2

ご挨拶Preface

4

沿革
History

6

年表
Chronology

8

組織・運営
Organization/Administration10

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

12

教育・論文
Education/Publication

13

予算・職員
Budget/Staff Members

14

新物質科学研究部門
Division of New Materials Science25

物性理論研究部門
Division of Condensed Matter Theory34

ナノスケール物性研究部門
Division of Nanoscale Science43

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

48

先端分光研究部門
Division of Advanced Spectroscopy

57

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

62

物質設計評価施設
Materials Design and Characterization Laboratory71

中性子科学研究施設
Neutron Science Laboratory

77

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

84

共通施設
Supporting Facilities88

柏キャンパス地図
Kashiwa Campus Map

物性研究所は東京大学附置の全国共同利用研究所として 1957 年に設立され、物性科学分

Institute for Solid State Physics (ISSP) was established in

野における我が国の中核的研究機関としての役割を果たして来ました。六本木キャンパスに

1957 as a joint-use research institute attached to the Univer-おける約 40 年間の活動を経て柏キャンパスに移転し、心機一転 2000 年から新たな活動を開sity of Tokyo and has acted as a central organization in the

始しています。移転の機会に建物をはじめインフラの整備ができたおかげで、柏では六本木時代に比べて格段に良好な実験環境が得られています。移転当初、大きな問題であった交通の便も、2005 年 8 月に「つくばエクスプレス」が開業してかなり改善されてきています。
柏移転後に進めてきた研究設備整備について現状をご報告しておきます。強磁場に関して
は、ロングパルス用フライホィール付き直流電源の整備が完了し、非破壊ロングパルス磁場の実際の開発段階に入っています。放射光に関しては、SPring-8 に建設中の東京大学アウト
ステーション・物質科学ビームラインの整備が進み、まもなく（2009 年 10 月）完成披露のfield of materials science in Japan. After 40 years of activity
in Roppongi campus, ISSP has moved to Kashiwa campus
and started anew in 2000. Thanks to new research buildings
and renewal of research facilities, the research environmentin Kashiwa by far exceeds that in Roppongi. Transportation,
one of the major problems at the time of relocation, has beenmuch improved since the opening of Tsukuba Express railway
in August, 2005.

所長 Director

家 泰弘
IYE

Yasuhiro

Here we briefly report the status quo of the major projects that have been pursued in Kashiwa. As for the high

運びとなっています。中性子に関しては、J-PARC 物質生命科学実験施設（MLF）の BL12

magnetic field project, the setup of a dc generator with flywheel has been completed so that we are stepping intoに KEK の物質構造科学研究所と共同で高分解能チョッパー分光器の建設が進んでいる段階で

the actual development stage of non-destructive long-pulse magnets. As for the synchrotron radiation facility,

す。次世代スーパーコンピューターの計算物性分野の戦略拠点について関係者の間で構想がthe construction of the Materials Science Beamline under the University of Tokyo Outstation Project is currently

詰められています。これらの大規模研究設備は、複数の研究機関の連携協力による設置とな

in its final stage. We shall hold its formal opening in October 2009. As for the neutron science facility, the High-るケースