネットは、マイクロ波によりマグノンスピン流が誘起

クトルが 2 フォノン連続励起領域よりも下に押し下げられされる物質として知られている。強磁性共鳴条件を満たすることで崩壊をまぬがれ、計算より幅広い波数領域で安定ように磁場とマイクロ波周波数を変えながらマグノンス

的に存在しているようにみえた[3]。

ピン流を測定すると、あるマイクロ波周波数以下(あるいは対応する磁場以下)で、スピン流の増大が観測された[1]。
この現象は、その磁場領域のマグノン分散関係において、
波数 0、周波数𝑓のマグノンが、波数+𝑞周波数𝑓/2と波数−𝑞
周波数𝑓/2の 2 つのマグノンに崩壊し、結果的に周波数𝑓/2のマグノンが多くのスピン流を運ぶためと理解された。また熱電材料 PbTe では、縦波音響フォノンが低エネルギー領域で不安定化することが中性子スペクトルで観測された[2]。熱を運ぶフォノンが不安定化した結果、熱伝導率が低くなり、高い熱電性能が実現されると理解された。このように、準粒子の安定性の研究は、準粒子構造解明という基礎科学的な知的好奇心を満たすのみならず、次世代デバ
イス開発にとっても重要である。
準粒子構造の研究には、幅広い波数-エネルギー空間で

図 1: 準粒子と連続励起の関係([6]より引用)。a, 1 準粒子励起と2 準粒子連続励起の相互作用が弱い場合。1 準粒子励起は連続励
起に侵入し、不安定化する。b, 相互作用が強い場合。1 準粒子励
起は連続励起との斥力相互作用により、連続励起の外側に押し出され、不安定化をまぬがれる。

のスペクトル測定が必要であることから、中性子非弾性散乱が重要な役割を果たしてきた。先行研究を俯瞰すると、最近、準粒子スペクトルと 2 準粒子連続励起との間に斥準粒子の不安定化現象は、2 つのケースに分類される。1

力相互作用を導入することで、準粒子の不安定性を議論す

つ目は、たとえばトリプロンを準粒子とする量子磁性体、る現象論が提案された[6]。相互作用が弱いときは(図 1a)、piperazinium hexachlorodicuprate (以下 PHCC と略す)

準粒子スペクトルは連続励起領域に入り込むことが可能でで報告されている[3]。当該物質の中性子スペクトルの低あり、そこで不安定化する。これが PHCC のケースであエネルギー領域では、トリプロンで説明される明瞭な励起る。相互作用が強いとき(図 1b)は、準粒子スペクトルはが観測されたものの、高エネルギー領域では不明瞭となり、連続励起から反発力を受けて連続励起領域の外に押し出さ

トリプロンは不安定化する。これは、高エネルギー領域にれる。その結果、準粒子は連続励起領域外で崩壊をまぬが2 トリプロン連続励起が存在し、そこでは 1 つのトリプロ

れ、安定に存在する。これが液体ヘリウムのケースである。

ンが 2 つのトリプロンに崩壊するためと説明された。2 つ

これまで個々の物質における準粒子の安定性については多目のケースは、液体ヘリウムのフォノンスペクトルにおいく研究されてきた。しかし、単一の物質において、準粒子■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

4

と連続励起との間の相互作用を変化させて、準粒子の安定よりマグノンが不安定化したと考えられる。

性を制御する試みはされていない。そこで我々は、磁場にΓ 点の高エネルギー領域のマグノンと 2 マグノン連続励

より相互作用を変化させ、マグノンの安定性を磁場で制御

起の相互作用を計算し、磁場に対してプロットすると、図することを試みたところ、それに成功した[7]。

3 の黒シンボルで示されるように単調増加していることが明らかになった。さらに、マグノンのエネルギーの計算値

2．研究の内容と成果と実測値の差を、磁場に対して赤シンボルでプロットした。

中性子非弾性散乱実験は、大強度陽子加速器施設 J-すると、2 T までは計算値と実測値は一致するものの、3 T

PARC 物質・生命科学実験施設 MLF の HRC 分光器、日以上では実測値が計算値よりも小さくなっていることが明

本原子力研究開発機構研究用原子炉 JRR-3 の HER 分光

らかになった。このことから、2 T 以下の低磁場では、器、および米国オークリッジ国立研究所の HYSPEC 分光

本稿 1 節で述べた相互作用が弱いケースが実現しており、器を用いて行われた。

Γ 点近傍の高エネルギーマグノンは、線形スピン波理論で

図 2a-2f に、様々な磁場下で測定された量子磁性体

計算されたエネルギーで不安定化している。一方 3 T 以上

RbFeCl3 の中性子非弾性散乱スペクトルを示す。測定温度

では相互作用が臨界値を超え、強い相互作用のケースが実は 0.1 K である。横軸は波数、縦軸はエネルギーである。

現し、マグノンのエネルギーが下に押し下げられマグノン

高輝度の輝線が観測されたマグノンである。H = 0 T では、が安定化する。このように、磁場によりマグノンと連続励

全波数-エネルギー領域でスペクトルが観測されたが、起の間の相互作用が変化し、マグノンの安定性が制御され

h = 0.5 の波数(図 2Γ 点)ではややブロード(赤矢印)になったことが分かる。

ている。0 T で 1 本であったモードが 1 T でゼーマン分裂
し、2 T まではモードが観測されている。しかし 3 T では、
本来モードが存在するであろう 2 meV 近傍でモードは非常にブロードとなり、マグノンが不安定化していることがわかる。さらに 4 T ではブロードな強度の下に白矢印で示したシャープなモードが出現する。5 T ではより明瞭になりマグノンが安定することが分かる。このように磁場印加によってマグノンの安定性を制御することに成功した。5 Tの 2 meV 近傍のモードの形状は、低磁場から推察するともう少し曲率の小さい曲線になると考えられるが、実際には曲率が大きくほぼフラットな曲線となっている。またモードは下に押し下げられているように見える。
図 1g-1l に RbFeCl3 の磁場下 2 マグノン連続励起の状
態密度の計算結果を示す。ここでは 1 マグノンと 2 マグノ
ン連続励起の相互作用は無視している。青色から黄色に着色されている領域では状態密度は有限となっており、そこではマグノン崩壊が保存則により許容されている。つまり、ほぼすべての領域で、マグノンは崩壊し得る。
黄色領域は 2 マグノン連続励起の状態密度が大きな領域を示している。図 1g の 0 T の Γ 点近傍では、白実線で示したマグノンのモードと黄色領域が近い。このために図 1aの実験スペクトルでは、赤矢印で示されたようにマグノンがややブロードになっている。図 1g-1l において、白実線のマグノンと 2 マグノン連続励起の状態密度の極大エネル
ギーとの関係を見ると、磁場を印加していくと少しずつ近図 2 a-f, 磁場下 RbFeCl3 の中性子非弾性散乱スペクトル[7]。
磁場は c 軸に平行に印加した。測定温度は 0.1 K。g-l, 計算された 2 マグノン状態密度。白実線と赤実線は線形スピン波理論で計算された 1 マグノンのモード。

づいている。このため、図 1a-1d において、磁場増大に
5

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

図 3 マグノンと 2 マグノン連続励起の斥力相互作用の磁場依存性(黒シンボル)と、マグノンエネルギーの実験値と計算値の差の磁場依存性(赤シンボル)。

3．まとめと今後の展望
本研究では、量子磁性体 RbFeCl3 において、Γ 点近傍の1.5〜2.0 meV に存在するマグノンの安定性を、磁場で制御することに成功した。このエネルギーは 20 K 程度であるので、もしもこの温度域においてもマグノン制御が可能であれば、当該マグノンが運ぶマグノンスピン流を磁場によりオンオフ制御可能、ということになる。すなわち、マグノンが不安定な 2 T では、スピン流のキャリアである
マグノンが存在せず、スイッチはオフと見なされる。一方
マグノンが明瞭に観測された 5 T では、スイッチはオンと見なされる。将来的に、室温程度のエネルギーのマグノンの安定性を磁場制御可能な磁性体が見いだされれば、スピン流を制御するスイッチデバイスが現実のものとなり得る。
今後、より多くの量子磁性体における準粒子構造の外場制
御の研究が期待される。

謝辞
本研究は、日本学術振興会・科学研究費[課題番号:19KK0069, 20K20896, 21H04441]の助成を受けて行わ
れた。

参考文献
[1] H. Kurebayashi et al., Nat. Mater. 10, 660 (2011).
[2] O. Delaire et al., Nat. Mater. 10, 614 (2011).
[3] M. B. Stone et al., Nature 440, 187 (2006).
[4] A. D. B. Woods and R. Cowley, Rep. Prog. Phys. 36,
1135 (1973).
[5] H. Glyde, Rep. Prog. Phys. 81, 014501 (2017).
[6] R. Verresen, et al., Nat. Phys, 15, 750 (2019).
[7] S. Hasegawa et al., Nat. Commun. 15, 125 (2024).

■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

6音波を閉じ込めてスピン波との強結合を室温で実証−スピン波-音波を活用した新しいデバイスへ道−

物性研究所・ナノスケール物性研究部門【研究の背景】
異なる二つのシステム間の相互作用は、私たちの日常生
活において重要な役割を果たしている。例えば、視覚認識

大谷 義近

強磁性体中のスピン波を励起が可能な周波数 6.58GHz(波長600 ナノメートル(nm、1nm は 10 億分の 1 メートル))を用いた。

は視神経と光子の相互作用によって可能になり、私たちはくし形電極(IDT1)で励起された表面音波は、音響共振

周囲の世界を見ることができる。また、基礎研究の分野で器を伝わり、対となるくし形電極(IDT2)で電気的に検出は、電子と他のシステムの相互作用を通じて、多くの物理できる。スピン波と表面音波は等しい波長と周波数で結合現象を観察し、様々な物理メカニズムを理解することがですることから、表面音波が音響共振器内部の強磁性膜を伝きる。

わることで、表面音波と同じ波長(λp)と角周波数(ωp)を持

近年、システム間の相互作用がシステムの外部へのエネ

つスピン波が励起される(図 1a)。表面音波は音響共振器

ルギー散逸を上回る強い結合状態(強結合)が注目を集めて内に閉じ込められることで散逸が低減されるとともに、表いる。異なるシステム間で強結合を達成できれば、それぞ

面音波のエネルギーが強磁性膜に吸収されるため、音響共れのシステムの特性を併せ持つ新たな結合状態が生まれ、振器を透過した表面音波の信号強度を測定すれば、スピン

従来の単一システムとは異なる原理で動作するデバイスの波と表面音波の結合の大きさを評価できる。

実現が可能となる。このため、光と固体物質など、さまざ
まなシステム間の相互作用に関する基礎研究が活発に行われている。
我々は、スピンエレクトロニクスデバイスや音響デバイスの機能拡張につながるスピン波と音波の結合に注目した[1]。
スピン波は、強磁性体中の局在電子が持つスピンが歳差運動しながら空間を伝播する波動である。このスピン波を利用することで磁気情報の伝播が可能となり、メモリデバイ
スなどの応用が可能となる。一方、音波は物質中の原子の振動が伝わる波で、特に表面を伝わる音波(表面音波)は長距離伝播が可能であるため、タッチパネルやガスセンサーなど広範な用途に応用されている。しかし、スピン波と表面音波の散逸が大きいため、これまで強結合状態の室温での実現は達成されていなかった。

【実験の概要】本研究では、音響共振器を圧電基板上に作製し表面音波を閉じ込めることで、表面音波の散逸を低減し、スピン波と表面音波の結合について詳細に調べた。この実験では、対となる二つのくし形電極(IDT1、IDT2)を備え、二つのくし形電極の間に音響共振器を配置した(図 1b)。音響共振器の内部には、ニオブ酸リチウムの圧電基板上に磁性材料として低い磁気減衰を持つコバルト鉄ボロンの薄膜

図 1 実験の模式図と試料の構造(a) 音響共振器内部のスピン波と表面音波の結合の概念図。
(b) 実 験 に 用 い た 試 料 構 造 の 模 式 図 。 二 つ の く し 型 電 極(IDT:Interdigital Transducer)、音響共振器(反射器)、強磁性膜から成る。くし形電極および反射器を構成する金属線の幅(w = 175nm)と間隔(d = 125nm)から表面音波の波長(周波数)を計算できる[λp = 2(w + d) = 600nm]。二つのくし形電極を接続したネットワークアナライザー(VNA:Vector
Network Analyer)で表面音波の透過率を測定する。
(c) 音響共振器内部の強磁性膜の膜組成。
(d) 試料の顕微鏡像(左)と走査電子顕微鏡像(右)。

(強磁性膜)を成膜した(図 1c)。また、表面音波の周波数は、
7

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

図2 表面音波の透過率および分散曲線
表面音波の進行方向と等しい(平行)方向の外部磁場を0ミリテスラ(mT)から100mTの範囲で変化させた場合の表面音波の透過率。
緑色の曲線は観測した分散曲線であり、紫色と枯草色の点線はそれぞれ結合が弱い場合のスピンと表面音波の分散関係を示す。
(a) 厚さ20nmの強磁性膜を含む音響共振器の表面音波の透過率。
(b) 厚さ30nmの強磁性膜を含む音響共振器の表面音波の透過率。
(c) 厚さ30nmの強磁性膜を含み、音響共振器のない試料の表面音波の透過率。

まず、表面音波の透過率と分散関係を調べた(図 2)。ス

さらに、強磁性膜の厚さが 20nm の場合(図 2a)に比べ、ピン波は外部磁場の強度によって周波数が変化する。一方、厚さが 30nm の場合(図 2b)では、擬交差の反発が強くなる

表面音波は磁場強度には依存せず、二つのくし形電極の電ことから、強磁性体の膜厚を変えるだけで結合強度が変化

極間の距離によって周波数が決められる。そのため、磁場することが分かる。膜厚と結合強度との相関を室温においを変化させると、スピン波と表面音波の周波数が交差するて測定したところ、強磁性膜が厚くなるほどスピンの数が点が生じる。スピン波と表面音波が強く結合している場合、増え、結合強度が強くなることが確認できた(図 3)。特に、二つの分散関係にその結合強度に比例した反発が生じ、交強磁性膜の厚さが 20nm 以上になると、結合強度(黒色の差できない擬交差を示す(図 2a)。この擬交差を評価する丸形)がスピン波の散逸(紫色の四角形)と表面音波の散逸ことで、スピン波と表面音波の結合の強度を評価できる。

(青色の三角形)より大きくなり、強結合領域に入っているこ

今回の実験では図 2 のように、表面音波の進行方向と平とが分かる。つまり、膜の厚さが 20nm 以上のとき、スピ

行する方向に磁場を印加したときの表面音波の透過率を測ン波と表面音波の強結合に到達していることを示している。

定することで、表面音波の分散曲線を観測した。表面音波の透過率は黄色の部分で高く、黒い部分が低いことを意味している。結合が弱い場合には、スピン波と表面音波の分散関係は図 2 の紫色の点線と枯草色の点線のように交差する。一方、実験で観測した分散関係は緑色の曲線になり、交差点付近において明確な擬交差が確認された(図 2a、b)。
図 2c では音響共振器がない場合の観測結果を示している。
この場合には、分散関係の擬交差を観測できないことから、
音響共振器による音波の散逸抑制が強結合を実現するために重要な役割を担っていることが分かる。
次に、印加する外部磁場の角度依存性を系統的に調べた
ところ、磁場と表面音波の進行方向が平行の場合に、結合強度が最も強くなることが明らかになった。これは、ニオ
ブ酸リチウムの圧電基板上の表面音波は、縦波よりも横波

図 3 スピン波と表面音波の結合強度・散逸と強磁性膜の厚さの関係
強磁性膜の厚さが 20nm 以上になると、結合強度がスピン波の散逸(紫色の四角形)と表面音波の散逸(青色の三角形)より高くなり、強結合領域に入る。

の方がスピン波と強く結合することを示している。

■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

8【まとめと今後の展開】
表面音波の研究の歴史は長く、これまでにガスの探知や電子機器のセンサー、タッチパネルなどに広く応用されている。さらに、強磁性体におけるスピン波も、磁気メモリ
デバイスや磁気ロジック回路などに用いられ、現代社会で必要不可欠な物理現象である。その二つを強く結ぶ強結合の室温での実現は、それぞれの波の特性を併せ持つため、磁場で制御できる表面音波センサーや、表面音波を用いた磁気メモリデバイスなど、新しい原理に基づく音響およびスピントロニクスデバイスの開発に役立つことが期待される。

謝辞
本研究は、日本学術振興会(JSPS)科学研究費補助金基盤 S「コヒーレント磁気弾性強結合状態に基づく高効率ス
ピン流生成手法の開拓(研究代表者：大谷義近)」、LANEF
Chair of Excellence, QSPIN project, at University
Grenoble Alpes(研究代表者：大谷義近)の支援を受けて行
われた。

参考文献
[1] Y. Hwang, J. Puebla, K. Kondou, C. GonzalezBallestero, H. Isshiki, C. S Sánchez Muñoz, L. Liao,
F. Chen, W. Luo, S. Maekawa, & Y. Otani, "Strongly
coupled spin waves and surface acoustic waves atroom temperature", Phys. Rev. Lett. 132, 056704(2024).

9

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

極値統計学でモータータンパク質の物性評価―キネシンとダイニンの輸送速度の上限に相違を発見―

機能物性研究グループ

林 久美子

真核細胞内では、中心の核付近で合成した物質を末端へ系の力学操作においてしばしば使用される光ピンセットも輸送するだけでなく、末端から取り入れた物質や不要な物

細胞内のような非平衡環境で力を正確にキャリブレートす質を中心に輸送する必要があり、双方向輸送が細胞機能にることが難しく、また、強いレーザーを用いるため生きてとって重要である。サイズの大きい真核細胞では受動的ないる細胞への負荷が大きい。こうした要因から、細胞に対物質拡散が遅いため、微小管ネットワークを張り巡らし、し低侵襲で、非平衡環境においても計測、解析できる新た微小管に沿って物質を能動的に輸送する必要がある。このな手法の開発が必要とされている。

能動輸送を担うのがキネシンとダイニンと呼ばれるモータ

極値統計学は、観測データから数学の定理に基づき最大

ータンパク質である。これらのタンパク質はアデノシン三値や最小値を推定する統計学である。かつては土木系や品リン酸(ATP)の加水分解で得た化学エネルギーを力学運動

質工学などの応用が多かったが近年応用が広がっている。

に変換して動くナノサイズのモーターであり、細胞中心か

これまで極値統計学をナノバイオロジーの実験データ解析

ら末端へ向かう順行性輸送をキネシンが担当し、末端からに応用する試みはあまり行われておらず、一般には生命科

中心に向かう逆行性輸送をダイニンが担当している。図 1

学分野では平均値解析が行われている。極値統計学をナノに示すように両者の構造や化学-力学エネルギー変換の仕バイオロジーの実験データ解析に適用することで、これま方も大きく異なっている。順行性輸送と逆行性輸送の相違

でに計測できなかったタンパク質の性質を浮き彫りにするを明らかにすることは重要である。

ことが出来ると期待される。
今回、私たちの研究グループは、生きている線虫の神経細胞内で、蛍光イメージングという細胞に負荷を加えない
低侵襲な手法により、キネシンとダイニンの輸送の様子を観察し、輸送速度データを収集した(図 2)。あらゆる観測
データの極値データ(ブロック最大値データ){𝑋}は下記の一般極値分布に従う。
𝑋 − 𝜇 −1/𝜉𝐺(𝑋) = exp [− {1 + 𝜉 ()}]
𝜎
形状パラメータ𝜉の値に応じて、グンベル型、フレシェ型、ワイブル型に大別される。輸送速度データを一般化極値分
布から調べ、キネシンの輸送速度データは最大値(4𝜇m/s)

図 1 モータータンパク質「ダイニン」と「キネシン」の蛍光イメージング模式図(上)および両タンパク質の輸送速度の極値統計解
析結果(下)が存在するワイブル型に属し、一方で、ダイニンは異なる振る舞いを示したことを発見した。

これまでキネシンやダイニンの運動メカニズムや力学性
質はガラスチャンバー内で行う 1 分子実験で調べられてきたが、本来の環境である細胞内では他の輸送関連タンパク質と協働して機能するため、細胞内でこれらのタンパク質機能を調べることが課題となっている。生きている細胞内は細胞骨格やタンパク質が混み合う複雑な非平衡環境であり、このような非平衡環境では多くの平衡統計力学法則が破綻するため、物性計測が困難である。ナノスケール生物■■■■ ■■■

図 2 生きている線虫の神経細胞内で、モータータンパク質の輸送速度を計測

物性研だより第 64 巻第 2 号

10この相違の起源を明らかにするために、モータータンパ

本研究は、JST さきがけ「計測技術と高度情報処理の融ク質の速度の負荷依存性(図 3)に注目した。物質を輸送す

合によるインテリジェント計測・解析手法の開発と応用」

るモータータンパク質は、混み合った細胞内で粘性による(課題番号：JPMJPR1877)、科研費挑戦的研究(萌芽)負荷を受けるが、速度が負荷に対し鈍感だと速度-負荷関(課題番号：22K18679)の支援により実施された。

係は上に凸の関数になり、敏感だと下に凸の関数になる(図 3)。モータータンパク質輸送モデルのシミュレーショ
ン結果から、下に凸の速度-負荷関係を用いると速度が収（注１）蛍光イメージング：

束せず、ワイブル型にならないことが分かった。速度が負

観察対象に蛍光物質を付け、蛍光物質を光らせ荷に敏感だと、稀に非常に大きい速度値を発生し、極値がることで対象を観察する顕微鏡観察法。タンパ

存在しないデータの振る舞いを見せる。つまり、輸送速度

ク質や分子で混み合った細胞内で、観察対象のの負荷依存性として、ワイブル型に分類されるキネシンはみを観察することに適している。

上に凸の関数、極値を持たないダイニンは下に凸の関数で（注２）ワイブル型：あると考えられる。平均値で見ると区別がつかないキネシ

極値分布はワイブル型、フレシェ型、グンベル

ンとダイニンの速度データだが、平均値からの外れ値に注型の 3 タイプの形状があり、極値が存在する分布

目する極値統計解析により、キネシンとダイニンが異なるをワイブル型と言う。

力学特性を持っていることが分かった。

（注３）軸索：神経細胞から伸びる長い突起。神経細胞のシグ
ナルを他の細胞へ伝える働きをもつ。
（注４）筋萎縮性側索硬化症(ALS)：
神経変性疾患の一つで、筋肉を動かし運動をつかさどる神経の障害。難病に指定されている。

参考文献
図 3 モータータンパク質の速度の負荷依存性（力学性質の一例）

これまで、モータータンパク質の速度の負荷依存性は光ピンセットを用いたガラスチャンバー内の 1 分子実験で調T. Naoi, Y. Kagawa, K. Nagino, S. Niwa, K. Hayashi.
Extreme-Value

AnalysisofIntracellular

Cargo

Transport by Motor Proteins. Communications Physics 7,
Article number 50 (2024).

べられてきた。今回、初めて生きている個体内での力学性質を明らかにし、これまでの解析では知り得なかった速度
上限の違いを、極値統計解析によって初めて得ることができた。今回の手法を応用することで、モータータンパク質
本来の環境である細胞内で物理的性質を明らかにすることが可能である。モータータンパク質のアミノ酸変異が輸送
速度や輸送力などの物理量の変化に繋がり、物流障害からさまざまなヒト疾患を引き起こす。特に、長い軸索があり能動輸送が重要な神経細胞では、物流障害から神経細胞死を引き起こすこともある。アルツハイマー病や筋萎縮性側索硬化症(ALS)(注 4)などの神経変性疾患では、モータータンパク質の変異による物流障害が指摘されているため、今回開発した極値統計学による解析手法を用いることで、モータータンパク質の変異に起因する神経疾患の分子メカ
ニズムの解明への寄与が期待される。

11

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

第 28 回日本放射光学会奨励賞を受賞して物性研究所 三輪研究室

助教 坂本 祥哉

この度、第 28 回日本放射光学会奨励賞を受賞し、2024 年

が界面における電子相関の増大によるものであることを明

1 月に姫路で行われた放射光学会年会において授与式が行らかにしました。本成果は、スピントロニクス分野で軽視われました。この賞は放射光科学分野において優れた研究されてきた電子相関が、基礎的な Fe/MgO 界面においても成果を挙げた若手研究者の功績を称え、今後の活躍を奨励重要であることを示すもので、今後の研究に新たな展開をするために設けられたものです。これまでの歴代の受賞者

生み出すものと期待されます。

には、物性研にゆかりのある著名な先生方が数多く名を連
ねられ、いっそう気の引き締まる思いがいたします。

二つ目の研究で着目した Mn3Sn は、反強磁性体にもかかわらず異常ホール効果などの強磁性的応答を強く示すため、

私は 2018 年 3 月に東京大学理学系研究科物理学専攻で博

大きな関心を集めています。この物質は、Mn のカゴメ格士号を取得し、藤森淳教授のもと放射光を用いた磁性材料

子が積層した構造を持ち、カゴメ面内に反強磁性の逆三角の電子構造と磁性の研究に従事してまいりました。その後

スピン構造をとります。このスピン構造は反強磁性的ではスタンフォード大学でのポスドクを経て、2019 年 10 月にあるものの時間反転対称性を巨視的に破り、クラスター磁物性研究所に着任しました。着任後はスピントロニクスの気八極子が強的に秩序した状態として理解されます。また分野において応用の期待される薄膜とデバイス作製、そのその帰結として、このような逆三角スピン構造において、物性の評価に焦点を当て研究を推進しています。受賞対象

正味の XMCD が有限となることが理論的に提唱されていとなった研究は“軟 X 線磁気円二色性によるスピントロニました。本研究では、この理論提唱を検証すべく、カゴメ

クス薄膜の磁性と電子構造の研究”です。Fe/MgO 界面に格子が直立した Mn3Sn エピタキシャル薄膜の開発に取りおける電子構造を解明した成果[1,2]と Mn3Sn 単結晶薄膜

組み、XMCD 実験を行いました。その結果、XMCD スペ

における非自明な X 線磁気円二色性(XMCD)を観測した成クトルが、磁場に比例するキャントスピン成分と磁場依存

果[3]が受賞対象となりました。本成果はこれまで培ってしないクラスター磁気八極子成分の二つから成り立つこと

きた放射光分光の経験と薄膜作製の技術が高度に融合してを示し、それぞれの大きさを定量的に同時に評価する手法

得られたものであり、三輪真嗣准教授、雨宮健太教授をはを提案しました。この研究成果は、Mn3Sn をはじめとすじめとした共同研究者の皆さま、藤森淳名誉教授をはじめるカイラル反強磁性体のデバイス研究、あるいは、顕微としてこれまで多大なご指導いただいた皆さまに深く感謝

XMCD 技術を用いた反強磁性磁気ドメインの高分解能での申し上げます。

可視化など、様々な研究の展開につながると期待されます。

Fe/MgO 界面は大きなトンネル磁気抵抗効果と垂直磁気異現在は、デバイス物理と放射光科学を融合させ、電流や電方性を示し、スピントロニクス分野において最も基礎的で圧を印加しながら測定を行うオペランド実験にも取り組ん

欠かすことができない物質系です。この二つの効果はそれでおり、今回の受賞を励みにして、よりいっそう科学の発

ぞれ、界面の Fe のスピン磁気モーメントと軌道磁気モー展に貢献していく所存です。

メントによって決定されますが、それらの振る舞いは実験的に未解明のままでした。本研究では良質な Fe/ MgO 界面を持つ V/Fe/MgO 三層膜を作製し、深さ分解 XMCD 法
を用いて界面一原子層の Fe のスピン磁気モーメントと軌
道磁気モーメントを初めて実験的に明らかにしました。その結果によると、MgO 界面においてスピン磁気モーメン
トが内部の Fe に比べ 5%ほどしか変化しなかったのに対し、界面の軌道磁気モーメントは 250%という顕著な増大を示しました。第一原理計算との比較によって、この増大■■■■ ■■■

参考文献
1. S. Sakamoto, M. Tsujikawa, M. Shirai, K. Amemiya
and S.Miwa: ACS Appl. Electron. Mater. 4, 1794
(2022).
2. S. Sakamoto, T. Nozaki, S. Yuasa, K. Amemiya and S.
Miwa: Phys. Rev. B 106, 174410 (2022).
3. S. Sakamoto, T. Higo, M. Shiga, K. Amemiya, S.
Nakatsuji and S. Miwa: Phys. Rev. B 104, 134431 (2021).

物性研だより第 64 巻第 2 号

12日米先端工学シンポジウム Most Interactive
Presenter’s Award を受賞して

機能物性研究グループ

林 久美子

この度、2023 年日米先端工学シンポジウム(JAFOE)に 宿 泊 先 の リ ー ガ ロ イ ヤ ル ホ テ ル 東 京 で Welcome(2023年7月18日～20日、早稲田大学)[1]のMost Interactive

Reception が開催され、私も参加しました(写真左)。18 日

Presenter’s Award を受賞しました。この賞は日本工学ア

朝から小林喜光会長のビデオ挨拶、Dr. Al Romig(米国工カデミー、全米工学アカデミー、科学技術振興機構(JST)学アカデミーの Executive Officer)、菱田公一会長代理、が共催する 2023 年日米先端工学シンポジウム(JAFOE)に

小林治 JST 国際部長の挨拶があり、所千晴(早稲田大学教おいて日米研究交流に最も貢献した参加者に日本工学アカ授)運営委員長と Christopher Schuh(当時 MIT 教授)運営

デミーから授与されるものです。なお、JAFOE には以下委員長の司会のもと会議が始まりました。討議が行われたの特色があります。

4 つのテーマは以下のものとなります。

● 異なる 4 分野の発表・討議すべてに全参加者が出席する● Materials by Design(沼田圭司運営委員(京都大学))

異分野交流の場● 厳選された若手研究者のみにより、制約のない自由活
発な討議● Computational Approaches to Address Infectious Diseases(夏目やよい運営委員(医薬基盤・健康・栄養研究所))● The Arduous and Exciting Path to the Development of● 企画・運営も若手研究者によって行なわれる

Successful Mobility Exoskeletons(宮嵜哲郎運営委員● 発表者・討議者は企画・運営に携わる若手研究者と(東京大学))EAJ などが選出
また、以下に示すように JAFOE は歴史のある取り組み● Circular Economy(天沢逸里運営委員(東京大学))
また、参加者が発表するポスターセッションがあり、私として発展してきました[2]。

は「Cargo delivery in neurons, and synaptic formation● 1995 年以来、全米工学アカデミーが若手研究者間の議

simulator」のタイトルでポスター発表を行いました。夜

論の場として FOE(Frontiers of Engineering)を開催には伊藤公平慶應義塾大学塾長にイブニングトーク(レク● 国際的な規模に広げ、1998 年、独米間で二国間シンポチャー)、19 日にはエクスカーションとして産業技術総合

ジウムを発足研究所(産総研)AI センター、日本科学未来館を見学、未● 日米両国間で同様なシンポジウムを行う提案があり、来館の浅川智恵子館長の御講演など、単なる研究会の枠をJST が主体となり、日本工学アカデミーがこれに協力す

超えた異分野交流の密度の濃い会議でした。エクスカーシ

る形で、2000 年 11 月に日本で第 1 回が開催

ョンの AI センターで見た実験作業ロボット「まほろ」、未● 第 2 回は 2002 年に日本で行われ、以後は毎年米国と日本で交互に開催

来館で見た視覚障害者の移動を支援する自律型ナビゲーションロボット「AI スーツケース」などの次世代技術は間● 2009 年に米国で第 9 回を実施。これを機に、日本側運近 で 見 て 感 銘 を 受 け ま し た 。 Dinner で 話 し た Skip

営主体は、JST から日本工学アカデミーに代わり、JST

Innovation(Google X からの独立、スマーティパンツなど

は引き続き本事業を資金的側面から支援の歩行支援ウェアラブル端末)[3]の Kathryn Zealand 氏か● FOE は世界的にも注目される若手育成プログラムとなり、米国内およびドイツ、日本との実施に加え、中国、
インド、EU、ブラジルなどとも行うことが決定

らも、世界で活躍する新しい女性像として、刺激を受けました。
3 日間を通じて積極的な討論への参加を行い、発表内容
に対する理解を深めるとともに、参加者や関係者間の相互

JAFOE 2023 では日米両国から選抜された若手研究者

理解と連携強化に貢献したことが評価され、この度の受賞(30～45 歳程度)30 名ずつ(総勢 60 名程度)が最先端工学につながりました(写真右)。今後も、国際交流に積極的に分野の 4 つのテーマについて発表・討議を行ないました。

貢献していく所存です。

会議前夜の 7 月 17 日、日米参加者の顔合わせを行うため
13

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

写真左：Welcome Reception (2023 年 7 月 17 日リーガロイヤルホテル東京) 右：EAJ 菱田会長代理より表彰状が授与(2024 年 1 月 18 日 KKR ホテル東京)[1] 2023 Japan-America Frontiers of Engineering Symposium
https://www.naefrontiers.org/200741/2023-JapanAmerica-Frontiers-of-Engineering-Symposium[2] JAFOE 日米先端工学シンポジウム実行委員会 https://www.eaj.or.jp/?p=13454[3] Skip https://www.skipwithjoy.com/■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

14

「テラヘルツ科学の最先端 X」優秀学生発表賞を受賞して極限コヒーレント光科学研究センター 松永研究室 修士課程２年

小川 宏太朗2023 年 12 月 21・22 日に開催されたシンポジウム「テ外パルスから直接所望のパルスを発生させることに成功し

ラヘルツ科学の最先端 X」において、優秀学生発表賞を受ました。また、この発生手法では単一のパルスから発生さ賞する栄誉に与りました。発表に対して賞を頂くのは初めせるため、周波数間のジッターが極めて小さく、相対位相てですので、大変光栄に思っております。

が安定であることが分かりました。

受賞の対象となった発表は、「2 色逆回り円偏光マルチ

さらに、本手法では近赤外光の位相と偏光の制御は空間

テラヘルツパルス発生技術の開発」です。以下で発表内容

光変調器によってソフトウェア上で制御できるため、2 色について少しご説明させていただきます。光の偏光制御技の強度比や電場軌跡のなす向き、回転対称性やヘリシティ

術は近年ますます発達しており、円偏光や光渦などのカイなどの 2 色逆回り円偏光の持つパラメーターをプログラマ

ラルな光を利用して新奇物性を発現させる研究が盛んに行

ブルに制御できることも実証しました。そのため、今回開

われています。さらにここ数年、2 色の互いに逆回りの円発した光源は光学素子の交換なしに照射したい物質とその偏光を重ね合わせることで生じる特異な回転対称性を持っ目的に合わせて光電場軌跡の様々なパラメーターを変える

た光電場軌跡を使って固体を動的に制御する理論提案が相ことが可能です。これは固体の空間反転対称性や回転対称

次いで報告されています。2 色逆回り円偏光を使えば、系性までも制御しうる新たな光源であり、固体のトポロジーの時間反転対称性を破りながら空間反転対称性や回転対称制御への応用を切り開く成果であると言えます。

性を制御できるため、3 次元ディラック半金属のフロッ

本研究は神田夏輝元助教(現理化学研究所・ISSP リサー

ケ・エンジニアリングや層状物質におけるバレー分極制御

チフェロー)、室谷悠太助教、松永隆佑准教授のご協力のなどへの応用が期待されています。

もとで行われたものです。特に神田氏のお力添えがあって

2 色逆回り円偏光を物性制御の実験に適用するには、不要なバンド間励起や電子散乱を避けて瞬間的に大きなベク

こそ、このような場所に到達できたものと思っております。
この場を借りて感謝を申し上げます。

トルポテンシャルを与えるという点で、周波数が 10–70
THz (4–30 µm)に相当するマルチテラヘルツ帯の光が最適です。しかし、この領域は多くの物質においてフォノンの吸収帯であることから市販の光学素子を使った広帯域な位相変調が難しいため、この領域での 2 色逆回り円偏光の発生は報告されていませんでした。もう一つの問題として、
従来近赤外や可視域のガス分子への応用とは異なり、固体への応用の場合は 2 色逆回り円偏光の電場軌跡の成す角度の制御が必要不可欠ですが、従来の発生方法では固体への応用に必要な精度での相対位相の制御が困難でした。
そこで、本研究では近赤外パルスから周波数変換して直接マルチテラヘルツ 2 色逆回り円偏光を発生させる手法を開発しました。この手法の根幹は、波長変換に用いた
GaSe 結晶の光学面が持つ 3 回回転対称性に由来する差周波発生の偏光選択則です。入射する近赤外光の円偏光度を制御することで、差周波光の発生を禁則にしたり円偏光度を調整したりすることができます。この選択則を活用する
ことで、周波数ごとに位相と偏光が制御された広帯域近赤15

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

精密工学会ベストプレゼンテーション賞を受賞して極限コヒーレント光科学研究センター 博士 1 年 吉永 享太
この度、2023 年 9 月に福岡工業大学で開催されたできる電子ビームリソグラフィを用いて Si 基板上の 200「2023 年度精密工学会秋季大会学術講演会」にて口頭発

nm 厚 SiN 薄膜に 100 nm 刻線間隔をもつ多数の回折格子表を行い、ベストプレゼンテーション賞を受賞いたしましを配置し、マルチ開口回折格子の作製に成功しました。さた。同賞は 35 歳までの若手研究者のうち、研究の新規らに、高輝度 X 線を利用できる大型放射光施設 SPring-8

性・発表内容、発表の構成・方法、適切な質疑応答が優秀にて作製した素子を用いた分光実験を行い、回折格子によだった発表者に贈られます。このような栄誉ある賞をいた

る回折光のプロファイル・強度からその性能を評価しましだき、大変光栄に存じます。

た。本実験から、各回折格子はエネルギー分解能 500 で X

受賞対象となった発表のタイトルは「軟 X 線高速分光イ

線を分光でき、私たちが提案する X 線高速分光イメージン

メージングに向けた超高速電子線描画装置による超高刻線グ技術に適用した場合、sub-μs のタイムスケールで試料

密度回折格子の開発」です。試料の内部構造と状態の高速の構造や状態の変化を追跡できることが示されました。今な変化を追跡できる X 線イメージング技術への応用を見据

後は本研究成果をさらに発展させ、X 線高速分光イメージ

え、新規 X 線光学素子の設計、作製から評価まで一貫してング技術の実現へと進んでいきます。

行いました。以下に本発表の内容をご紹介いたします。
近年のナノテクノロジーの進歩に伴い、半導体から細胞

最後に、共同研究者の方々や物性研究所の皆さまをはじめ、ご支援くださった多くの方々に感謝申し上げます。

にいたるまでナノスケールの加工・制御を扱う研究が急速に発展しており、こうした微細構造を観察できる顕微手法[1] Y. Takeo et al., AIP Conf. Proc., 2990, 1 (2023).

の重要性が高まっています。X 線イメージングは、X 線の[2] S. Egawa et al., Opt. Express, 27, 23 (2019).

高い透過力と短い波長を利用して試料内部の微細構造を約50 nm の分解能で観察できる技術です。また X 線分光技
術と組み合わせて試料像各位置のスペクトルを取得することで、試料構造と物性の相関を解析できる X 線分光イメー
ジングが可能となります。しかし、本技術は試料の計測に数時間から数日を要するため、試料の構造や状態が高速で変化する試料の計測は実現されていませんでした。そこで
本研究では、こうした試料の計測を波長数 nm 程度の軟 X
線領域で実現する新しい X 線高速分光イメージング技術を提案し、その基板技術であるマルチ開口回折格子[1]の設計・作製・評価を行いました。
マルチ開口回折格子とは、二次元平面上に多数の回折格子を配置した光学素子です。波長に依存して像の位置が変動する色収差のない顕微手法[2]と組み合わせることで、試料像各位置のスペクトルを一括で取得することが可能になります。
本研究ではまず、マルチ開口回折格子の設計を行いました。光の波動伝搬を計算可能なシミュレータを用いて、刻
線間隔・刻線本数といった回折格子のパラメータを最適化、決定しました。また、数十 nm の微細構造を大面積に描画■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

16凝縮系物性研究部門 山下研究室 博士課程 2 年 吉田 大希
この度、2024 年 2 月 13 日から 16 日まで東京大学伊藤国 際 学 術 研 究 セ ン タ ー で 開催 さ れ た I n t e r n a t i o n a l

より感謝申し上げます。この受賞を励みに、さらなる研究に邁進してまいります。

Symposium on Quantum Electronics 2024 において、「Award of Excellence in the Poster Presentation」を受賞しました。この賞は、シンポジウムにおいて優れたポス[1] N. Yoshioka, Y. Imai, and M. Sigrist, J. Phys. Soc. Jpn.
87, 124602 (2018).

ター講演を行った発表者を表彰するもので、トランススケ[2] C. Mielke et al., Nature 602, 245 (2022).

ール量子科学国際連携研究機構から授与されました。この[3] Y. Xu et al., Nat. Phys. 18, 1470 (2022).

ような栄誉ある賞をいただき、大変光栄に思います。受賞[4] C. Guo et al., Nature 611, 461 (2022).

した研究の発表タイトルは「Thermal Hall measurements[5] X. Wu et al., Phys. Rev. Lett. 127, 177001 (2021).

to detect spontaneous thermal Hall effect in kagome[6] R. Gupta et al., Commun Phys 5, 1 (2022).

superconductor CsV3Sb5」です。以下、その研究内容を簡単にご紹介いたします。
時間反転対称性を破るカイラル超伝導は、表面やエッジにマヨラナ粒子が現れるトポロジカル超伝導の一種であり、環境ノイズに耐性のある量子計算への応用が期待されています。しかし、これまでカイラル超伝導を実験的に検証する方法は確立されておらず、理論的にはゼロ磁場下での自発的熱ホール効果の観測が提案されていましたが [1]、具体的な観測例は報告されていませんでした。今回、自発的
熱ホール効果の検出方法を新たに提案し、カゴメ格子超伝
導体 CsV3Sb5 を対象に実験を行いました。本物質を含む
AV3Sb5(A = K, Rb, Cs)物質群では、超伝導転移よりも高温で確認される電荷密度波秩序(CDW)に関連して時間反転対称性の破れが報告されており [2– 4]、その特異なCDW 相から現れる超伝導状態としてカイラル超伝導の可能性が指摘されています [5,6]。提案した測定手法による実験の結果、カゴメ格子超伝導体 CsV3Sb5 はゼロ磁場下で有限の熱ホール伝導率を示し、自発的な熱ホール効果の観測に成功しました。また、対照実験として実施した第II 種従来型超伝導体 2H-NbS2 でのゼロ信号の確認にも成功しました。これらの成果は、CsV3Sb5 の超伝導状態の特異性を示すだけでなく、将来的に他のカイラル超伝導候
補物質の検証に繋がることが期待されます。
最後に、日頃からご指導いただいている山下穣准教授、武田晃助教をはじめとする研究室の皆様、そして試料提供を行ってくださった UC Santa Barbara の Wilson Group
を含む全ての共同研究者の皆様に、この場をお借りして心17

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

2023 Rising Stars Collection に選出されてナノスケール物性研究部門 助教
この度、Applied Physics Letters (APL)に掲載されたわ
たしたちの論文『High-resolution magnetic imaging by

一色 弘成ました。今後も新しい測定法・実験法を生み出せるように励みたいと思います。

mapping the locally induced anomalous Nernst effect

本成果を挙げることができたのは共著者の皆様のおかげ

using atomic force microscopy』[1]が 2023 Rising Starsです。共に実験した非凡な学生の Nico Budai 氏、お忙しCollection[2]に選出されました。このコレクションは、応い時でも必ずディスカッションに応じてくださった大谷義用物理分野の若手研究者の優れた業績を称えるために AIP

近教授、世界的に注目を集める物質を提供してくださった

Publishing が 2023 年に新設したものです。APL に原稿

中辻知教授、肥後友也准教授、Zheng Zhu 博士、上杉良太を投稿する際に、博士の学位取得から 10 年以内の責任著

博士に心から感謝を申し上げます。

者は本賞への応募を選択することができます。当時のわたしは学位取得後 9 年だったため、最後の機会と思い応募い[1] Nico Budai et al. High-resolution magnetic imaging

たしました。また、コレクションの中で最も優れていると

by mapping the locally induced anomalous Nernst

判断された一報の論文の著者には、Rising Star Award とeffect using atomic force microscopy, Appl. Phys. Lett.

賞金が与えられるそうです(残念ながらこちらは逃しまし122, 102401 (2023).

た)。物性研究所では APL は身近な雑誌だと思うので、若[2] APL Rising Stars Collection and APL Rising Star

手研究者の皆様はぜひ狙ってみてはいかがでしょうか。

Award, https://pubs.aip.org/aip/apl/pages/risingstars

本論文の内容ですが、原子間力顕微鏡を使って新しい磁[3] プレスリリース, 熱流注入で磁気を観る ―簡易的・高気イメージング法を実現しました。探針を試料細線に接触

分解能な磁気イメージング新手法―, https://www.issp.u-

させて局所的に温度勾配を誘起し、試料細線両端に磁気熱

tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=17932

電効果(異常ネルンスト効果)で生じる電圧をマッピングし[4] Avery Thompson, Probing magnetic structure at theます。電圧の符号と大きさから、約 80 nm の空間分解能

nanoscale with local thermal flow injection, Scilight

で探針直下の試料の磁気分極の情報を得ることができます。

2023, 101101 (2023).

詳細はプレスリリース[3]や研究紹介記事[4]を参考にしていただきたいと思います。この新手法は汎用性が非常に高く、パーマロイのような一般的な強磁性体から、垂直磁化膜、機能性反強磁性体など様々な物質に適用が可能です。
既存の方法では難しかった測定にも対応しており、現在は異常ネルンスト・サーモパイルという素子の熱電効果の可視化を計画しています。なお、本論文は APL の注目論文(Featured article)にも選出されており、共著者の Nico
Budai 氏は国際学会で合計 3 つの賞をいただきました。本
研究が高く評価されていることを嬉しく思います。さらに、
この新手法を使って反強磁性ワイル半金属の磁気分極を観察した成果が Physical Review Letters に採択されたので、そちらにもご期待ください。さて、わたしが若手研究者だ
った期間は終わりました。苦労もしましたが、これまでの経験を駆使して最後になかなか良い仕事ができたのではな
いかと思います。今回の受賞により自信を持つことができ■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

18

ISSP 学術奨励賞を受賞して

現・株式会社 Preferred Networks リサーチャー
元・杉野研究室 博士課程 永井 瞭
この度、物性研究所所長賞という名誉ある賞を賜り、大せることで密度汎関数理論を系統的に精度改善することが変光栄に感じております。受賞の対象となったテーマは、できるフレームワークを示したことで、多くの研究者グル

私が大学院生時代を通して研究し続けてきた「密度汎関数

ープから反響を頂くに至りました[1-3]。今回、そういっ理論の機械学習による構築」というものです。受賞に至る

た私の研究活動を身近なコミュニティから評価していただ

ほどの成果を上げられたのは、ひとえに物性研での大学院いたことでとても嬉しく思っています。

生生活が恵まれているおかげでした。スパコン等の計算資源はとても潤沢でしたし、海外研究留学にも物性研のプロ

実は、私は願望として「密度汎関数理論などの第一原理

グラムで行くことができました。また、議論したいときに計算技術の基礎理論・技術を新たに研究しようと考える大いつでも応じてくれる教職員に囲まれていたことがありが学院生・研究者が増えてほしい」と常日頃から考えていまたかったです。密度汎関数理論にまつわる技術は多岐にわす。日本では第一原理計算の結果を使った物性評価の研究たっており、少し文献を読んだだけでは分野の全体を把握は盛んですが、その第一原理計算自体の性能向上をおこなできないものです。私も習いはじめた頃にはわからないこっている人はそこまで多くない印象です。第一原理計算のとが多すぎてよく壁にぶつかっていたのですが、すぐにそ開発が盛んだった時代がかつてあったのですが、その時期の道のベテランの方々から的確に必要なことを教えてもらに一気に理論や技術が高度化しすぎて、傍目からはすでにい、おかげで道が開けたことが何度もありました。また、固まった技術に見えてしまっているのが現状だと思います。

柏自体がのんびりした場所ですし、理論系の研究室でもどそのため、ある程度の期間で成果を出さなければならない

っしり腰を据えて研究に望む雰囲気が全体的にあったおか

大学院生などからは敬遠される傾向にあるのだと思っていげで、大規模な研究に集中して打ち込むことがしやすい環ます。そういった面は確かにあるのですが、実際にはこの境でもあり、これもまた自分に合っていたと思います。こ

分野にはまだまだ改良すべき点が多くあり、より多くの人ういった要素は慣れてしまうと当たり前に感じてしまうもがこの分野に携わることで今後解決されていくのではないのですが、他の機関の現状を聞くに決して当たり前とは限かと期待しています。私自身、抽象性の高い理論や数値技らないことを知り、大変恵まれていたと感じました。この術の改良が、現実世界の具体的な物質の計算精度改善につ

環境を維持・向上するために日頃から努力してくださってながる楽しさがあるこの分野が好きで、より多くの人にこいる物性研の皆様には感謝が尽きません。

の楽しみを共有したいという願望もあります。今回の受賞がきっかけで、計算の基礎理論改善にもまだやれることが受賞内容の研究について簡単に紹介します。密度汎関数理論とは、物質中の電子状態を求めることができる理論で、あるということを知って貰えるきっかけになればいいと思います。

その計算精度とコストのバランスから実用的な物性計算に幅広く用いられています。しかし、その理論には不完全な

今現在は民間企業で物質科学関連のシミュレーション手部分があり、そのせいで物性計算に致命的な(定性的な評法の研究開発を行っております。アカデミアとは異なる環

価を誤ってしまうような)誤差が乗ることがあります。そ境ですが、相変わらず新しい技術を追い求める仕事も行っの不完全を機械学習という情報理論分野から現れた技術をております。再び物性研の皆様に興味を持ってもらえる計

使って埋めることが、私の研究テーマです。機械学習とい

算技術を提案できるよう、今後も努力していきたいと思っ

うと今でこそ多くの分野に浸透した技術ですが、私が手をております。

付け始めた頃は物理学や物質シミュレーションへの応用という点では黎明期でした。その中で、機械学習を組み合わ19

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

[1] R. Nagai, R. Akashi and O. Sugino, “Completing
density functional theory by machine learning hidden
messages from molecules”, npj Comput. Mater. 6,43(2020).
[2] Y. Suzuki, R. Nagai, and J. Haruyama, “Machinelearning exchange-correlation potential in timedependent density-functional theory”, Phys. Rev. A,
101, 050501, (2020).
[3] R. Nagai, R. Akashi and O. Sugino, “Machinelearning-based exchange correlation functional withphysical asymptotic constraints”, Phys. Rev. Res, 4,013106 (2022).

■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

20本多記念研究奨励賞を受賞して凝縮系物性研究部門 井手上 敏也
この度、公益財団法人・本多記念会の第 45 回本多記念法として多くの方の注目を集めており、様々な関連分野

研究奨励賞を受賞致しました。本賞は、鉄鋼及び金属に関(スピントロニクスや磁性、超伝導、トポロジカル物性、する冶金学・材料物性学の研究に従事した本多光太郎氏に

光物性、ナノエレクトロニクス、量子多体物性等々)に刺由来する賞で、理工学、特に金属及びその周辺材料に関す激を与えながら発展してきています。また、量子力学的整る研究を行い、優れた研究成果または発明を行った若手研流現象は、固体中の電荷やその他様々な量子自由度を自在究者を奨励するために贈られます。今回の受賞は文献[1]に制御する上で極めて有望な機能であり、将来的に省エネ～[5]を始めとした研究成果が評価されたものです。このルギーエレクトロニクスデバイスや新規発電手法の確立へ

場を借りて、共同研究者である岩佐義宏氏、十倉好紀氏、と繋がる可能性があります。私がこの研究を始めた当初は、

永長直人氏、濱本敬大氏、越川翔太氏、江澤雅彦氏、清水このテーマがこれほどまで大きな広がりを持つとは想像も直氏、金子良夫氏、Feng Qin 氏、Wu Shi 氏、吉田将郎

していませんでした。その発展に微力ながら貢献できたこ

氏、Alla Zak 氏、Reshef Tenne 氏、喜々津智郁氏、井ノとは、大変幸運であったと感じています。

上大嗣氏、橋爪大輔氏、板橋勇輝氏、斎藤優氏、大内拓氏、

このように、自分の研究と関連するトピックスが、時に

野島勉氏、星 野 晋 太 郎 氏 、 後 藤 千 裕 氏 、 並 木 宏 允は自身の想像をはるかに超えて発展していくのを目の当た

氏 、 笹川崇男氏、赤松孝俊氏、Ling Zhou 氏、Yu Dong

りにできるのが、研究の醍醐味の一つではないかと思いま氏、北村想太氏、吉井真央氏、Dongyang Yang 氏、恩河す。私が取り組んでいる原子層物質の研究の歴史を振り返

大 氏 、 中 川 裕 治 氏 、 渡 邊 賢 司 氏 、 谷 口 尚 氏 、 Josephってみても、想像もしなかったようなテクニックやアイデ

Laurienzo 氏、Junwei Huang 氏、Ziliang Ye 氏、森本高

ア、概念、現象が見出されて分野を大きく発展させたり新裕氏、Hongtao Yuan 氏、およびその他すべての関係者のしいトレンドが生まれてきたりしました。物性研究所に着皆様に感謝申し上げます。

任して以降、私自身も研究室メンバーと少しずつですが、受賞対象となった研究は「ナノ物質の対称性制御と量子新しいことに挑戦しています。今回の受賞を励みに、今後

力学的整流現象の開拓」です。原子層物質をはじめとするもそのような想定外のテーマに出会えることを楽しみにし

ナノ物質は、薄膜化やナノチューブ、界面作製といった手つつ、研究に励んでいきたいと思います。

法を用いることで結晶対称性を制御したり、元の結晶にはないユニークな構造を実現したりすることができます。私はこれまで、そのようなナノ物質において発現する対称性の破れを反映した物性や機能性の研究を推進してきました。
特に、ナノ物質における対称性の破れを反映した物質固有の(単一物質で生じるような)整流現象である、非相反伝導(結晶対称性を反映した電流や超伝導電流の整流現象)および光起電力効果(分極を反映した光電流現象)の開拓を行い、その微視的機構(スピンや超伝導ボルテックス、波動関数の幾何学的性質との関係性)を明らかにしてきました。今回、それら一連の成果が評価されたということで、大変嬉
しく思います。
均質な固体中における対称性の破れを反映した整流現象
は、私が研究を開始する前から様々な先駆的研究がなされていましたが、最近では固体中の量子状態を知る新しい手21

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

[1] T. Ideue et al., “Bulk rectification effect in a polar
semiconductor” Nature Physics 13, 578 (2017).
[2] F. Qin et al., “Superconductivity in a chiral nanotube”
Nature Communications 8, 14465 (2017).
[3] Y. M. Itahashi et al., “Nonreciprocal transport in gateinduced

polar

superconductor

SrTiO3”

Science

Advances 6, eaay9120 (2020).
[4] T. Akamatsu et al., “A van der Waals interface thatcreats in-plane polarization and a spontaneous
photovoltaic effect” Science 372, 68 (2021).
[5] Y. M. Itahashi et al., “Giant second harmonictransport under time-reversal symmetry in a trigonal
superconductor” Nature Communications 13, 1659
(2022).

■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

22Winning the Award of Excellence in theposter presentation in TSQS2024

Junhyeok Jeong, M2, Kondo Laboratory
The TSQS2024, or in other words, the International
Symposium on Quantum Electronics is an annualinternational workshop hosted by the Trans-Scale
Quantum Science Institute (TSQS). This workshop aims
to foster innovation by bridging a wide spectrum ofquantum science disciplines. This year, the symposium
was held from February 13 to 16 at the Ito International
Research Center at the University of Tokyo. This
program includes both an oral and a poster presentation
session, and each participant can give their talk in either
way. The program committees evaluate how the poster
and the research are innovative and well-explained to
Figure 1. Me holding the award of
excellence in the poster presentation.

other participants. And present an award to someselected participants.

The most studied cuprates so far are so-called ‘single
It was my first time joining the international workshop,

layer’ or ‘bilayer’ which means there is one or two CuO2

and also it was my first time presenting a poster toplanes where the superconductivity emerges imbedded

audiences. Even though I was quite nervous until justbetween the dopant layers. However, my study aimed tobeforecould enjoy thethe ‘multilayered’ cuprate which has multiple (more thanatmosphere of the hall, the talk, and everything in there.

three) CuO2 layers inside one unit cell. This multilayer

Also, it is a great honor to be selected as one of the award

cuprate includes a ‘clean’ innermost CuO2 plane, which

winners.

is well protected from the spatial inhomogeneity thatthepresentation

day, I

inevitably comes from the dopant layer by the other
Quantum Electronics, which seems to be a little vague

CuO2 planes (Figure 2. a). It means that the innermost

nomenclature, covers large research fields including

CuO2 plane remains structurally flat and electronicallytransport, magnetism, or even cosmologies. My researchhomogeneous hence it is suitable for studying thewas on the high-Tc superconductors. A superconductor is

intrinsic physics of the cuprate.

an exotic material that shows zero resistivity under acritical temperature (Tc). This fascinating property can

The intriguing feature of the innermost clean CuO2 plane

be applied to ways, such as ultrahigh-efficiency electricistransport or Magnetic Resonance Imaging (MRI), so

antiferromagnetic order. It had been clearly revealed bytherehigh-Tc

the study of a five-layer system. However, the observed

superconductors and the copper-based superconductor

superconducting pairing gap in the five-layer system was(Cuprate) is one of the highest-Tc materials so far in therather small, an order of a few meV. Hence I focused thefield, but nobody knows how the high-Tc is achieved infour-layer system, which may possess a slightly

cuprate.

increased doping level than the five-layer system.

23

have

been

huge

efforts

物性研だより第 64 巻第 2 号

to

find

that

the

superconductivity

coexists

■

■ ■

with

the

■ ■ ■ ■

The measured superconducting gap in the four-layer

The observed pairing strength in the four-layer systemsystem was around 15 meV to 30 meV within a very tiny

was indeed extremely large, around 0.69 at maximum.

doping level difference. This pairing gap is actually 3 toThis result suggests that the strong superconducting

6 times larger than that of the five-layer system,

pair exists in a clean- and underdoped inner plane andsuggesting that the superconducting pair can stay strong

will pave the way to investigate a high-Tc mechanism ofeven under the presence of the antiferromagnetic order.

cuprates.

Moreover, since the electronic band topology of the ‘small’Fermi pocket is quite different from the conventional

About this result, I want to thank all the co-authors of

single- and bilayer systems, it is possible to discuss about

the work. Without them, I would not be able to get a

the pairing strength, which is a physical parameter

fruitful result and the award. Especially, I want to takeindicating how the superconducting pairs formed

a moment to express my sincere gratitude to Prof.

strongly (Figure 2. b, c).

Takeshi Kondo, as my academic supervisor, and also I
am very thankful to Dr. Soonsang Huh, Dr. Kifu

The pairing strength is calculated by the ratio of the

Kurokawa, and Mr. Yuyang Dong for the insightful

superconducting gap (Δ) and the Fermi energy (ε F).

discussion.

Figure 2. (a)The crystal structure of a four-layer system. The inner plane (IP) is well
protected by the outer planes (OP), and hence remains clean and homogeneous. (b)The
electronic band topology of IP, which shows a small pocket at a Fermi energy. The band top(or Fermi energy) is rather small, an order of few tens of meV. (c)Same with (b) but of OP.
This band topology was seen in many conventional cuprates.

■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

24JSR2024 学生発表賞を受賞して極限コヒーレント光科学研究センター
木村研究室 D2 櫻井 快
このたび 2024 年 1 月 10 日～12 日にかけて開催された収端)の合計 209 点です。SPring-8 での実験後、吸収像

第 37 回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウムの再構成と画像処理を経て、XAFS の空間分布を構成しまにて JSR2024 学生発表賞を受賞いたしました。多くの発した表の中から受賞に選ばれたことに大変光栄に思います。こXAFS の空間分布というデータは非常に巨大であり、その場を借りて研究にご協力いただいた皆様に感謝いたしまのままでは考察が困難です。そのため主成分分析を適用し、す。

XAFS の特徴抽出と、特徴毎の空間分布を調べました。抽このたび受賞対象となった研究は、同学会にて発表した出した特徴は細胞内で特定の構造を反映した分布を持って「細胞の軟 X 線 XAFS タイコグラフィ計測と主成分分析

おり、構造生物学の観点から対応する小器官の推定を行っによるスペクトル解析」という手法開発の研究であり、原たところ、小器官が多く含有する生体物質と、XAFS の特理や実験内容について簡潔に紹介します。

徴から推定される生体物質の傾向が合致していることが分計測の観点から見た細胞は多種多様な物質が空間的に複かりました。

雑に分布する試料であり、細胞内部構造の詳細な計測は生

この結果は本手法が細胞内での生体物質分布の高分解能

物学、医学、薬学など、多岐に渡る応用が考えられます。

計測に適用可能な可能性を示すものであり、将来的には生これらの応用を実現させるには、細胞内部の「高分解能

細胞内での薬物動態の直接観察など、創薬分野への活用をな」、「非破壊的な」、「化学状態計測」が有効ですが、現在期待しています。

主流である可視光顕微鏡や電子顕微鏡では様々な制約がありました。
本研究で使用する軟 X 線 XAFS タイコグラフィという手法は、数 10 nm の高分解能での化学状態計測を非破壊的に実行可能という細胞計測に適した特徴を持つ手法です。
一般にコヒーレント X 線を試料に照射すると、透過後のX 線は試料構造を反映した回折パターンを形成します。試[1] J. M. Rodenburg, et.al., Ultramicroscopy, 107, 227231, (2007).
[2] S. Mitra-Kirtley, et.al., J. Am. Chem. Soc., 115, 252258, (1993).
[3] Y. Senba, et.al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res.,
Sect. A, 649, 58-60, (2011).

料上の複数箇所で回折パターンを計測し、それら全てに矛盾しないように吸収像を最適化していく方法をタイコグラ
フィ[1]と呼びます。更に、軟 X 線吸収スペクトルの特定の波長領域には化学状態を強く反映する微細構造(XAFS)が含まれています[2]。そのため XAFS 近傍の波長領域でタイコグラフィを繰り返し、XAFS の空間分布を見ること
で化学状態の空間分布を推定することができます。
軟 X 線 XAFS タイコグラフィには高輝度のコヒーレン
ト軟 X 線光源が必要であり、兵庫県の大型放射光施設
SPring-8 の軟 X 線ビームライン BL07LSU[3]を利用しました。今回は細胞試料として、化学固定した神経細胞を物性研究所井上研究室に提供いただきました。タイコグ
ラフィに使用した光子エネルギーは XAFS の近傍である
395 eV – 425 eV(窒素吸収端)と 520 eV – 570 eV(酸素吸25

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

2023 年度触媒学会教育賞を受賞してナノスケール物性研究部門

𠮷信 淳

このたび、「表面化学に関する書籍の発刊による教育活動への貢献」により 2023 年度(令和 5 年度)触媒学会教育賞を共同で受賞しました。同賞は、触媒学会が選定する触媒に関する教育および触媒の普及啓発の貢献に与えられる賞です。授賞式は、第 133 回触媒討論会(会場：横浜国立大学)会期中の 2024 年 3 月 18 日に行われました。
2008 年頃に岩澤康裕先生から表面化学の教科書の共同執筆についてお誘いがありました。当時、東京工業大学におられた福井賢一先生(現、大阪大学教授)、筑波大学の中村潤児先生(現、九州大学教授)と私の 3 人で中間地点であった柏市の物性研究所に集まり、打ち合わせを始めました。国内外の表面科学に関する多くの教科書・参考書を調査し、それらの良いところを取り入れつつ、日本の大学
学部レベルの物理化学、統計力学、量子力学・量子化学を前提とした、独自の章立てを考えました。内容としては、
表面構造、表面電子状態、表面反応理論、表面ダイナミク
スといった基礎から、固体触媒、金属・半導体・酸化物の「ベーシック表面化学」の表紙

表面化学、表面の化学設計と機能までを扱っています。
表面科学の基礎概念から最先端の研究までをカバーする
少し欲張りな本書「ベーシック表面科学」は 2010 年に発刊され、その後本格的な入門書として広く利用されています。2023 年の時点では 10 刷にいたるほど浸透し、さらに電子書籍化されました。その需要は国内にとどまらず、
2022 年には韓国語版が発行されるなど国際的にも高い評価を得ています。
本書は触媒学会では公開チュートリアル講座におけるテキストとして活用されており、大学院レベルの教科書/参考書として学生のみならず、企業研究者のリカレント教育など表面化学に関する若手研究者教育にも大きく貢献した
ことが、触媒学会教育賞として評価していただいた理由の一つです。
読者として主に化学系の大学院生や研究者を想定しておりましたが、最近、物性研究所物性理論系の大学院生が本書を精読していることを知り、嬉しく思いました。表面科
学分野の進歩に合わせて、今後、改訂していきたいと思い

授賞式での写真（2024/3/18 触媒討論会）
左：薩摩 篤 触媒学会会長 右：𠮷信 淳 教授

ます。

■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

26日本物理学会 領域９ 学生優秀発表賞を受賞してナノスケール物性研究部門 𠮷信研究室 博士課程１年 阪口 佳子
去る 2024 年 3 月、オンラインで行われた日本物理学会
2024 年春季大会にて学生優秀発表賞(領域９)を受賞する
栄誉に恵まれました。この賞は、学会において優れた講演発表を行った学生に対して授与されるもので、研究内容と発表の両面が審査されます。受賞対象は「Cu(977)およびPd/Cu(977)表面におけるメタノールの脱水素化反応」です。以下、研究内容についてご紹介いたします。

TPD 測定の結果から、Cu のステップサイトと Pd サイ
トはメタノールの分解によるホルムアルデヒド生成反応のメタノールは様々な物質の原料となる有用な化学物質で活性化障壁を低下させることがわかりました(図１)。これあり、また、その年間生産量の 30%以上はホルムアルデ

は、逆反応である CO2 の水素化によるメタノール合成反ヒドへ変換されます[1]。メタノールの合成や改質反応に応の最終過程についてもこれらのサイトが活性化障壁を低は触媒として Cu が用いられることから、Cu 表面におけ下させるということを意味します。つまり、本研究で得らるメタノールの表面化学過程はよく研究されています[2]。
Cu の低指数面ではメタノールの脱水素化はほとんど進行
しないため[3]、本研究では、活性サイトとしてステップ
を持つ Cu(977)表面および Pd を少量蒸着して単原子合金
化した Pd/Cu(977)表面を調製して、メタノールの吸着・れた結果は CO2 の水素化によるメタノール合成反応のメカニズム解明に対しても意味を持つものです。
本発表にあたり、指導教員の𠮷信淳教授をはじめ、多くの方々にお世話になりました。この場をお借りして感謝申し上げます。

脱離・反応過程について、昇温脱離質量分析(TPD)、赤外
反射吸収分光(IRAS)、および放射光による高分解能 X 線
光電子分光(HR-XPS)により分析しました。メタノールを吸着させた Cu(977)と Pd/Cu(977)表面の TPD 測定により、それぞれ特定温度でのホルムアルデヒドの脱離を観測しました。これにより、Cu 表面のステップサイトも、Cu 基板
表面の Pd 単原子サイトも、ともにホルムアルデヒド生成を促進する効果があることがわかりました。また、水素分
子の脱離ピークは二つの温度で観測され、それらの面積強度が 1:1 でした。また、IRAS 測定により、反応中間体が図 1 3 つのモデル触媒表面におけるメタノール⇔ホルムアルデ
ヒドのエネルギーダイアグラム(単位：kJ/mol)

メトキシ種であるとわかりました。以上のことから、これらの表面でのメタノールの脱水素化は式(a)-(c)のように進むと考えました。(b)と(c)で生じた水素の量が 1:1 であった

参考文献

ことから、生成されたメトキシ種のほぼ 100%がホルムア[1] M. I. Malik, et al., Catalysts,11 (2021)893.

ルデヒドになることを明らかにしました。また、[2] J. Niu et al., International Journal of Hydrogen

Pd/Cu(977)と Cu(977)表面における IRAS 測定の結果から、メトキシ生成過程(式(a))は Pd により促進されていることがわかりました。さらに、メトキシの吸着したEnergy, 47, 15 (2022) 9183-9200.
[3] J. N. Russel Jr. et al., Surface Science, 163 (1985) 516540.

Pd/Cu(977)表面で XPS 測定を行った結果、Pd3d5/2 のピー
クのシフトが確認されたことから、Pd サイト周辺にメトキシ種が吸着している可能性が示唆されました。
27

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

外国人客員所員を経験してOliver Portugall
CNRS-LNCMI, Toulouse, France
oliver.portugall@lncmi.cnrs.fr
Measurements under extreme conditions - high pressure,inspiring than to discuss and work side-by-side with

low temperature, intense magnetic fields - often give risecolleagues interested in the same domain? I haveto new discoveries in solid state physics and other

therefore been extremely elated when, several years

scientific domains. Research infrastructures all over the

back, Prof. Matsuda proposed me to visit his lab more

world therefore make substantial efforts to push theseregularly in order to intensify our existing collaboration

conditions to unprecedented limits, while trying to copeand jointly promote the technical progress and use ofwith the inevitable side-effect of an increasingly harsh

Megagauss fields. After a first 6-month stay in 2022 I

experimental

outstanding

thus found myself again in Kashiwa for two 1-monthfacilities, the Institute for Solid State Physics is anstays in mid-November 2023 and mid-February 2024.

internationalunder

The stifling heat and mistiness of the 2022 summer

extreme conditions. This notably includes the highestmonths was this time replaced by Koyo, my favorite

indoor magnetic fields in the world, produced by Prof.

season in Japan, and a cold winter month with clear

Matsuda's group in the International Megagauss Scienceviews of Fuji-san. By comparison, the atmosphere in the

Laboratory (IMGSL)

lab was as always: companionable and most inspiring!

Research in high magnetic fields is also the principal

My work was this time dominated by a scientific project,

activity of my home institution, the Laboratoire National

opticaldes Champs Magnétiques Intenses (LNCMI) in Toulouse,

inorganic perovskites, and I am grateful for theFrance, and its partners of the European Magnetic Field

additional machine time I was given at the end of myLaboratory (EMFL). Apart from Kashiwa, Toulouse isstay in order to be able to finish the experiments. Of

currently the only other place in the world wherecourse, this would still not have been possible without Dr.

magnetic fields above 100 T are routinely used forZhou's help and that of 2 old acquaintances, Prof. Miyata

scientific experiments. As such fields can only be

and Dr. Yang, who respectively stayed in Toulouse for

produced on a microsecond timescale using high-voltage

their postdoc and PhD roughly 10 years ago. Working

pulsed-power equipment, researchers in either facility

with them was an immense pleasure and I apologize forare facing a common problem: to conceive measurement

breaking their replaceable cryostats rather than building

techniques(and breaking) my own.

environment.
reference

with

for

adequate

With

its

measurements

acquisition

speed

and

measurementson2-dimensionalorganic-

sufficient protection against transient electromagnetic
disturbances.

Given

the

numberofpotentially

Apart from scientific-technical work, my stay alsointeresting techniques this represents a vast andprovided a good occasion to plan ahead as far as ourambitious endeavor.

collaboration is concerned. As of 2024 the project will
dispose of a yearly travel budget provided by Centre

Experimental development is often exciting, sometimes

National de la Recherche Scientifique (CNRS) in thefrustrating and always very time-consuming. It often

framework of an International Research Project (IRP).

depends on the right inspiration, and what could be more

The decision how to spend this budget in the first year■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

28was quickly taken: a small bilateral workshop on Science

different stays. It is hard to imagine a better host. I am

and Instrumentation for Extreme Magnetic Fields

equally indebted to Prof. Miyata, Drs. Zhou and Yang as(6MaF) organized by Prof. Matsuda and myself inwell as all other IMGSL members for the warm welcome

Toulouse will permit other members of the 2 groups toin their lab, good discussions and help whenever andget acquainted. It will put the collaboration on a broader

wherever I needed it. Last but not least, I would like tobasis and notably motivate students and younger staff tothank Mrs. Ishiguchi, Mrs. Sugimoto and all other ISSP

interact and play a more active role.

staff involved in my stay for their untiring support withadministrative and everyday matters that made my life

In view of the scientific-technical results I could obtainin Kashiwa simple and enjoyable. I always felt perfectlyat IMGSL, the deepening of our collaboration and theaccompanied, both during my stay and the preceding

good time I had in the Tokyo area, I consider my stay as

preparation phase.

extremely fruitful and enjoyable. This would not havebeen possible without the ISSP's generous and perfectly

At present, I am looking forward to a continued

well organized international visiting professors program

collaboration with more exciting discussions andand the help of local staff for which I am sincerely

experiments both in Kashiwa and Toulouse. I am sure to

grateful. My thanks go of course first of all to Prof.

be back soon ...

Matsuda for inviting me and taking care of me during my29

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

外国人客員所員を経験してChristophe Marcenat
Interdisciplinary Research Institute of Grenoble (IRIG)
Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA), France
I had the great privilege of being welcomed as a visiting

and crucial data for understanding the re-entrant

professor for 2 months at the Megagauss Laboratory ofsuperconductivity in UTe2.

ISSP. This stay is part of a long-term collaboration with
Prof. Y. Kohama to develop and improve experimental
techniques for measuring the thermal properties ofquantum materials in intense magnetic fields, both inpulsed fields at ISSP and in continuous fields at IMRTohoku and LNCMI Grenoble. This collaboration has
already yielded significant scientific results on semimetals such as graphite, Kondo insulators, and certain
magnetic materials. This stay follows a project funded by
JSPS in 2023 to study the exotic superconductor UTe2,
which exhibits unique and remarkable properties inintense magnetic fields.

This stay was therefore very enriching, rich in scientificcollaborations and interactions, rich in experimental

During this period, I had the opportunity to collaborate

learning thanks to the excellence of my collaborators andwith Prof. D. Aoki from Tohoku University and to visit

Japanese facilities. But also on a personal level, I

his laboratory in Oarai at the beginning of my stay toexperienced memorable adventures such as fishing forcharacterize and pre-select several high-quality and very

catfish, visiting the gates of hell at Osore-zan, playing

homogeneous crystals. Subsequently, with the help of Y.

the koto and drums, and more. Understanding andKohama and his student N. Matsuyama, we improved

building bridges across different cultures is also a key

the technique and measurement program of specific heatfactor in developing and encouraging fruitful scientificdeveloped in Grenoble. Finally, we conducted acollaborations. And for this, I am very grateful to all themeasurement campaign at IMR-Tohoku with thepeople who helped me and made my stay unforgettable.

assistance of M. Kimata, where we obtained original

Domo arigato gozaimashita!

■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

30客員所員を経験して群馬大学環境創生部門 環境エネルギーコース

樋山 みやび私は 2023 年 4 月から１年間、東京大学物性研究所で客の有用性から基礎研究だけでなく応用研究も進んでいます。

員所員として受け入れでいただきました。ホストの秋山英そこで、この反応をトピックスとして、より広い視点で発文教授ならびに秋山研究室のみなさん、共同利用係の方々

光生物研究を捉えるための短期研究会「理論・実験の融合には大変お世話になりました。

研究：ルシフェリン−ルシフェラーゼ反応」を 3 月に開催させていただきました。研究会や学会が重なる忙しい時期

私は、2013 年から 2017 年まで、4 年ほど特任研究員とであったにも関わらず、有機合成分野・大規模計算機科学

して秋山研究室で過ごさせていただきました。秋山研では、分野・生物学分野・精密定量分光計測分野・生体化学分野

ホタル生物発光の基質であるルシフェリンと、発光体であ等を専門とする先生方が参加してくださり、意見交換をするオキシルシフェリンの電子励起状態を解明するため、量る機会を得ることができました。

子化学計算により吸収・蛍光スペクトルの解析を行ってきました。群馬大へ移ってからは物性研共同利用に申請する客員所員の研究期間はあっという間に終わってしまいま

ことで、理論計算だけでなく、生物発光の定量計測もできしたが、今後、物性研共同利用を申請して、新しい共同研

るようになりました。その後、2020 年度に１年間客員所

究を発展させていきたいと考えています。最後になります

員として受け入れていただきました。2020 年度はコロナが、秋山教授、小林助教、秋山研のみなさんに改めて感謝

禍で県外への移動が規制されていたため、群馬大で合成ししたいと思います。

たケージド化合物の光解離実験や、ホタル生物発光の基質
類似体を使った生物発光実験は後期からやっと行うことができました。
2023 年度は 4 月から出張が可能でしたが、学生たちがコロナウイルスやインフルエンザに感染して、直前で出張をキャンセルすることが度々あり、来所手続きでは物性研
スタッフの方々に助けていただきました。ホタル生物発光
基質類似体の共同研究が進み、新しい類似体の発光測定、発光体の観測を目指した発光反応途中の化合物の吸収・蛍光計測、レーザー光をつかった光褪色測定へ展開することができました。また、物性研スパコンを利用して、量子化
学計算により類似体の吸収・蛍光スペクトルの解析が進みました。この期間に、タンパク質の専門家である井上先生と生物発光酵素であるルシフェラーゼに関する共同研究について打ち合わせする機会を得ました。

発光生物における発光反応は「ルシフェリンールシフェ
ラーゼ反応」と呼ばれ、ホタル生物発光はその発光効率の高さ、反応物質の毒性の低さから、遺伝子発現や癌細胞の可視化に利用され、海洋生物の発光反応は免疫測定に用いられています。ルシフェリンールシフェラーゼ反応は、そ31

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

客員所員を経験して

群馬工業高等専門学校電子メディア工学科

塚原 規志

2023 年度に物性研ナノスケール部門にて客員所員を勤ト吸着原子・分子の吸着構造(薄膜のトラップ機能)を探索めました、群馬高専電子メディア工学科の塚原です。ホス

する、というテーマを進め、2023 年度、客員所員としてトである𠮷信淳先生、および関係者の皆様に感謝いたしま

この研究を進めました。物性研での研究は、𠮷信先生の研す。

究グループへの参加から寒剤の利用、客員としてはさらに、客員予算にて、国際学会で発表する機会を得たことは、非

私は東大新領域物質系の大学院生として、2002 年から

常に良い経験となりました。

2007 年まで𠮷信研究室に在籍しました。その時は、Pt 表
面上の吸着 NO 分子の表面拡散に関する研究を行いました。

客員所員着任当初の想定とはやや異なった形にはなった

当時、単一吸着分子の振動や反応、スピン励起などがものの、この 1 年間で興味深い実験結果が多く得られましSTM で行なわれ、STM を用いた単一分子物性研究に強いた。手元の実験データは現時点で解釈しきれていないもの

関心がありました。学位取得後、東大新領域物質系の川もあり、できるところから論文化するつもりです。また今合・高木研究室に研究員・助教として所属し、STM を用後も共同利用にて研究を進める予定で、もう少しだけ物性いた単一分子スピン物性の研究に従事しました。日本物理研に出入りすることになりますので、よろしくお願いしま学会若手奨励賞(領域 9)を受賞し、この時は、共同研究者

す。

に恵まれたと感じたことに加え、𠮷信研時代を含めたほとんどの成果が実験と数値計算を合わせて得られたもので、自身でも数値計算を行える必要がある、ということでした。
これまでの成果では、簡単なモンテカルロシミュレーショ
ンや STM-IETS スペクトルの計算は自身でコーディング
して計算を行いましたが、DFT 計算は共同研究者任せでした。

川合先生の退官後、マックスプランク研究所、東北大学
で研究員として従事し、2019 年 4 月より現職の群馬高専に着任しました。この年より、物性研共同利用で𠮷信研にて長い間利用者がいなかった低温 STM を動かし始めました。また DFT 計算を始めるべく計算環境を立ち上げ、2022 年から物性研スパコンも利用させてもらっています。

物性研共同利用における最初のテーマとして、ハロゲンを有する有機分子の間に働くハロゲン結合による分子間の引力相互作用、およびハロゲン結合の由来であるハロゲン内の特異な電荷分布に着目しました。この分野であれば、STM と DFT 計算を組み合わせて何かできるのではないか、と考えていました。うまく実験・計算結果を論文化できた
後、次のテーマとして多孔性有機薄膜をホストとしたゲス■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

32客員所員を経験して自然科学研究機構 核融合科学研究所 プラズマ量子プロセスユニット

星 健夫

2023 年度に客員所員を務め、その報告を依頼されましを PI とする「ソフトウェア開発・高度化プロジェクト

たが、馴染みのない方が多いと思いますので、自己紹介か(https://www.pasums.issp.u-tokyo.ac.jp/)には、2016 年度

ら始めたいと思います。私の出身は東京大学工学部物理工

課題「シフト型クリロフ理論を中核とした物性計算む

学科でして、バックグラウンドは計算物質科学、特に電子け大行列数理ソルバー」、2020 年度課題「二次元物質構

状態計算です。2023 年 8 月から、核融合科学研究所

造解析むけ実験データ解析の高度化」、2021 年度課題

(NIFS)( https://www.nifs.ac.jp/)に赴任しました。NIFS の「二次元物質構造解析むけ実験データ解析の統合プラ

最寄り駅は JR 多治見駅です。多治見駅は、名古屋駅からットフォーム」で提案者を務めさせていただきました。

快速で 40 分、特急で 20 分の距離にあり、名古屋大からは

2020-2021 年 度 課題の成果物プログラム「2DMAT」

近いです。NIFS の主な設備としては大型ヘリカル装置(https://www.pasums.issp.u-tokyo.ac.jp/2DMAT/,図 1)は、

(LHD，https://www-lhd.nifs.ac.jp/)、および、スーパー

逆問題型データ解析フレームワークであり、物性物理・プ

コンピュータ「雷神」(https://nsrp.nifs.ac.jp/)です。核融

ラズマ物理の両分野において、計測データ解析に有用です。

合科学の主体はプラズマで、物理学会ですと領域 2 に相当します。私はこれまで核融合(プラズマ)科学には縁がなか

2023 年度は、川島直輝先生を主なホストとして客員所ったのですが、データ駆動科学の立場からはアルゴリズム

員を務めました。主な内容は、2DMAT の利活用を目的とが共有でき、プラズマ実験のデータ解析も始めております。

した吉見氏との共同研究でした。私自身が年度の途中で異物理的にみても、計測手法は物性科学と核融合科学で共通動になったこともあり、バタバタした 1 年になってしまい

性が高く、シナジーがあるように思っています。

ましたが、ISSP に滞在させていただき、研究がおおいに

私は ISSP には、スパコン利用や研究会参加などで、長発展しました。

年にわたってお世話になっています。特に、吉見一慶氏

図 1 データ解析フレームワーク 2DMAT の Web ページ

33

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

外部に見える主な活動は、2 件があります。1 件目は[2] 講習会「CCMS ハンズオン: 2DMAT 講習会」、東京大ISSP 短期研究会「物質科学シミュレーションと先端実験

学物性研究所/ハイブリッド開催、2024 年 3 月 28 日;のデータ連携」開催[1]ですが、これについては別記事でhttps://ccms.issp.u-tokyo.ac.jp/event/6432/．

の報告を依頼されているので、ここでは触れません。2 件[3] 核融合研談話会、「オープンサイエンスに向けたデータ

目は、講習会「CCMS ハンズオン: 2DMAT 講習会」[2]で創出・活用」、吉見一慶(東京大学)、2024 年 3 月 15 日、す。実習を含む講習会で、講師・運営をお引き受けくださ

核融合研/ハイブリッド開催；

った、吉見一慶氏・本山裕一氏・井戸康太氏(ISSP)には

https://www.nifs.ac.jp/about/reio/colloquium/240315.html

大変感謝申し上げます。実は、2021 年 4 月と 2022 年 4 月[4] 研究会「数理科学・プラズマ科学・物質科学の共通にも同様の講習会を開きましたが、そのときはコロナのた研究拠点形成」、2024 年 5 月 20-21 日、核融合研/ハめオンラインのみの開催となりました。今回もオンライン

イ ブ リ ッ ド 開 催 ; https://sites.google.com/view/nifs-のみの開催でも良いのでは、という声がありましたが、せworkshop-20240520/

っかくの機会なので、ハイブリッド開催にしていただきました。結果として、参加者 15 名程度のうち、対面参加は3 名のみでした。しかし、実習におけるフォローなどは対面の方が効率がよく、これからも同様の講習会をやるときは、
ハイブリッド開催をしたいと思いました。運営者と対面参加者の方とは、講習会終了後、物性研内のお寿司屋さんで夕食を食べました。オンライン会議が当たり前の時代にはなりましたが、対面で話す楽しさを、改めて知りました。
このような貴重な経験をさせていただいき、ISSP 客員
所員制度には感謝いたします。また、事務手続きを担当してくださった川島研秘書の方々にも御礼もうしあげます。
ところで、客員研究員の期間内に、物性研と核融合研の橋渡し的な活動も行なっておりました。研究会[1]・講習会[2]は、核融合研との共催といたしました。また、オー
プンサイエンスの重要性について、吉見氏に核融合研での講演をお願いしました[3]。ソフトウェアポータルサイト「MateriApps」(https://ma.issp.u-tokyo.ac.jp/)など、核融合研メンバーにとって、大変良い刺激になったように思います。また、2024 年 5 月 20-21 日には核融合研で分野
横断型研究会が開かれます[4]。
客員研究員は終了しましたが、2DMAT 機能拡張プロジ
ェクトが ISSP ソフトウェア開発・高度化プロジェクトの2024 年度課題「先端計測むけデータ解析フレームワークの汎用化」に採択されたこともあり、引き続き、ISSP にはお世話になると思います。よろしくお願いします。
[1] ISSP 短期研究会「物質科学シミュレーションと先端実
験のデータ連携」、東京大学物性研究所/ハイブリッド
開催、2024 年 2 月 19-20 日、主催：東京大学物性研究所、共催: 核融合科学研究所、DxMT データ連携部
会；https://ccms.issp.u-tokyo.ac.jp/event/6295■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

34客員所員を経験して東京理科大学2023 年度に客員所員として一年間お世話になりました、

貞清 正彰

して細孔内に包接した配位高分子が、特定の有機ゲスト分

東京理科大学の貞清正彰です。まず、ホストとして受け入子の蒸気存在下で高イオン伝導性を示す、ゲスト誘起イオれていただきました附属中性子科学研究施設長の山室修教

ン伝導現象を見出しました。これにより、最適な条件では授をはじめ、山室研究室の方々に大変お世話になりました

室温で 10–3 S cm–1 を超える世界最高値の超イオン伝導性

こと、この場を借りて厚く御礼申し上げます。

を示す化合物の創出に成功しました。これは、吸着された

私は多孔性固体、特に配位高分子(PCP)や金属有機構造

有機ゲスト分子が Mg2+に配位した配位性イオンキャリア

体(MOF)と呼ばれる物質群におけるイオン伝導性の研究を形成することで、静電相互作用を緩和し、移動度を向上を行ってきました。固体中のイオン伝導は電子伝導とは異させることができたためだと考えられました。一方で、伝なり、構成要素が密に詰まった構造は理想的ではなく、イ

播していると予想されているゲスト分子と Mg2+からなる

オンが伝播するための何らかの空隙が必要です。そのため、配位性イオンキャリアのダイナミクスに関する情報はあり

小分子が１～数分子程度入ることができる微細な規則性細ませんでした。

孔を持つ配位高分子は、イオンの伝播に適している物質群

そんな折、プロトン伝導性配位高分子の中性子準弾性散と言え、現在では１つの大きな研究領域となっています。

乱に関する共同研究に関連して以前からお世話になっていイオン伝導度は、 = zen (z : キャリア価数, e : 電気た山室先生と、研究について議論させていただく機会があ

素量, n : キャリア濃度,  : キャリア移動度)で表されるたり、今回、客員所員として一年間過ごす機会をいただきま

め、高いイオン伝導度の実現には高いキャリア濃度と移動した。山室先生との共同研究を進める中で、JRR3 を使っ度が必要です。配位高分子の場合、外部から細孔内に吸着た中性子準弾性散乱実験により、超 Mg2+伝導性配位高分されたゲスト分子が、キャリアとなるイオンの伝播を媒介子中において、ゲスト分子の運動に由来する準弾性散乱をしてその移動度を高めることができるのが大きな特徴です。

観測し、その運動性を直接観測することができました。こ2009 年以降、筆者らを含め、キャリアとしてプロトン

れについては、様々なタイムスケールでの追加実験を含め(H+)を用いたプロトン伝導性配位高分子の研究が盛んに行て、現在も継続的に研究が進行中です。また一方で、共同われるようになりました。これは、配位高分子の余剰な細研究に関連して多くの議論をさせていただく中で、ゲスト

孔空間に水分子やイミダゾール分子など、H+の伝播を媒分子の運動性に関連する新たな研究の種も見つけることも介することができるゲスト分子を導入することで H+の移でき、その点についても大変嬉しく思っております。

動度を高めることができる性質を利用したものでした。筆

最後になりましたが、このような重要な機会を与えてい者らは 2012 年以降に、この考え方を別のイオン種にも拡ただきました物性研関係者の皆様に、この場を借りて深く張し、水分子により伝播が著しく促進されることが知られ感謝申し上げます。

ている水酸化物イオン(OH–)をキャリアとする、水酸化物
イオン伝導性配位高分子の創出にも成功しました。
2019 年に現所属の東京理科大学に異動した後は、現在注目しているトピックの１つであるマグネシウムイオン(Mg2+)伝導の研究を始めました。Mg は資源豊富であり、
Mg2+伝導体は次世代二次電池の電解質としても開発が期待されています。一方で、二価イオンである Mg2+の固体中での伝播は、その強い静電相互作用により極めて困難であるため、室温付近で高イオン伝導性を示す新たな材料の開発が求められていました。筆者らは Mg2+をキャリアと35

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

物性研究所短期研究会｢物質科学シミュレーションと先端実験のデータ連携｣
報告
自然科学研究機構 核融合科学研究所 プラズマ量子プロセスユニット 星健夫

2024 年 2 月 19-20 日
物性研大講義室(6 階)/ハイブリッド開催
https://ccms.issp.u-tokyo.ac.jp/event/6295
主催：東京大学物性研究所
共催：核融合科学研究所、DxMT データ連携部会

今日、シミュレーションと先端実験のデータ連携が世界

が、データをつくる「マテリアル先端リサーチインフラ事的潮流となっている。本研究会では，物性物理学分野での業 (ARIM) 」、 デ ー タ を た め る 「 デ ― タ 中 核 拠 点 事 業

データ連携を俯瞰し、プラットフォーム構築などの未来を(DICE)」、データをつかう「データ創出・活⽤型マテリア

見通すことを目的とした。世話人は、筆者(星)の他、松田ル研究開発プロジェクト(DxMT)」の 3 事業からなること

巌、三澤貴宏、吉見一慶、尾崎泰助、川島直輝(ISSP)であが説明され、全体を俯瞰したうえで、いくつかの事例が紹る。研究会では、招待講演 11 件、一般講演 2 件、ポスタ介された。関連したポスター講演(P07)もあった。他の招ー講演 18 件が発表された。このうち一般講演 2 件(榊原、

待講演は、シミュレーションを用いた系統的データ収集・吉澤)は、当初ポスター講演として申し込まれた講演のう

応用に関する講演が 4 件(熊谷、福島、是常、福田)、およち、世話人内の投票により、口頭発表に昇格されたものでび、2 次元物質に関する講演が 6 件(虻川、深谷、Shu-ある。参加申込者は 78 名であり、対面参加者は 28 名であJung Tang、柚原、中川、土師、星)であった。実験・計った。懇親会参加者は 20 名であった。アブストラクト集

算の両面から発表があったが、活発な議論がおこなわれた。

の表紙(図 1)、および、集合写真(図 2)、ポスターセッシ

総論としては、物性物理学にインフォマティクスが導入さョンの様子(図 3)を掲載した。また、スーパーコンピュー

れたかなりの年月が経つが、シミュレーションにせよ実験

タ(ohtaka)の見学会も開かれた(図 4)。

にせよ、「質」が高いデータを収集することが有益な研究

本研究会は基調講演である、出村雅彦(NIM)「マテリアにつながると個人的に感じた。文末になってしまったが、ル DX プラットフォーム構想の実現に向けて」からスター

事務作業を行なってくださった、川島研秘書のみなさまに、トした。⽂部科学省マテリアル DX プラットフォーム構想

御礼を申し上げる。

口頭発表プログラム：
2 月 19 日（月）9:30-9:40

はじめに

9:40-10:40

出村雅彦（物質・材料研究機構）
マテリアル DX プラットフォーム構想の実現に向けて10:40-11:00

coffee break

11:00-11:30

熊谷悠（東北大学）
非金属物質中の点欠陥に関する第一原理計算

11:30-12:00

福島鉄也（産業技術総合研究所）
磁性材料における物性データ創出とその活用

12:00-12:10

集合写真撮影12:10-13:30

lunch■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

36

13:30-14:00

是常隆（東北大学）
ワニエ有効模型のデータベースと物質設計

14:00-14:30

星健夫（核融合科学研究所/高エネ研/東京大学）
計測データ解析フレームワーク 2DMAT：富岳を用いた 2 次元物質構造解析

14:30-15:00

深谷有喜（原子力研究開発機構）
陽電子回折・光電子分光・データ科学によるシリセンの構造探査

15:30-16:00

虻川匡司（東北大学）
RHEED 測定における高精度データピックアップとフーリエ変換による解析

16:00-18:00

ポスター講演（対面のみ）

19:00-21:00

懇親会

2 月 20 日（火）9:50-10:20

榊原寛史（鳥取大）
多層系ニッケル酸化物超伝導体の理論計算に基づく物性予測

10:20-10:50

福田将大（東京大学）
AB2 型 2 次元材料の構造探索およびデータベース化とその応用

10:50-11:00

coffee break

11:00-11:30

柚原淳司（名古屋大学）
14 族元素からなるポストグラフェン物質の創出に向けて

11:30-12:00

中川剛志（九州大学）
二次元ホウ素薄膜の作製と構造解析：ホウ化物との共存、分離

12:00-13:30

lunch

13:30-14:00

Shu-Jung Tang (National Tsinghua University)
Enhanced Superconductivity and Rashba Effect in a Buckled Plumbene-Au Kagome Superstructure

14:00-14:30

吉澤俊介(NIMS)シリコン表面インジウム原子層における準粒子干渉の観測とシミュレーション

14:30-14:40

おわりにポスター発表プログラム：
P01 物性研究所ソフトウェア開発・高度化プロジェクト:大型計算機を活用した物質設計と評価
東大物性研 青山龍美、本山裕一、吉見一慶、川島直輝
P02 大規模電子状態計算と波束ダイナミクス法による有機薄膜太陽電池の電荷分離シミュレーション
量研機構 藤田貴敏
P03 計測データ解析フレームワーク 2DMAT による PTRF-XAFS 解析
核融合研 1、東大物性研 2、鳥取大 3、北大触媒研 4
星健夫 1,2、沢頭孟 3、高草木達 4
P04 物質科学シミュレーションのポータルサイト MateriApps の紹介
東大物性研 1、山形大 2、東大理 3、RIST4
井戸康太 1、笠松秀輔 2、加藤岳生 1、川島直輝 1、藤堂眞治 3、福田将大 1、吉澤香奈 4
P05 非平衡分子動力学法による欠陥が導入されたタングステンの格子熱伝導率の温度依存性への影響のシミュレーション
総研大 1、核融合研 2、東大物性研 3
金森大悟 1、向井啓祐 1,2、星健夫 1,2,3、長坂琢也 1,2

37

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

P06 強相関第一原理計算手法の擬一元分子性固体への網羅的適用
東大物性研 1、熊大院先導機構 2、理研 3、理研 CEMS4
吉見一慶 1、三澤貴宏 1、圓谷貴夫 2、妹尾仁嗣 3,4
P07 文部科学省データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクト(DxMT)データ連携部会中核機関の活動について
物質・材料研究機構(NIMS）1、東京大学物性研 2
石一智 1、吉川英樹 1、源聡 1、木野日織 1、出村雅彦 1、三澤貴宏 2、古宇田光 2、吉見一慶 2、尾崎泰助 2
P08 多軌道系のスパースモデリング解析接続
東大物性研 1、埼玉大理 2、岡山大基礎研 3
本山裕一 1、品岡寛 2、大槻純也 3、吉見一慶 1
P09 Influence of nitrogen doping and oxygen vacancy on the oxygen reduction on tetragonal ZrO2(101) surface fromexhaustive first-principles sampling
東大物性研 1、山形大学理学部 2
Shibghatullah Muhammady1、春山潤 1、笠松秀輔 2、杉野修 1P10 核融合炉の過酷な中性子照射環境と協奏し長寿命となり得る材料の探索
核融合研 1、九大応力研 2 長坂琢也 1、渡邉英雄 2
P11 計測データ解析フレームワーク 2DMAT の低速陽電子回折実験への応用
核融合研 1、KEK 物構研 2、東大物性研 3
中野陽斗 1、Rezwan Ahmed2、望月出海 2、和田健 2、星健夫 1,2,3
P12 機械学習ポテンシャルを用いた W 中の原子空孔-水素複合体の構造とダイナミクスの研究
九大院総理工 1, 2 核融合科学研究所 野口湧喜 1、加藤太治 2,1
P13 第一原理強磁性 Wannier 模型の対称性を考慮した構築と結晶磁気異方性への応用
東北大理 齋藤寛人、是常隆
P14 軟 X 線 XAFS タイコグラフィによる細胞内化学状態分布の可視化
東大物性研 1、JASRI2、東大先端研 3、理研 4
櫻井快 1,2、竹尾陽子 1、吉永享太 1、Jordan T. O’Neal1、島村勇徳 1,2、中田勇宇 1、江川悟 3、寶本峻輝 1、
井上圭一 1、志村まり 4、木村隆志 1
P15 蛍光 X 線と透過 X 線を用いた、試料形態再構成と信号補正を行うアルゴリズムの開発
東大物性研 1、高輝度光科学研究センター 2、理研 3、東大院工 4、東大先端研 5
島村勇徳 1,2,3、森谷文香 4、志村まり 3、竹尾陽子 1、木村隆志 1、三村秀和 5P16 計測データ解析フレームワーク 2DMAT による多成分プラズマ解析
核融合研 1、Princeton Plasma Physics Laboratory 2, 東大物性研 3
寺地雄真 1、境健太郎 1、Lan Gao 2，Hantao Ji 2, 星健夫 1,3P17 深層学習を活用したコヒーレント回折パターンのノイズ除去
東大物性研 1、JASRI 2、理研 3、
石川 卓門 1、竹尾 陽子 1,2、櫻井 快 1、吉永 享太 1、古谷 登 1、木村 隆志 1、吉見 一慶 1
P18 大規模共用実験施設におけるクラウドデータ収集システム
東大情報基盤センター 1、東大院工 2、東大院情報理工 3
華井 雅俊 1、河村 光晶 1、石川 亮 2、鈴村 豊太郎 1,3、田浦 健次朗 1,3■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

38図 1 アブストラクト集の表紙

39

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

図 2 集合写真

図 3 ポスターセッション■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

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図 4 スパコン見学会に集う参加者

41

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

物性研究所短期研究会「理論・実験の融合研究：ルシフェリン−ルシフェラーゼ反応」
日時：2024 年 3 月 8 日（金）10:00 〜 2024 年 3 月 9 日（土）16:30
会場：東京大学 柏キャンパス 物性研究所６階大講義室
協賛：原子衝突学会
研究会提案者：樋山 みやび（群馬大学）
共同提案者：中津 亨（和歌山県立医科大学）、牧 昌次郎（電気通信大学）、野口 良史（静岡大学）、秋山 英文、山室 修、
杉野 修（東京大学物性研究所）、

ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応は、生物発光におけこす原虫の増殖経路のような、病原菌の観測にも用いられ

る、基質(ルシフェリン)と酵素(ルシフェラーゼ)による発ることが紹介されました。午後には、ポスター発表者によ光反応です。この反応の特徴は、ほぼ熱を出すことなく発るショートプレゼンテーションが行われ、その後、ルシフ

光し、発光効率が高いことにあります。代表的なものは、

ェラーゼの立体構造決定や赤色生物発光の発光量定量計測、

ホタルのルシフェリン-ルシフェラーゼ反応であり、周囲また、類似体の電子状態計算など、ホタルルシフェリン-ルの環境や、反応分子である基質の違いにより発光色が変化

シフェラーゼ反応の基礎研究に関する講演が行われました。

します。これらの特徴と、基質と酵素があれば発光するこ

初日の夕方に行われたポスターセッションでは、生物発光とや、それらの生体への害が少ないことから、ホタルのルの内容に近い実験・理論から、計算手法の開発や細胞内シシフェリン-ルシフェラーゼ反応は薬剤・癌細胞の転移経

グナル伝達解析への利用などの生物発光の今後の発展を見路の観測や、食品衛生検査など広い分野で利用されていま据えた研究発表まで、学生を中心として、幅広い発表が行す。その有用性から、発光色を変えるタンパク質の変異体

われました。二日目は現存するホタルに限らず、古代ホタ

や、基質類似体が開発されています。また、発光反応の計

ルや、他の発光生物の発光反応などのルシフェリンールシ

測技術も発展しており、発光量は絶対値で測定できるようフェラーゼに関する実験研究と理論研究の紹介がありましになりました。計測結果を解析するために、理論計算も古た。最終セッションでは、生物発光研究の発展に向けて、

典分子動力学計算から、量子化学計算、両者を組み合わせ

細胞実験や人体モデルを用いた実験についての研究から、た計算、第一原理分子動力学計算まで行われています。そ

生物発光の利用への課題について議論がありました。また、

こで、各研究分野の連携した共同研究に向けて、専門家を発光により残留農薬を検出する方法や生物発光酵素を利用集めた研究会を開催しました。本研究会では発光反応そのした免疫測定素子の開発などの応用研究が紹介されました。

ものを対象とする実験・理論研究の成果について議論する

この研究会では、生物発光研究の基礎研究から応用研究、とともに、この反応を利生した応用研究、あるいは、利用

さらにはベンチャービジネスへ繋げる話まで、一度に聞くできると期待される分野の研究についても議論を展開する機会となり、直接の交流を通じて有意義な意見交換ができことにより、発光反応に関連する分野のさらなる発展に対たと感じました。また、今回の研究会を通して、物性研がする期待を込めました。

タンパク質や細胞を扱うことのできる設備を有する共同利研究会当日は、ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応に関用施設へと発展していることがわかりました。このようなする最新の研究成果に関する 15 件の招待講演と、一般講設備を利用して、生物発光研究の今後の発展に繋げたいと演として 11 件のポスター講演が行われました。体調を崩

思っています。

して直前に欠席という人もいましたが、のべ 76 名に参加していただくことができました。
初日は廣井先生の挨拶で始まり、続いて、ルシフェリン
人工基質の開発と応用に関する講演が行われました。赤色

最後に、本短期研究会の準備・開催にあたってご協力をいただきました小林真隆助教と物性研スタッフの方々、特に、事務全般を担当して頂きました秋山研究室の合田友子
さんに、この場を借りて感謝いたします。

発光基質類似体の AkaLumine が、ミニ豚やマーモセットの
癌細胞のイメージングだけでなく、シャーガス病をひきお■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

42--- 集合写真 ------ 個別写真 ---43

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物性研だより第 64 巻第 2 号

44■■■ プログラム ■■■■ 2024 年 3 月 8 日（金）10:00-10:10 廣井所長のご挨拶◆ 座長 小林 真隆・東京大学
10:10-10:40 牧 昌次郎（電気通信大学）「生体内深部可視化を刷新する発光イメージング材料」
10:40-11:10 口丸 高弘（自治医科大学）「⽣物医学研究を展開する合成的発光反応」
11:10-11:20 休憩
11:20-11:50 嶋田 淳子（群馬大学）「シャーガス病マウスモデルを用いたトリパノソーマ原虫の時空間的ダイナミクス」
11:50-13:40 昼食◆ 座長 山本 典史・千葉工業大学
13:40-14:40 ポスタープレゼン
14:40-14:50 休憩◆ 座長 野口 良史・静岡大学
14:50-15:20 中津 亨（和歌山県立医科大学）「ホタル・ルシフェラーゼの立体構造をどのように使えば良いのか？」
15:20-15:50 小野 稜平（群馬大学）「近赤外ホタル生物発光基質類似体 AkaLumine の発光量子収率」
15:50-16:00 休憩
16:00-16:30 樋山 みやび（群馬大学）「ホタル生物発光基質およびその類似体の吸収・蛍光特性」
16:30-17:00 休憩
17:00-19:00 ポスター発表■ 2024 年 3 月 9 日（土）◆ 座長 樋山 みやび・群馬大学
9:30-10:00 大場 裕一（中部大学）「ルシフェラーゼの祖先配列復元」
10:00-10:30 山本 典史（千葉工業大学）「コンピュータ化学で解き明かす原始ホタルの発光色」
10:30-10:40 休憩
10:40-11:10 ○北田 昇雄 1、神谷 弦汰 1、畠山 純平 1、森屋 亮平 1、2、木山 正啓 3、岩野 智 3、金 誠培 4、平野 誉 1、
牧 昌次郎 1（1 電気通信大学、2 日本女子大学、3 宮崎大学、4 産業総合研究所）「生物発光システムの応用を目指して」
11:10-11:40 野口 良史（静岡大学）「機械学習と第一原理を用いたルシフェリン類似体の機能予測」
11:40-13:00 昼食◆ 座長 秋山 英文・東京大学
13:00-13:30 招 11 林 久美子（東京大学）「in vivo（個体内）観察に基づく神経細胞軸索輸送の物理」
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物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

13:30-14:00 招 12 佐藤 記一（群馬大学）「創薬研究のためのマイクロ臓器モデルの開発」
14:00-14:10

休憩

14:10-14:40 招 13 安田 貴信（東京工業大学）「生物発光酵素由来ペプチドを利用した新原理免疫測定素子 Hibody の開発」
14:40-15:10 招 14 板橋 英之（群馬大学）「大学発ベンチャーの挑戦－研究には思わぬ展開が－」15:10-15:20

休憩

15:20-15:50 招 15 近江谷 克裕（産業技術総合研究所）「生物発光応用研究の新展開」
15:50-16:30 閉会■ ポスター講演P1. 永田 崇（東京大学）「生物発光を利用した光受容タンパク質の細胞内シグナル伝達の研究」
P2.○山中 信慶、大澤 敬太、板橋 英之、樋山 みやび（群馬大）「ルミノメーターによる発光量とその経時変化における緩衝液の影響調査」
P3.○西本 茉由 1、大澤 敬太 1、原田 昌拓 1、内山 保 1、野口 良文 2、秋山 英文 3、板橋 英之 1、樋山 みやび 1（1 群馬大学、2 静岡大学、3 東京大学）「酵素環境下での Oxy-AkaLumine 吸収スペクトルの理論解析」
P4.○砂金 珠緒、野口 良史（静岡大学）「第一原理 GWΓ 法の開発と計算精度の系統的な調査」
P5.○工藤 颯 1、中野 智哉 1、松永 大輝 1、小野 稜平 1、小林 真隆 2、秋山 英文 2、菅野 研一郎 1、板橋 英之 1、
樋山 みやび 1（1 群馬大、2 物性研）
「DEACM-caged D-luciferin の合成と 365nmLED 光照射による光解離」
P6. 講演中止
P7. ○川崎 郁未 1、倉田 洋佑 1、原田 昌拓 1、大澤 敬太 1、小野 稜平 1、小林 真隆 2、秋山 英文 2、板橋 英之 1、
樋山み やび 1（1 群馬大学、2 東京大学）「緩衝液の違いにおけるホタル生物発光量子収率の変化」
P8. ○菅野 研一郎、浜野 銀河、本間 龍也、久新 荘一郎（群馬大学）「一連のビス(2-アリールエテニル)オリゴシランの合成と光物性」
P9. ○尾保手 颯汰（千葉工業大学）「原初ホタルの生物発光メカニズムに関する理論的解析」
P.10 ○水野 雅玖、大場 裕一（中部大学）「カラスザメ属魚類が持つ新規ルシフェラーゼの特性解析」
P11. ○佐久間 将也 1、山本 典史 1、樋山み やび 2（1 千葉工業大学、2 群馬大学）「ホタルをモデルにした人工発光基質の理論的解析」
P12. ○黒田 一真、山本 典史（千葉工業大学）「分子生成 AI を用いた人工発光基質の自動設計手法の開発」■ 研究会要旨の QR コード■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

46物性研究所短期研究会

物性研究所スパコン共同利用・CCMS 合同研究会｢計算物質科学の現在と未来」報告
物質設計評価施設 尾崎 泰助

日時：2024 年 4 月 3 日(水)－4 日(木）場所：東京大学物性研究所 6 階大講義室
https://mdcl.issp.u-tokyo.ac.jp/scc/news/5770
所外組織委員：南谷英美 (大阪大学)、坂井徹 (兵庫県立大学)、篠田渉 (岡山大学)、渡辺宙志 (慶応義塾大学)
所内組織委員：尾崎泰助、川島直輝、杉野修、野口博司、三澤貴宏、吉見一慶、井戸康太、中野裕義、春山潤、福田将大
本短期研究会は、物性研スパコン共同利用と CCMS のもに、機械学習やデータ駆動科学に基づく手法が随所に活

成果報告会も兼ねて、毎年計算機関連の所員が輪番で代表用された研究の紹介があった。これらの融合研究により、世話人を努めている研究会である。

本質的に新しい視点が生み出されていることが分かり、「富岳」に代表されるスーパーコンピュータと計算手法｢計算物質科学の現在と未来」を知る良い機会となった。

の両者の絶え間ない進展により、近年のシミュレーション

また近藤正章氏による特別講演「次世代計算基盤に向けは精緻、大規模かつ網羅的なものとなり、物理現象の本質て：フィジビリティスタディの検討状況」では 5 年程度の的な理解に大いに貢献しているだけなく、実験との協奏的近未来で実現されうるスーパーコンピュータ開発への展望

研究においても多くの成果が生み出されている。さらに最が紹介され、計算物質科学コミュニティにおけるソフトウ

近では機械学習手法の台頭により、驚くべき速さで人工知エア開発への指針が得られた。ポスターセッション(図 2)

能技術が進展しており、物性・物質科学の研究においてもについては、ポスター賞にエントリーしたポスターの中かその活用が進んでいる。一方、物性研究所は 2022 年度にら、参加者全員による投票によって、荒川泰政氏(⼭形大enaga から kugui へとシステム C の更新を行い、総理論学)、⼭本哲也氏(慶應義塾大学)の 2 件を優秀ポスター賞

演算性能として約 8PF の共同利用スパコンを有しており、の受賞者として選定し、研究会の最後に表彰式を行った

全国中の研究者の物性・物質科学シミュレーションのプラ(図 3)。講演やポスターセッションにおける質疑応答ではットフォームを提供している。この様な国内外の計算物質

学生を含めた若手研究者が活発に議論する様子が見られ、科学の現状を踏まえ、本研究会は、物性研スパコンユーザ

コミュニティメンバ間の相互交流を促進する良い機会とな

及び CCMS 関係者が集い、最近の計算事例に基づく情報ったと考えている。

交換の場を持つことによって、研究成果を共有し、さらに我々のコミュニティをどのように発展させていくべきかについて考察を深める機会となるべく企画・開催された。
昨年度に引き続き、完全オンサイトによる開催とし、参加登録数 66、実際の参加者は 4 月 3 日が 54 名、4 月 4 日
が 52 名となった。口頭招待講演は初貝安弘氏(筑波大学)と近藤正章氏(慶應義塾大学)による特別講演を含めて 16
件、ポスター講演は 31 件であった。特に東西交流を促進するため、下川統久朗氏(OIST)、樋口克彦氏(広島大学)、
土屋旬氏(愛媛大学)、藤井幹也氏(NAIST)に講演を依頼した。強相関系、第一原理計算、機械学習、ソフトマターの分子動力学計算など、幅広い話題の講演が行われ、活発な質疑応答がなされた(図 1)。強相関系や第一原理計算など
従来からの研究分野における最近の進展が議論されるとと47

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

4 月 3 日（水）12:55〜13:00 Opening (物性研所長 廣井 善二)
13:00〜13:50

初貝 安弘 (筑波大学)【特別講演】 座長 川島直輝
｢強相関トポロジカル相の数値的研究」

13:50〜14:20

大門 俊介 (量子科学技術研究開発機構)｢深層学習 AI による量子伝導現象の解読」

14:20〜14:50

下川 統久朗 (OIST)｢実験的に測定可能な量子もつれ測度を用いた量子スピン液体の数値的研究」

14:50〜15:05 Break
15:05〜15:35

今田 正俊 (早稲田大学)【巻頭論文】 座長 三澤貴宏
｢スーパーコンピュータを用いた高温超伝導と量子スピン液体の解明」

15:35〜16:05

大久保 毅 (東京大学)【高度化】｢テンソルネットネットワーク法による二次元量子格子模型の解析」

16:05〜16:35

樋口 克彦 (広島大学)｢非摂動 MFRTB 法による磁場下固体の磁気現象の解析」

16:40〜18:00

ポスターセッション [6 階ラウンジ]

18:15〜

懇談会｢カフェテリア(物性研究所前)」

4 月 4 日（火)09:30〜10:20

近藤 正章 (慶應義塾大学)【特別講演】 座長 尾崎泰助
｢次世代計算基盤に向けて：フィジビリティスタディの検討状況」

10:20〜10:50

藤井 幹也 (NAIST)｢デジタル技術によるクローズドループを用いた材料設計とプロセス開発」

10:50〜11:05 Break
11:05〜11:35

土屋 旬 (愛媛大学) 座長 吉見一慶
｢第一原理計算による地球惑星内部における含水物質の研究」

11:35〜12:05

永井 佑紀 (東京大学)｢機械学習によるシミュレーションの高速化：自己学習ハイブリッドモンテカルロ法」

12:05〜13:10 Lunch
13:10〜13:40

是常 隆 (東北大学) 座長 杉野修｢第一原理ワニエ有効模型に関する最近の発展」

13:40〜14:10

尾崎 泰助 (東京大学)｢基盤的第一原理電子状態計算ソフトウエア OpenMX の開発」

14:10〜14:40

佐藤 駿丞 (筑波大学)｢時間依存密度汎関数理論に基づく第一原理アト秒電子ダイナミクス計算」

14:40〜15:00 Break
15:00〜15:30

川口 一朋 (金沢大学)【巻頭論文】 座長 野口博司
｢分子動力学計算による脂質二重膜中の超長鎖脂肪酸の構造の解明」

15:30〜16:00

岡崎 圭一 (分子研)｢分子シミュレーションと AlphaFold の統合によるタンパク質構造変化ダイナミクスの解明」

16:00〜16:30

山本詠士 (慶應義塾大学)｢生体分子動的構造体における分子挙動解明に向けた分子動力学シミュレーションによる取り組み」

16:30〜16:35 Closing (+ポスター賞表彰式)■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

48

ポスター発表（4 月 3 日 16:40〜18:00、6 階ラウンジ)《賞選考対象ポスター》
PA-1

山口 直也 (金沢大学)｢バンドアンフォールディング法によるナノフレークにおけるバンド分散の可視化」

PA-2

Tu Wei-Lin (慶應義塾大学)“Generating Function for Projected Entangled-Pair States”

PA-3

小林 海翔 (東京大学)｢量子リザバープロービングを用いた量子相転移の動的検出」

PA-4

福井 毅勇 (東京大学)｢毘沙門亀甲格子上のキタエフ模型におけるトポロジカルマヨラナフラットバンド」

PA-5

加藤 洋生 (東京大学)｢固体電子系のゲージ問題 ― 非ゲージ依存な遷移双極子の計算手法と、変分的なゲージ固定理論の開発」

PA-6

荒川 泰政 (山形大学)｢機械学習力場による超イオン伝導ガラス AgI-As2Se3 のイオンダイナミクス解析」

PA-7

小幡 正雄 (金沢大学)｢磁気形状記憶合金 Ni2MnGa の電子状態・ナノ双晶界⾯の第一原理解析及び計算コードの高速化」

PA-8

山岸 愛 (東京大学)｢量子アクティブ粒子の提案」

PA-9

柏村 周平 (東京大学)｢順問題ソルバーを用いたサロゲートベイズ推論」

PA-10 櫻井 理人 (埼⽟大学)｢Quantics tensor train を用いた化学反応動力学の非線形常微分方程式の解法」
PA-11 山本 哲也 (慶應義塾大学)｢赤血球モデルの非線形応答に関するスペクトル解析」
PA-12 柳瀬 調知 (金沢大学)｢ねじれ 2 層グラフェンのモアレ構造の高速予測に向けた Neural Network Potential の構築」
PA-13 佐藤 龍平 (東北大学)｢超イオン伝導輸送機構に関するパーシステントホモロジー解析」
PA-14 竹村 龍人 (ISSP)｢最近接ワニエ関数を用いたスピン間相互作用係数の計算」
PA-15 安 碩奎 (ISSP)｢内殻準位分光計算のための擬ポテンシャル」《一般ポスター》
PB-1

小野 頌太 (東北大学)｢(hkl)表面カットによる非 van der Waals 型 2D 物質のデータ創出」

PB-2

井上 仁 (金沢大学)｢ラシュバ分裂した 2 次元物質におけるスピンフィルター」

PB-3

木野 日織 (NIMS)｢マテリアル探索の自動化と自律化：AiiDA を核とした統合計算システムの開発」

PB-4

中野 裕義 (ISSP)｢熱伝導系に現れる特異的な長距離相関の分子動力学シミュレーション」

PB-5

吉見 一慶 (ISSP)｢強相関第一原理計算手法の擬一元分子性導体 TM 塩への網羅的適用」

49

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

PB-6

森井洋平 (東北大学)｢高分子/界面活性剤系の複雑流動のマルチスケールシミュレーション」

PB-7

福田 将大 (ISSP)｢物性研データリポジトリ(ISSP Data Repository)とその利用例」

PB-8

森田 悟史 (慶應義塾大学)｢ボンド重み付きテンソルくりこみ群を用いた期待値計算アルゴリズム」

PB-9

Li Hengyu (ISSP)“A Compact Tensor Regression Model for Accelerating First-Principle Molecular Dynamics Simulations”

PB-10 黒田 文彬 (筑波大学)｢ハイスループット DFT 計算と証拠理論による C2 化合物選択的 CO2 還元触媒スクリーニング」
PB-11 篠原 康 (NTT 基礎研)
｢高強度光で励起された物質の電子密度変化の第一原理計算」
PB-12 本山 裕一 (ISSP)｢物性研究所ソフトウェア開発・高度化プロジェクト」
PB-13 三澤 貴宏 (ISSP)｢有機化合物における巨大なスピン分裂を持つ補償フェリ磁性体」
PB-14 小林 亮 (名工大)｢BaTiO3 の転位芯近傍ドメイン生成シミュレーションのための機械学習ポテンシャル開発」
PB-15 井戸 康太 (ISSP)｢三角格子上の近藤格子模型で発現する多体トポロジカル状態」
PB-16 山手 奏汰 (金沢大学)｢スピンチャーン数の効率的な計算手法の開発」

図 1: 講演の様子■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

50図 2: ポスターセッションの様子

図 3: 優秀ポスター賞の授与式

51

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

ISSP ワークショップ

第１回 東大 ISSP･理研 CEMS 連携ワークショップ

https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/seminar/all2.html?ptype=seminar&pid=21087

ナノスケール物性研究部門 大谷義近
【日程】2024 年 1 月 24 日（水）【場所】物性研究所本館 6F 大講義室、【世話人】廣井善二（東京大学物性研究所）有馬孝尚（理化学研究所/東京大学）徳永将史（東京大学物性研究所）中島多朗(東京大学物性研究所）橋坂昌幸（東京大学物性研究所）大谷義近（東京大学物性研究所/理化学研究所）【講演言語】英語【参加人数】78 名
1957 年に共同利用研究所として設立された物性研究所(ISSP)は、長年にわたり日本の物性科学研究の中心的存在

外国人研究者や留学生も議論に参加しやすいよう、ワー
クショップの共通言語を英語とした。

として貢献してきた。一方、2013 年に発足した理研創発

会議は ISSP 所長の開催の言葉に始まり、CEMS あるい

物性科学研究センター(CEMS)は、物理、化学、エレクト

は ISSP との共同研究の実績・経験のある双方の研究者がロニクスのトップ研究者が集結し、創発現象の学理を解明

研究紹介を行った後、ホットな研究成果も発表され、多くし、その応用への展開を目指している。両研究所は、将来の議論が交わされた。午後のセッションでは、両研究所のの人類社会に寄与する革新的な新物質の開発や学理の構築得意とする分野の最近の研究成果が紹介され、強みや研究を使命とし、研究を進めている。

テーマの共通点を明確にすることができた。また、それぞ

今回のワークショップは、国際的な研究開発競争が激

れの専門知識や経験を結集して新たな研究の方向性につい化する中、日本の研究力向上のために ISSP と CEMS がて活発な意見交換と議論がなされ、将来新たな連携プロジ

協力し、互いに切磋琢磨する良好なライバル関係を築く

ェクトが立ち上がることが期待されるワークショップであ

重要性を認識するために開催された。また、この連携った。会議後、世話人と講演者で意見交換会を開催した。

ワークショップを通じて国際的に認知度の高い連携研究

今後、より具体的な協力の展望や新たな研究の展開の構築を立ち上げ、推進するための研究の芽を見つけることもにつなげるためにも、ワークショップを１回に留めず目的としている。CEMS には外国人研究者が多く在籍し

ISSP と CEMS で交互に主宰しながら継続していくこととていることから、日本人研究者や大学院生だけでなく、した。

参加者集合写真■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

52ISSP ワークショップ

デバイス活用で臨む有機伝導体の未来【日時】2024 年 3 月 26 日（火） 9:30-17:40
2024 年 3 月 27 日（水） 9:30-17:00【会場】東京大学 柏キャンパス 物性研究所 A 棟 6 階 A632 大講義室および Zoom
【世話人】井手上敏也（物性研・凝縮系物性研究部門）、大池広志（JST さきがけ、工学系研究科）、岡本佳比古（物性研・物質設計評価施設）、高木里奈（物性研・凝縮系物性研究部門）、藤野智子（物性研・凝縮系物性研究部門）、
三輪真嗣（物性研・量子物質研究グループ）、渡邉峻一郎（新領域創成科学研究科）【URL】https://rtakagi.issp.u-tokyo.ac.jp/workshop240326/
これまで有機伝導体の研究は、低次元・強相関に由来す

ンデルワールス結晶、グラファイトなど、「分子」をキーる物性発現の舞台として分子性導体を中心に発展してきた。

ワードとする幅広い研究分野から若手研究者を中心に、一方、有機半導体やポリマーにおいては有機エレクトロニ

29 名の講演者を招待した。各講演では、物理学会、応用

クスへの活用に向けたデバイス化が進められている。最近

物理学会、化学会等の各専門領域における最先端の話題がではこうしたデバイス化を分子性導体にも適用し、キャリ取り上げられ、発表では前提知識から最新の研究結果までアドープや応力印加など新たな外場制御による物性探索がをわかりやすく説明するよう工夫されていた。

行われてきている。しかしながら、分子性導体は合成・測定・微細加工が難しいことが多く、更なる研究の発展には
物理・化学・工学の各分野の交流が不可欠である。

ワークショップでは、物理・化学・工学、実験・理論の多様なバックグラウンドを持つ研究者が密に議論し、交流を深めることを目的とした。特に異なる研究分野の参加者

こうした背景のもと、本ワークショップでは、分子性導との議論を活性化したいと考え、世話人から事前に講演者

体、有機エレクトロニクス・スピントロニクス、無機ファに対して、自身の研究内容と物性、物質、機能、デバイス

図 1：本ワークショップの講演で出てきたキーワード53

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

との繋がりについて説明していただくよう依頼した。当日

物理学会や化学会などの各領域に分かれて特定のテーマには異なる研究分野の参加者からも多くの質問がなされ、講ついて議論を深めて行くと、俯瞰的な視点が損なわれたり、

演後や休憩時間にも活発な議論が展開されていた。専門分分野の間に取り残される研究テーマがあったりするように

野外の聴衆によって投げかけられた素朴な質問から新しい思われる。人間関係については、知り合いの知り合いが実

視点・研究の方向性が見えてくる場面も見受けられた。現地は知り合いだったというような関係が多く見受けられた。

参加者は 35 名、オンラインでの参加者は 50 名程度であった。

これが本ワークショップの議論が想定以上に活性化された要因であったと考えられる。このような研究テーマや人間

本ワークショップの総括：招待講演者は研究テーマとしても人間関係としても、グラデーションのように繋がって関係の繋がりを踏まえたうえで、有機伝導体に関するワー
クショップを継続することを検討する。

いるように感じた。講演に出てきたキーワードを抽出して、近い関係にあるものが近くになるように並べたものを図１に【謝辞】

廣井善二所長にオープニングのご挨拶を行って示す。それぞれ掘り下げるに足る興味深い研究テーマであ

いただきました。この場をお借りして、皆様に深く感謝申る一方で、俯瞰することで見えてくる意味もある。しかし、し上げます。

3 月 26 日(火)9:30-9:40

所長挨拶 廣井先生

9:40-9:50

髙木 里奈 (東大物性研), 趣旨説明

9:50-10:15

藤野 智子 (東大物性研), 分子軌道のデザイン：ドナーとアクセプターが融合したら...

10:15-10:40

吉見 一慶 (東大物性研), 大規模計算機を活用した物質設計・機能探索に向けたフレームワークの構築

11:00-11:25

三輪 真嗣 (東大物性研), 分子スピントロニクスの未来

11:25-11:50

佐藤 拓朗 (分子科学研究所), 有機キラル超伝導におけるスピン三重項混成

11:50-12:15

中 惇 (東京電機大学), 有機・無機交替磁性体の交差相関■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

54

13:15-13:40

横田 知之 (東京大学), 有機半導体を用いたフレキシブルセンサ応用

13:40-14:05

玉井 康成 (東大新領域), 有機光電変換デバイスの開発と分光学的研究

14:05-14:30

須田 理行 (京都大学), キラルファンデルワールス超格子によるキラル物性の開拓

14:50-15:15

圷 広樹 (大阪大学), 分極有機導体

15:15-15:40

須波 圭史 (産総研), 光電融合技術の基盤となる高性能電気光学材料としての有機強誘電体

15:40-16:05

小林 拓矢 (埼玉大学), 部分的にセレン置換した BEDT-TTF 系有機導体の開発

16:25-16:50

圓谷 貴夫 (熊本大学), 第一原理計算でひも解くトポロジカル物質のバルク・表面電子状態と熱電特性

16:50-17:15

岡本 佳比古 (東大物性研), 一次元ファンデルワールス結晶の物質開拓と熱電特性

17:15-17:40

井手上 敏也 (東大物性研), ファンデルワールスヘテロ界面のデバイス物性3 月 27 日(水)9:30-9:55

井上 悟 (東京大学), 層状有機半導体の長鎖アルキル置換効果

9:55-10:20

荒井 俊人 (物質・材料研究機構), 有機トランジスタの高効率キャリア輸送に向けた分子配列制御

10:20-10:45

渡邉 峻一郎 (東大新領域), 有機二次元正孔ガスの物性とデバイス応用

11:05-11:30

井口 弘章（名古屋大学), ナノ細孔を有する分子性導体の開発

11:30-11:55

浦谷 浩輝 (京都大学), 有機薄膜太陽電池におけるエキシトン解離過程の実時間シミュレーションと可視化

11:55-12:20

筒井 祐介 (京都大学),新規ヘテロヘリセンの光物理過程

13:20-13:45

田縁 俊光 (東大物性研), グラファイトにおいて薄膜デバイス化がもたらす強磁場誘起電子物性

13:45-14:10

田中 未羽子 (東大物性研), Magic-angle twisted２層グラフェンの慣性インダクタンス測定とギャップ
異方性

14:10-14:35

古川 哲也 (東北大学), 有機磁性体・有機ディラック電子系における熱伝導・熱電物性

14:35-15:00

橋本 顕一郎 (東大新領域), (EDO-TTF-I)2ClO4 におけるアニオン自由度による逐次相転移：スピン分裂を伴う補償フェリ磁性の可能性

15:20-15:45

浦井 瑞紀 (東大物性研), 三角格子を有する分子性物質の核磁気共鳴を用いた磁性研究

15:45-16:10

杉浦 栞理 (東北大学), 量子デバイス応用の可能性を持つ超伝導渦糸状態の伝導ノイズ測定による観測

16:10-16:35

今城 周作 (東大物性研), 量子有機エレクトロニクスに向けた強相関電子物性とその計測技術

16:35-17:00

大池 広志 (東京大学), 強相関電子系が内包する分野横断的概念

55

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

物 性 研 究 所 談話 会

標題：令和６年度前期 客員所員講演会
日時：2024 年 4 月 9 日(火) 午前 10 時～午前 11 時 50 分
場所：物性研究所 6 階大講義室 (A632) 及び Online・Hybrid 開催
講師：木村 健太（大阪公立大学）

Chrsitophe Marcenat（CEA grenoble）

要旨：
10:00-10:10

所長挨拶（廣井 善二：物性研究所長）

10:10-11:00

木村 健太（大阪公立大学）「物質設計を基盤とする対称性に依存した特異な電磁応答の探索」

11:00-11:50

Chrsitophe Marcenat（CEA grenoble）「Specific Heat of Quantum Materials in High Magnetic Field」

標題：令和６年度前期 客員所員講演会
日時：2024 年 5 月 16 日(木) 午前 10 時～午後 11 時 55 分
場所：物性研究所 6 階大講義室 (A632) 及び Online・Hybrid 開催
講師：木村 健太（大阪公立大学）

Chrsitophe Marcenat（CEA grenoble）

要旨：
10:00-10:10

所長挨拶（廣井 善二）

10:10-10:45

岡田 佳憲（沖縄科学技術大学院大学）「新奇低次元電子系の開拓と電子状態イメージング」

10:45-11:20

奥村 久士（自然科学研究機構生命創成探究センター）「病気を引き起こすタンパク質凝集体の分子動力学シミュレーション」

11:20-11:55

Natalia Drichko ( Johns Hopkins University )「Exploring Novel Quantum Phenomena in Organic Mott Insulators」■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

56

物 性 研 究 所 セミ ナ ー

標題：Information loss paradox and black hole interior
日時：2024 年 3 月 29 日(金) 午後 4 時～午後 5 時
場所：Online and Lecture RoomA632
講師：Tomonori Ugajin
所属：Rikkyo University
要旨：
Hawking showed that quantum mechanically, black holes emit almost thermal radiation (called Hawking radiation)and gradually lose mass. However, this evaporation process of black holes seems to violate the unitarity of time
evolution, one of the principles of quantum theory, leading to what is known as the black hole information paradox.
Recently, based on insights from AdS/CFT correspondence and holographic entanglement entropy, the Island formula
has been proposed to correctly calculate the entropy of Hawking radiation, offering a crucial clue towards resolving
the information loss problem. The Island formula suggests that the island region inside the black hole can beinterpreted as a quantum error correction code embedded into Hawking radiation (located sufficiently away from theblack hole). Therefore, this formula not only provides the correct calculation method for the entropy of Hawking
radiation but also offers specific clues to the larger question of how semiclassical spacetime emerges from the quantum
information-theoretic properties of quantum gravity theories. In this talk, we overview the current status of theparadox and explain our recent study on specific reconstruction protocol of black hole interiors.

標題：Transport properties and strong Rashba effect for ultrathin films and interfaces of conductive
perovskite oxides
日時：2024 年 4 月 10 日(水) 午後 1 時～午後 2 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Dr. Hikaru Okuma
所属：Department of Basic Sciences, Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo
要旨：
ラシュバ効果とは反転対称性が破れた系で発現するスピン軌道相互作用であり、電流によってスピン偏極を誘起できる
ため、基礎物理と応用の両面から注目を集めている。実際、近年、強いラシュバ効果を有する酸化物で、スピン流から電流への高効率な変換現象や、結晶の面方位を変えた場合での高温超伝導、トポロジカルなバンド構造に由来した新奇な現象が次々と見つかっている。そのため、酸化物で強いラシュバ効果を持つ新物質を作製する意義は大きい。SrTiO3 や
KTaO3 等の酸化物半導体界面に形成される 2 次元電子ガスでは、トランジスタやヘテロ界面作製による人工的な電場の形成によって、ラシュバ効果が増大できる[1]。これに対し、一般に多数のキャリアが存在する導電性極薄膜では電場が遮蔽されることから、ラシュバ効果の増大指針は未解明のままである[2]。
そこで、本研究では原子番号、膜厚、乱れが異なる一連の導電性酸化物 SrMO3 (M=V、Nb、Ta)極薄膜をパルスレー
ザー堆積法や電気化学エッチング法を用いて絶縁体基板上に作製し、低温域までの輸送特性を調べることを通して、酸化物でのラシュバ効果の増大指針を得ることを目的とした[3-5]。多くの極薄膜では室温付近で、金属的な伝導を示すとともに、極低温で弱局在による抵抗率の上昇が観測された。極低温、弱磁場での磁気抵抗を弱局在の理論を用いて解析したと
ころ、すべての物質で D’yakonov-Perel 型のスピン緩和機構を示し、ラシュバ型のスピン軌道相互作用が働いていることを明らかにした。また、V から Nb、Ta へ原子番号を大きくすることでラシュバ効果が増強し、SrNbO3 と SrTaO3 では
57

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

導電性酸化物の中で最大級のラシュバ効果を得ることに成功した[4,5]。さらに、SrNbO3/KTaO3 界面での 2 次元電子ガスの創製と制御を目指す研究も行った。SrNbO3 を用いると、これまでの KTaO3 界面の中で最大のキャリア濃度の電子を誘起できること、トランジスタによる人工電場なしで強いスピン軌道相互作用が得られること、そしてその大きさを強電場で制御できることを発見した[6]。講演では他の酸化物極薄膜や酸化物半導体界面とも比較しながら本物質系の特徴を議論した。
[1] H. Nakamura et al., PRB 80, 121308 (2009).
H. Nakamura et al., PRL 108, 206601 (2012).
[2] S. P. Chiu et al., PRB 96, 085143 (2017).
[3] H. Okuma et al., PRB 105, 045138 (2022).
[4] H. Okuma et al., PRMater 8, 015001 (2024).
[5] H. Okuma et al., arXiv:2403.12612.
[6] H. Okuma et al., iWOE-29, Busan, Korea, P2-39, 15-18 Oct. 2023.

標題：小角散乱データに基づく試料パラメータとモデルのベイズ推論
日時：2024 年 4 月 10 日(水) 午後 3 時～午後 4 時 30 分
場所：物性研究所６階大講義室 及び Online（Hybrid）
講師：林 悠偉
所属：東京大学 新領域創成科学研究科 複雑理工学専攻
要旨：
小角散乱法（SAS）は、試料に X 線や中性子線を照射して起こった散乱の強度から試料のナノスケールの構造を解析す
る実験手法である。本研究では、SAS 実験で得られた計測データから試料パラメータのベイズ推定と試料モデルのベイズ
モデル選択を行う枠組みを提案する。
SAS データ解析では、データに基づいて試料の構造情報を持つ散乱強度の数理モデルを仮定し、そのモデルのパラメー
タ推定を行う。従来の方法は簡便な一方で、しばしば属人的な結果が得られやすいことや、結果の信頼度評価が難しい等の課題がある。提案する枠組みは、SAS データ解析にベイズ推論の枠組みを応用し、パラメータやモデルを事後確率分布
として推定することで従来法の課題を解決する。
本発表ではまず、一次モデル y=ax+b のパラメータのベイズ推定について説明する。ここで、パラメータの事後確率分
布の統計量から推定の信頼度評価が可能であることを見る。次に、提案手法において SAS の試料モデルに適用するベイズモデル選択を、一次モデル y=ax+b と y=ax に適用しベイズモデル選択の理論を説明する。その後、様々なノイズ強度、
欠損度合いの SAS 人工データを用いた数値実験を通して、試料パラメータ推定とモデル選択の提案手法の性能評価を行う。この結果から提案手法は、試料パラメータを信頼度付きで推定できる分布推定と、定量的で高精度な試料モデルの選択を可能とすることを示す。また、提案手法による解析の限界についての視座を提供した。
参考文献
・Hayashi, Y., Katakami, S., Kuwamoto, S., Nagata, K., Mizumaki, M., & Okada, M. (2023). Journal of the PhysicalSociety of Japan, 92(094002).
・Hayashi, Y., Katakami, S., Kuwamoto, S., Nagata, K., Mizumaki, M., & Okada, M. (2024, January). Quantitative
selection of sample structures in small-angle scattering using Bayesian methods. Journal of Applied Crystallography.
Manuscript submitted for publication. https://arxiv.org/abs/2401.10466■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

58標題：Probability control nonreversible Markov chain Monte Carlo
日時：2024 年 4 月 11 日(木) 午後 1 時～午後 3 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 4 セミナー室 (A614)
講師：Hidemaro Suwa
所属：Department of Physics, The University of Tokyo
要旨：
In recent developments, Monte Carlo methods that strategically break detailed balance to manipulate the flow ofprobabilities have emerged [1]. These methods include optimizing the transition probabilities during state updates.
We developed an optimization algorithm designed to minimize the rejection probability and successfully applied it tovarious statistical mechanical models, such as the Potts model and quantum spin systems [2]. Further, we introduced
an algorithm capable of controlling the rejection rate through a single parameter, revealing that reducing the rejection
rate leads to an exponential increase in computational efficiency [3]. Another intriguing strategy for breaking detailedbalance is the concept of lifting, which expands the state space to introduce probability flow in the enlarged state space.
The lifting technique is particularly effective in particle systems, as demonstrated by the event chain Monte Carlo
method [4]. In this talk, reviewing these approaches to constructing nonreversible Markov chains, we will present thelifted directed-worm algorithm [5,6] and the multi-replica swap optimization of the replica exchange method (namely,
parallel tempering). These probability control nonreversible Markov chains significantly improve the computational
efficiency of Monte Carlo sampling.
[1] H. Suwa and S. Todo, Butsuri 77(11) 731-739 (2022).
[2] H. Suwa and S. Todo, Phys. Rev. Lett. 105, 120603 (2010).
[3] H. Suwa, Physica A 633, 129368 (2024).
[4] W. Krauth, Front. Phys. 9:663457 (2021).
[5] H. Suwa, Phys. Rev. E 103, 013308 (2021).
[6] H. Suwa, Phys. Rev. E 106, 055306 (2022).

標題：Nanoscale 3D imaging through raster scan X-ray microscopy
日時：2024 年 4 月 22 日(月) 午後 4 時～午後 5 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Zirui Gao
所属：Brookhaven National Laboratory, New York, USA
要旨：
We have recently developed a novel raster-scanning based X-ray microscopy method at the Hard X-ray Nanoprobe(HXN) beamline of National Synchrotron Light Source II [1]. Our new method can achieve sub-10 nm resolution withacquisition speed ~20 times faster than our previous approaches. The method utilizes ptychography in 2D fly-scanmode at an acquisition frame rate of 1250 diffraction patterns per second, currently limited by the fastest frame rateof the Eiger1 1M detector. By using ptychography, which is a coherent diffraction imaging method that reconstructs
complex images of the sample through iterative phase retrieval algorithms [2], the sample image can be reconstructed
at pixel size of 4.87 nm, providing imaging speed far beyond acquisition frame rate. As shown in Fig. 1(Left) is thereconstructed phase image of a Siemens star sample, our method can resolve the smallest features inside the patternwith 8 second of measurement time for a 2 µm x 2 µm field of view, effectively reaching an imaging speed of 23000
pixels per second.

59

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

Our new raster scan instrument also allows tomography measurement by acquiring 2D projections of the sample atdifferent rotation angles. The sample stages and interferometry reference system are specially designed for precise
rotation alignment with <0.5 µm drift to minimize tomography acquisition overhead and increase imaging speed. As
shown in Fig. 1(Right) is the reconstructed phase tomogram of a cylindrical-shaped microelectronics sample extracted
from an Intel® processor, the entire tomography acquisition took 53 minutes in real time for an imaged region of 2 µm
diameter and 3 µm height. The zoom-in view in Fig. 1(Right) shows the smallest resolvable feature in the tomogram
which appears to be metallic connectors in transistors. In this talk, I will cover the key concepts and technicalimplementations of our novel imaging method.

標題：Operator Growth in Open Quantum Systems : Perspectives from Lindbladian SYK via Krylov
Complexity
日時：2024 年 4 月 24 日(水) 午後 2 時～午後 3 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Budhaditya Bhattacharjee
所属：Center for Theoretical Physics of Complex Systems, Institute for Basic Science
要旨：Abstract:
In this talk, I will discuss some general features of operator growth in open quantum systems governed by
Lindbladian evolution. I will introduce two orthonormalization techniques, namely Arnoldi and BiLanczos algorithms,
using which I will capture the evolution of the operator in an appropriate basis. In these bases, many features of theevolution of operators (including relevant time scales) will emerge naturally. I will motivate these bases choices fromresults in closed quantum systems. I will utilize the paradigmatic setup of the Sachdev-Ye-Kitaev model to describe
the system and environment, and closely related system-environment interaction. I will present numerical results inthis setup and derive some analytical results. I will also discuss the nature of correlation function and spectral function
in such open quantum systems. Then I will discuss features of a large class of probes (that do not rely on the same
choice of basis) in such systems. I will end by mentioning implications of these results in other areas of research, andsome open questions/future directions.
References:[1] Operator dynamics in Lindbladian SYK: a Krylov complexity perspective, JHEP 01 (2024) 094[2] Operator growth in open quantum systems: lessons from the dissipative SYK, JHEP 03 (2023) 054

標題：Higher symmetry and logical gates of (3+1)D Z2 toric code
日時：2024 年 4 月 25 日(木) 午後 4 時～午後 5 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)および Online
講師：小林 良平
所属：University of Maryland
要旨：
It has recently been understood that the complete global symmetry of topological gauge theories contains the
structure of a higher-group. In this talk, we look at the algebraic structure of symmetry in (3+1)D Z2 gauge theory
with an emergent fermion, and point out that pumping chiral p+ip topological states gives rise to a Z8 0-form symmetry
with mixed gravitational anomaly. This ordinary symmetry mixes with the other higher symmetries to form a 3-group■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

60

structure, which we discuss in detail. We then see that in the context of stabilizer quantum codes, one can obtainvarious logical non-Clifford gates of (3+1)D Z2 toric code (w/ emergent fermion) including the CCZ, CS and T gates,
which are all implemented by pumping a p+ip topological state through a 3d space. The talk is mainly based on a
recent work with Maissam Barkeshli and Po-Shen Hsin, which is found in https://arxiv.org/abs/2311.05674 .

標題：Wafer-scale CVD graphene-based Josephson field-effect transistors: toward superconducting
quantum integrated circuits
日時：2024 年 4 月 25 日(木) 午後 1 時 30 分～午後 2 時 30 分
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Heorhii Bohuslavskyi
所属：VTT Technical Research Centre of Finland
要旨：
Josephson field-effect transistors (JoFETs) are some of the most desired building blocks of superconducting
electronics. Instead of electric current or magnetic flux control of superconductivity, the superconducting proximity
coupling in JoFETs can be controlled with an electrostatic gate. Owing to its unique properties, graphene has been
identified as a promising candidate for the JoFET channel (weak link). The all-electrical control of JoFETs is expected
to enable a plethora of applications in graphene-based quantum coherent electronics, classical digital superconducting
electronics, microwave bolometers, non-reciprocal components, and quantum-limited parametric amplifiers [1-3].
In my talk, I will present our recent results on the scalable chemical vapor deposition CVD graphene JoFET platform
developed at VTT [4]. A cross-sectional schematic featuring our JoFET device structure is shown in Fig. 1(a). Using
the top-down fabrication process on 6” (150 mm) wafers with optimized contact resistance and wafer-scale device yieldreaching 90% (see Fig. 1(b)), we demonstrate the local top gate tunability of superconducting proximity coupling inaluminum-graphene-aluminum Josephson junctions (see Fig. 1(c)) and study the JoFET geometry and temperaturedependences. Building upon our unique wafer-scale JoFET platform, I will discuss our next steps toward large-scaleclassical and quantum coherent superconducting electronics.
[1] Wang et al. Nat Nano. 14, 120–125 (2019).
[2] Kokkoniemi et al., Nature 586, 47–5 (2020).
[3] Butseraen et al., Nat. Nano. 17, 1153–1158 (2022).
[4] Generalov et al. arXiv:2401.05089 (2024).

標題：Anomaly, SPT, Generalized Symmetry
日時：2024 年 4 月 26 日(金) 午後 4 時～午後 5 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：大森 寛太郎
所属：東京大学大学院 理学系研究科物理学専攻
要旨：
In 1969, Adler and Bell-Jackiw predicted the phenomenon now called quantum (ABJ) anomaly, which is thebreaking or deformation of conservation law associated to a classical symmetry.
Fast forward to 2010s, it is understood that this phenomenon is closed related by the symmetry protected topologicalphase (SPT) proposed by X.G. Wen, promoting interactions between QFT theorists and condensed matter theorists.

61

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

In this talk I would like to review how those interdisciplinary interactions has been developed from modern
viewpoint, and also show the trend continues in the recent research.

標題：多量体を形成する遷移金属酸化物の X 線光電子分光・吸収分光/ナノ構造物質からの高次高調波発生：バンド内遷移とバンド間遷移
日時：2024 年 5 月 20 日(月) 午後 1 時～午後 3 時
場所：物性研究所本館 6 階 第一会議室 (A636)＆Online（ハイブリッド）
講師：大川 万里生 氏

中川 耕太郎 氏

所属：物性研究所 岡﨑研究室

松永研究室

要旨：
（1）講師：大川 万里生 氏
題目：多量体を形成する遷移金属酸化物の X 線光電子分光・吸収分光
概要：
V 等の遷移金属酸化物では多量体形成により絶縁体相が安定化している例がしばしばみられる。光電子分光や X 線吸収
分光は、物質の電子状態を直接反映したスペクトルが得られるため、遷移金属の多量体形成の検証に有用である。我々は、
c 軸 Ti 二量体を形成するコランダム Ti2O3 の Ti-Mg 置換効果を X 線吸収分光により、またパイロクロア格子中の W が三量体形成するとされる CsW2O6 を X 線光電子分光により調べたので報告した。
[1] M. Okawa et al., PRB 108, 159108 (2023).
[2] R. Nakamura et al., PRB 106, 195104 (2022).
（2）講師：中川 耕太郎 氏
題目：ナノ構造物質からの高次高調波発生：バンド内遷移とバンド間遷移
概要：
高次高調波発生 HHG）はアト秒パルス発生や X 線光源などの応用に向けて注目される非線形光学現象である。近年では固体からの HHG が観測され[1]、特に電子のバンド内とバンド間での遷移によってその発生機構が理論的に議論されている。しかしながら、実験的にそれらの寄与を切り分ける研究は少ない。本講演では、ナノ物質であるナノ粒子とグラフ
ェンに注目して、電子のバンド内遷移やバンド間遷移を制御し、HHG への寄与を解明した[2,3]。
[1] S. Ghimire et al., Nat. Phys. 7, 138 (2011).
[2] K. Nakagawa et al., Nat. Phys. 18, 874-878 (2022).
[3] K. Nakagawa et al., under review.

標題：Stars in your eyes – monodisperse macromolecules for photonic and optoelectronic applications
日時：2024 年 5 月 27 日(月) 午後 3 時～午後 4 時
場所：物性研究所本館 6 階 第 5 セミナー室 (A615)
講師：Prof. Peter J. Skabara
所属：School of Chemistry, University of Glasgow Glasgow, United Kingdom
要旨：
We have developed a synthetic approach that allows us to synthesise monodisperse organic are semiconductor
macromolecules on the gram scale. In contrast to conjugated polymers, batches are prepared with 100% reproducibility
and the products can be isolated in high purity. These attributes are extremely well valued, because subsequent work■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

62towards device optimisation(design, processing, annealing, etc.) can rely on the consistent behavior of the organic
semiconductor. Such compounds have been made for photonic and optoelectronic applications, such as organic lasers,
downconvertors in hybrid LEDs, visible light communications, OLEDs and OPVs.
For the applications mentioned above, the materials have been designed to be amorphous with excellent film-forming
properties and compatibility in composites. The latter includes hybrid LED devices and as wide band gap materials in
optically transparent OPVs. This talk will highlight some of our recent work on the synthesis and application of starshaped organic semiconductors [1-4].
[1] H. Yang, P. J. Skabara et al., J. Mater. Chem. C, 2023, 11, 9984–9995.
[2] M. Yan, P. J. Skabara et al., J. Mater. Chem. C, 2023, 11, 8480–8485.
[3] K. Yoshida, P. J. Skabara et al., Nature 621, 746–752 (2023).
[4] L. Lozano‐Hernández a, P. J. Skabara et al., ChemPhotoChem, 2023, 7, e202200256.

標題：Inverse Hamiltonian design of highly-entangled quantum systems
日時：2024 年 5 月 31 日(金) 午後 4 時～午後 5 時
場所：物性研究所 6 階第 5 セミナー室（A615）及び Online（ Hybrid）
講師：乾 幸地
所属：東京大学物性研究所
要旨：
Solving inverse problems to identify Hamiltonians with desired properties holds promise for the discovery offundamental principles. In quantum systems, quantum entanglement plays a pivotal role in not only characterizing
the quantum nature but also developing quantum technology like quantum computing. Nonetheless, the designprinciples of the quantum entanglement are yet to be clarified.
In this talk, I will present an inverse design framework using automatic differentiation in quantum spin systems,
aiming to construct Hamiltonians with large quantum entanglement. I will show that the method automatically finds
the Kitaev model with bond-dependent anisotropic interactions, whose ground state is a quantum spin liquid, on bothhoneycomb and square-octagon lattices. On triangular and maple-leaf lattices with geometrical frustration, it
generates numerous solutions with spatially inhomogeneous interactions rather than converging to a specific model,
but it still helps to construct unprecedented models.
The comparative study reveals that bond-dependent anisotropic interactions, rather than isotropic Heisenberg
interactions, amplify quantum entanglement, even in systems with geometrical frustration. The present study paves
the way for the automatic design of new quantum systems with desired quantum nature and functionality.

標題：ブラックホール近傍での磁気活動
日時：2024 年 6 月 5 日(水) 午後 1 時 30 分～午後 2 時 30 分
場所：Online
講師：井上 芳幸 准教授
所属：大阪大学 大学院理学研究科 宇宙地球科学専攻
要旨：
重力が物理を支配する極限天体の代名詞がブラックホールである。しかし、ブラックホール近傍で発生する多くの物理
現象は、その磁気活動に起因していると考えられている。本セミナーでは、ブラックホール近傍での物理現象を概観しつ
つ、最新の理論・観測からわかってきたブラックホール近傍の磁気活動について紹介したい。

63

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

東京大学物性研究所人事異動一覧【研 究 部 門 等】
発令日

氏 名

部門・施設名等職 名備

考〈 採 用 〉
特任助教

北海道大学大学院総合化学院物質化学コース博士課程 大学院生より

R6.4.1

林 浩章

附属国際超強磁場科学研究施設

R6.4.1

湯本 郷

京都大学統合化学系（化学研究所付属元附属極限コヒーレント光科学研究センター 特任助教 素科学国際研究センター光駆動量子物性研究プロジェクト） 助教より

R6.4.1

幸田 遥希

工作室

R6.4.1

近藤 雅起

附属国際超強磁場科学研究施設

助教

物性研究所附属国際超強磁場科学研究施設（日本学術振興会特別研究員）より

R6.4.1

浦井 瑞紀

凝縮系物性研究部門

助教

物性研究所凝縮系物性研究部門 特任研究員より

R6.4.1世津 爵志

附属中性子科学研究施設

一般技術 物性研究所附属中性子科学研究施設
職員
派遣社員よりR6.4.1YANG ZHUO

附属国際超強磁場科学研究施設

特任助教

R6.4.1

深谷 亮

高エネルギー加速器研究機構物質構造科
附属極限コヒーレント光科学研究センター 特任助教 学研究所放射光科学第二研究系 特任助教より

R6.4.1

加藤 善隆

機能物性研究グループ

特任助教

株式会社ニデック研究開発本部生物工学研究所 一般社員より

R6.4.1

辻川 夕貴

附属極限コヒーレント光科学研究センター 特任助教

大学院理学系研究科物理学専攻博士課程
大学院生よりR6.4.1

板谷 治郎

附属極限コヒーレント光科学研究センター

教授

物性研究所附属極限コヒーレント光科学研
究センター 准教授より

R6.4.1益田 隆嗣

附属中性子科学研究施設

教授

物性研究所附属中性子科学研究施設
准教授より

R6.4.1

徳永 将史

附属国際超強磁場科学研究施設

教授

物性研究所附属国際超強磁場科学研究施
設 准教授より

R6.4.1

北川 健太郎附属物質設計評価施設

准教授

大学院理学系研究科 講師より

R6.4.1

藤堂 眞治

附属計算物質科学センター

教授

本務：大学院理学系研究科
期間：令和6年4月1日～令和7年3月31日

R6.4.1

金道 浩一

多様性包摂共創センター教授

本務：物性研究所附属国際超強磁場科学研究施設
期間：令和6年4月1日～令和7年3月31日

R6.4.1

川島 直輝

データ統合型材料物性研究部門

特任教授

本務：物性研究所附属物質設計評価施設
期間：令和6年4月1日～令和7年3月31日

R6.4.1

尾崎 泰助

データ統合型材料物性研究部門

特任教授

本務：物性研究所附属物質設計評価施設
期間：令和6年4月1日～令和7年3月31日

一般技術
物性研究所工作室 特任専門職員より
職員

物性研究所附属国際超強磁場科学研究施
設 特任研究員より〈 昇 任 〉

〈 兼 務 〉■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

64

〈 客員：テーマ提案型 〉
R6.4.1

奥村 久士

附属物質設計評価施設

客員准教授

本務：自然科学研究機構生命創成探究センター
期間：令和6年4月1日～令和7年3月31日〈 客員：テーマ限定型 〉
R6.4.1

岡田 佳憲

ナノスケール物性研究部門

本務：沖縄科学技術大学院大学量子物質
客員准教授 科学ユニット
期間：令和6年4月1日～令和7年3月31日

R6.4.1

木村 健太

附属中性子科学研究施設

本務：大阪公立大学大学院工学研究科物客員准教授 質化学生命系専攻
期間：令和6年4月1日～令和7年3月31日〈 定 年 退 職 〉
R6.3.31

上床 美也

附属物質設計評価施設

教授

東京都市大学 客員教授へ

R6.3.31

春山 潤

機能物性研究グループ

助教

理化学研究所開拓研究本部 研究員へ

R6.3.31

澁谷 孝

附属極限コヒーレント光科学研究センター〈 辞 職 〉

65

物性研だより第 64 巻第 2 号

一般技術 物性研究所附属極限コヒーレント光科学研
職員究センター 学術専門職員へ■■ ■■ ■ ■ ■

【事 務 部 門 等】
発令日

氏 名

部門・施設名等職 名備

考〈 早 期 退 職 〉
青木 敦弘

物性研究所

事務長

R6.3.31

大木 幹夫

物性研究所

副事務長 情報システム部情報支援課 副課長へ

R6.3.31

大平 理美

物性研究所総務係

係長

大気海洋研究所総務チーム 係長へ

R6.3.31

三浦 幸栄

物性研究所附属研究施設事務室係長

大学院理学系研究科等経理課 上席係長へ

R6.3.31

守屋 文葉

主査
情報システム部情報基盤課学術情報チーム
附属図書館柏地区図書課資料管理チーム （物性研図書室担当） 主査へ

R6.4.1

福岡 高明

物性研究所

事務長

R6.4.1

菅原 啓一

物性研究所

副事務長 情報システム部情報支援課 副課長から

R6.4.1

川辺 幸一

物性研究所

( 兼 ： 附 属 教養学部等経理課 副課長（経理・数理科学
研 究 施 設 研究科担当）から
事務室長）

R6.4.1

和田 洋平

物性研究所総務係

R6.4.1

宮井 杏佳

一般職員 文学部・人文社会系研究科図書チーム
附属図書館柏地区図書課資料管理チーム （物性研図書室担当） 一般職員から

石田 唯

係長
附属図書館柏地区図書課資料管理チーム
附属図書館柏地区図書課資料管理チーム （物性研図
主任（物性研図書室担当）から

R6.3.31〈 転 出 〉

〈 転 入 〉
社会連携部社会連携推進課 課長から

副事務長

係長

情報システム部情報戦略課総務チーム係長から〈 昇 任 〉
R6.4.1書室担当）■■■■ ■■■

物性研だより第 64 巻第 2 号

66令和 5 年度外部資金の受入について

1．奨学寄附金件

数

金 額 （円）

1749,620,000

2．受託研究
研

究

題

目

委 託 者

受 入 金 額 （円）研 究 代 表 者

フロッケ・エンジニアリングとトポロジカル非線（国研）科学技術振興機構
形光学効果の理論

17,030,000

機能物性研究グループ
教授 岡 隆史

電子構造のトポロジーを利用した機能性磁性（国研）科学技術振興機構
材料の開発とデバイス創成

31,041,400

量子物質研究グループ
特任教授 中辻 知

トポロジカル磁性体のスピントロニクス技術の（国研）科学技術振興機構
開発

10,010,000

ナノスケール物性研究部門
教授 大谷 義近

時空間で精密制御した輻射場による表面反（国研）科学技術振興機構
応プロセス

11,960,000

機能物性研究グループ
教授 𠮷信 淳ゲル・腱・靱帯の構造・ダイナミクスの解明（国研）科学技術振興機構

37,700,000

附属中性子科学研究施設
准教授 眞弓 皓一

２次元ホウ素未踏マテリアルの創製と機能開（国研）科学技術振興機構
拓84,760,000

附属極限コヒーレント光科学研究センター
教授 松田 巌ＡＩが先導するオートメーションタンパク質工学（国研）科学技術振興機構の創出

114,075,000

機能物性研究グループ
准教授 井上 圭一

オペランド軟 X 線反応イメージングの開発（国研）科学技術振興機構

25,480,000

附属極限コヒーレント光科学研究センター
教授 原田 慈久トポロジカル半金属を用いたテラヘルツ高速（国研）科学技術振興機構
エレクトロニクス・スピントロニクス素子開拓

3,754,400

附属極限コヒーレント光科学研究センター
准教授 松永 隆佑

高強度テラヘルツ光によって誘起された量子（国研）科学技術振興機構
スピン流の学理創出

5,850,000

物性理論研究部門
特任研究員 玉谷 知裕

異種混合配列オリゴマーによる超高伝導性材（国研）科学技術振興機構
料の創製

19,760,000

凝縮系物性研究部門
助教 藤野 智子

磁気メモリの革新に向けたスキルミオン物質（国研）科学技術振興機構の開発と機能開拓

12,402,000

凝縮系物性研究部門
准教授 高木 里奈

π共役分子の一次元配列を基点とした未来（国研）科学技術振興機構
材料検索20,800,000

凝縮系物性研究部門
特任研究員 宮島 大吾

強相関ソフトマターの時空間階層構造解析（国研）科学技術振興機構

9,100,000

附属中性子科学研究施設
准教授 眞弓 皓一

２次元結晶ナノ構造の設計原理と量子機能性（国研）科学技術振興機構
開拓23,920,000

凝縮系物性研究部門
准教授 井手上 敏也

反強磁性体の多層膜を用いた磁気トンネル（国研）科学技術振興機構
接合及びダイナミクスの実験的研究

2,600,000

量子物質研究グループ
准教授 三輪 真嗣

パワーレーザーDX プラットフォーム（大）大阪大学

4,400,000

附属極限コヒーレント光科学研究センター
教授 小林 洋平

データ連携部会（国研）物質・材料研究機構

17,000,001

附属物質設計評価施設
教授 尾崎 泰助

エネルギー貯蔵材料の動作下超高分解能放（国研）産業技術総合研究所
射光軟 X 線電子状態解析

5,408,274

附属極限コヒーレント光科学研究センター
教授 原田 慈久

強相関系の非平衡開放系ダイナミクスと量子（国研）科学技術振興機構
情報3,835,000

機能物性研究グループ
助教 沼澤 宙朗

高圧力利用による水素反応の精密解析（国研）科学技術振興機構

1,300,000

附属物質設計評価施設
教授 上床 美也

計算科学的方法を用いた高安定性電解液材（国研）科学技術振興機構
料の探索

1,300,000

機能物性研究グループ
助教 春山 潤

反強磁性体の多層膜を用いた磁気トンネル（国研）科学技術振興機構
接合及びダイナミクスの実験的研究

0

量子物質研究グループ
准教授 三輪 真嗣

新奇量子物性や革新的電子機能を示す遷移（国研）科学技術振興機構
金属化合物の新物質開拓

0

附属物質設計評価施設
教授 岡本 佳比古

7,749,000

附属物質設計評価施設
教授 上床 美也

石炭灰を主原料とした新規なリサイクル連続 （国研）新エネルギー・産業
長繊維の応用研究
技術総合開発機構

67

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

水素利用等高度化先端技術開発／スケーリ（国研）新エネルギー・産業
ング則を脱するカソード触媒の基盤研究：酸技術総合開発機構
化物をベースとした非白金触媒の理解

24,700,000

機能物性研究グループ
教授 杉野 修新型アンモニア製造触媒に関する性能発現メ
三菱重工業株式会社
カニズムの解明2,500,000

極限コヒーレント光科学研究センター
助教 堀尾 眞史合計498,435,075

3．共同研究研

究

題

目

相 手 側 機 関

相手側負担分 本学負担分

研 究 担 当 教 員

人工知能とデータ科学に基づく光受容タンパ（国研）理化学研究所
ク質の開発

機能物性研究グループ
准教授 井上 圭一

シンチレータ中性子検出器の試験評価に関 （国研）日本原子力研究開発
する共同研究機構

中性子科学研究施設
准教授 中島 多朗

パルス超強磁場を用いたトポロジカル機能の（国研）理化学研究所
研究

附属国際超強磁場科学研究施設
准教授 徳永 将史

10,000,000

次世代レーザー及び加工の共通基盤技術開（国研）産業技術総合研究所
発に関する研究附属極限コヒーレント光科学研究センター
教授 小林 洋平

磁歪の光ファイバセンサによる高速検出（２）附属国際超強磁場科学研究施設
教授 松田 康弘（国研）産業技術総合研究所

超短パルスレーザー加工過程の解明と加工（国研）産業技術総合研究所
プラットフォーム利用に関する研究
レーザーエネルギー伝送受光素子のエネル（国研）宇宙航空研究開発機構
ギー変換効率向上の研究
中性子散乱による創発電磁場の研究（国研）理化学研究所

附属極限コヒーレント光科学研究センター
教授 小林 洋平
499,084

機能物性研究グループ
教授 秋山 英文10,000,000

中性子科学研究施設
准教授 中島 多朗

新しい強磁場マグネット用高強度・高伝導率（国研）物質・材料研究機構
導体の開発

1,430,000

附属国際超強磁場科学研究施
教授 金道 浩一

極低温下の量子デバイスに対する超精密・高（国研）産業技術総合研究所
速信号読み出し手法の構築

ナノスケール物性研究部門
准教授 橋坂 昌幸

強磁場共用装置を用いた強相関電子系における（国研）物質・材料研究機構
磁気特性、輸送特性の解明･開発に関する研究

附属物質設計評価施設
教授 廣井 善二

Flat-jet を用いた溶液中のアト秒ダイナミクス（国研）理化学研究所
に関する研究附属極限コヒーレント光科学研究センター
准教授 板谷 治郎

熱回収型太陽電池に関する研究

機能物性研究グループ
教授 秋山 英文【企業との共同研究 16 件】
合■■■■ ■■

計■（国研）産業技術総合研究所
132,928,250
153,427,334

1,430,000

物性研だより第 64 巻第 2 号

68東京大学物性研究所教員公募について

１．職名および人数
施設長（教授） 1 名
２．所属
物性研究所附属中性子科学研究施設
３．就業場所
物性研究所柏キャンパス（千葉県柏市柏の葉 5-1-5）
変更の範囲：変更がある場合には、本学の指定する場所に限る。ただし、配置換又は出向を意に反して命じられることは原則としてない。詳細は東京大学教員の就業に関する規程第 4 条による。
４．公募・業務内容
附属中性子科学研究施設の施設長として、施設と日本の中性子科学コミュニティ全体の発展に貢献し、将来計画において強力なリーダーシップを発揮するとともに、中性子を用いた独自の物性研究（分野は問わない）を推進する研究者を募集する。
変更の範囲：配置換、兼務又は出向を命じることがある。ただし、意に反して命じられることは原則としてない。
詳細は東京大学教員の就業に関する規程第 4 条による。
５．応募資格博士号または同等の資格を有する方
６．雇用開始日
令和 7 年 4 月 1 日（火）７．任期および更新の有無
満 56 歳に達する年度の始めに任期 5 年の任期制に入り、再任は１回を限度とする。なお、任期制の詳細については
下記照会先に問い合わせること
８．試用期間採用された日から 6 ヶ月間（東京大学教職員就業規則第 8 条による）
９．応募締切令和 6 年 7 月 31 日（水）必着
10．提出書類（イ）応募の場合○履歴書（東京大学統一履歴書（https://www.u-tokyo.ac.jp/ja/about/jobs/r01.html）を用いること）○業績リスト（特に重要な論文に○印を付けること）○主要論文（5 編）○研究業績の概要（A4 用紙 2−3 枚程度）
○研究計画書（A4 用紙 2−3 枚程度）
○応募者についての推薦書、または、意見書（作成者から issp-jinji@issp.u-tokyo.ac.jp へ直送）
（ロ）推薦の場合○推薦書○履歴書（東京大学統一履歴書（https://www.u-tokyo.ac.jp/ja/about/jobs/r01.html）を用いること）○業績リスト（特に重要な論文に○印を付けること）○主要論文（5 編）○研究業績の概要（A4 用紙 2−3 枚程度）
○研究計画書（A4 用紙 2−3 枚程度）
69

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

11．提出方法
空の電子メールを件名「物性研究所附属中性子科学研究施設教員（施設長（教授））応募」にて下記提出先に送付し、その後返信される電子メールに記載された書類提出先フォルダに応募書類一式を PDF ファイルとしてアップロード
すること（応募の場合、推薦書または意見書は、作成者から issp-jinji@issp.u-tokyo.ac.jp へ直送のこと）※勤務日 2～3 日以内に返信メールが届かない場合には総務係へご連絡ください。
連絡先：〒277-8581 千葉県柏市柏の葉 5-1-5 東京大学物性研究所総務係
電話：04-7136-3207 Email：issp-jinji@issp.u-tokyo.ac.jp
12．照会先提出手続きに関する問い合わせは上記連絡先に、それ以外は下記まで問い合わせること
東京大学物性研究所 附属中性子科学研究施設 教授 山室 修
e-mail: yamamuro@issp.u-tokyo.ac.jp
13．募集者名称
国立大学法人東京大学
14．就業時間
専門業務型裁量労働制により、1 日 7 時間 45 分勤務したものとみなされる
15．休日
土・日、祝日、年末年始（12 月 29 日～1 月 3 日）
16．休暇
年次有給休暇、特別休暇等
17．賃金等
学歴・職務経験等を考慮して決定。昇給制度あり。
（参考：概算年収は 600～1200 万円程度。ただし、学歴・職務経験等を考慮して決定されるため、記載の金額を保証するものではありません。）
諸手当：賞与（年 2 回）、通勤手当（原則 55,000 円まで）のほか、本学の定めるところによる18．加入保険法令の定めにより文部科学省共済組合、雇用保険、労災保険に加入
19．その他○東京大学物性研究所教授会の議を経て審査決定します。ただし、適任者のない場合は決定を保留します。
○東京大学は男女共同参画を推進しており、女性の積極的な応募を歓迎します。
〇産前・産後休暇及び育児休業による中断期間分を雇用延長することがあります。（東京大学における教員の任期に関する規則第 3 条による。詳細は応相談）〇採用時点で、外国法人、外国政府等と個人として契約している場合や、外国政府等から金銭その他の重大な利益を得ている場合、外為法の定めにより、一定の技術の共有が制限され、結果として本学教職員としての職務の達成が困難となる可能性があります。このような場合、当該契約・利益については、職務に必要な技術の共有に支障のない範囲に留める必要があります。
○提出書類等は返却しませんので、了解の上、応募または推薦してください。また、履歴書は本公募の用途に限り使用し、個人情報は正当な理由なく第三者への開示、譲渡及び貸与することは一切ありません。
○受動喫煙防止措置の状況は屋内原則禁煙（喫煙場所設置）です。
令和 6 年 5 月 1 日
東京大学物性研究所長■■■■ ■■■

廣井 善二

物性研だより第 64 巻第 2 号

70東京大学物性研究所教員公募について

１．職名および人数
助教 1 名
２．所属
東京大学物性研究所物性理論研究部門（川畑研究室）
３．就業場所
物性研究所柏キャンパス（千葉県柏市柏の葉 5-1-5）
変更の範囲：変更がある場合には、本学の指定する場所に限る。ただし、配置換又は出向を意に反して命じられることは原則としてない。詳細は東京大学教員の就業に関する規程第 4 条による。
４．公募・業務内容
物性理論。量子物性の基礎的かつ現代的な問題に幅広く取り組み、物性科学における新しい分野の開拓に意欲的な研究者を募集する。物性理論研究部門の川畑所員と協力して、所内外の研究者との連携にも積極的に取り組む研究者を希望する。
変更の範囲：配置換、兼務又は出向を命じることがある。ただし、意に反して命じられることは原則としてない。
詳細は東京大学教員の就業に関する規程第 4 条による。
５．応募資格博士号または同等の資格を有する、または着任までに取得見込の方
６．雇用開始日
採用決定後なるべく早い時期
７．任期および更新の有無
任期 5 年、ただし再任は可とし、1 回を限度とする。
８．試用期間採用された日から 14 日間（東京大学教職員就業規則第 8 条による）
９．応募締切令和 6 年 7 月 31 日（水）必着
10．提出書類（イ）応募の場合○履歴書（東京大学統一履歴書（https://www.u-tokyo.ac.jp/ja/about/jobs/r01.html）を用いること）○業績リスト（特に重要な論文に○印を付けること）○主要論文（3 編）○研究業績の概要（A4 用紙 2−3 枚程度）
○研究計画書（A4 用紙 2−3 枚程度）
○応募者についての推薦書、または、意見書（作成者から issp-jinji@issp.u-tokyo.ac.jp へ直送）
（ロ）推薦の場合○推薦書○履歴書（東京大学統一履歴書（https://www.u-tokyo.ac.jp/ja/about/jobs/r01.html）を用いること）○業績リスト（特に重要な論文に○印を付けること）○主要論文（3 編）○研究業績の概要（A4 用紙 2−3 枚程度）
○研究計画書（A4 用紙 2−3 枚程度）
71

物性研だより第 64 巻第 2 号■■ ■■ ■ ■ ■

11．提出方法
空の電子メールを件名「物性研究所物性理論研究部門（川畑研究室）教員応募」にて下記提出先に送付し、その後返信される電子メールに記載された書類提出先フォルダに応募書類一式を PDF ファイルとしてアップロードすること（応募の場合、推薦書または意見書は、作成者から issp-jinji@issp.u-tokyo.ac.jp へ直送のこと）※勤務日 2～3 日以内に返信メールが届かない場合には総務係へご連絡ください。
連絡先：〒277-8581 千葉県柏市柏の葉 5-1-5 東京大学物性研究所総務係
電話：04-7136-3207 Email：issp-jinji@issp.u-tokyo.ac.jp
12．照会先提出手続きに関する問い合わせは上記連絡先に、それ以外は下記まで問い合わせること
東京大学物性研究所物性理論研究部門 准教授 川畑 幸平
e-mail: kawabata@issp.u-tokyo.ac.jp
13．募集者名称
国立大学法人東京大学
14．就業時間
専門業務型裁量労働制により、1 日 7 時間 45 分勤務したものとみなされる
15．休日
土・日、祝日、年末年始（12 月 29 日～1 月 3 日）
16．休暇
年次有給休暇、特別休暇等
17．賃金等
学歴・職務経験等を考慮して決定。昇給制度あり。
（参考：概算年収は 400～800 万円程度。ただし、学歴・職務経験等を考慮して決定されるため、記載の金額を保証するものではありません。）
諸手当：賞与（年 2 回）、通勤手当（原則 55,000 円まで）のほか、本学の定めるところによる18．加入保険法令の定めにより文部科学省共済組合、雇用保険、労災保険に加入
19．その他○東京大学物性研究所教授会の議を経て審査決定します。ただし、適任者のない場合は決定を保留します。
○東京大学は男女共同参画を推進しており、女性の積極的な応募を歓迎します。
〇産前・産後休暇及び育児休業による中断期間分を雇用延長することがあります。（東京大学における教員の任期に関する規則第 3 条による。詳細は応相談）〇採用時点で、外国法人、外国政府等と個人として契約している場合や、外国政府等から金銭その他の重大な利益を得ている場合、外為法の定めにより、一定の技術の共有が制限され、結果として本学教職員としての職務の達成が困難となる可能性があります。このような場合、当該契約・利益については、職務に必要な技術の共有に支障のない範囲に留める必要があります。
○提出書類等は返却しませんので、了解の上、応募または推薦してください。また、履歴書は本公募の用途に限り使用し、個人情報は正当な理由なく第三者への開示、譲渡及び貸与することは一切ありません。
○受動喫煙防止措置の状況は屋内原則禁煙（喫煙場所設置）です。
令和 6 年 5 月 13 日
東京大学物性研究所長■■■■ ■■■

廣井 善二

物性研だより第 64 巻第 2 号

72

編 集 後 記
今号の冒頭は、新たな物性研基金を開始したご案内です。物性研における基金自体は、記事の中でも紹介しているように、約 1 年前に量子物質ナノ構造ラボで開始しております（物性研だより第 63 巻 1 号）。物性研でも（？）基金を設立するのは、昨今の大学を取り巻く大きな流れの中であることは違いないですが、これを機会に「物性愛」を育みたいとの所長の思いが綴られています。是非、ご協力頂き「周期表銘板」にお名前を。
研究紹介の 1 件目は、このところ常連となりつつある眞弓先生のゲルの成果ですが、電解質膜としての性能に着目された研究です。その後は、期せずして、スピン波・マグノンの記事が並びました。どちらも磁場により制御やチューニングを行う研究ですが、益田先生は量子磁性体において、大谷先生はトランスデユー
サーを作り込んで、スピン波とフォノンの強結合を初めて実現させたもので、PRL の Editors' Suggestionにもなっています。研究紹介の最後は、昨年度着任された林先生の、モータータンパク質の物性評価についての成果です。機能物性研究グループが設置されてから 8 年が経ちますが、生きている生物の研究が物性研だよりに掲載されるのは初めてだと思います。
その他に、昨年度の外国人客員を含めた 6 名の客員所員の活動紹介の記事があります。様々な分野から研究者が共同研究に来て頂いており、共同利用研としてのアクティビティにもご協力を頂いることは、この時期に報告書をまとめる立場としてはいつも感謝しております。

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物性研だより発行のメール連絡を希望される方は共同利用係まで連絡願います。
また、物性研だよりの送付について下記の変更がある場合は、お手数ですが共同利用係まで連絡願います。
記
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２．所属・職名変更
３．氏名修正（誤字脱字等）
４．配信停止５．送付冊数変更（機関送付分）
６．メール配信への変更

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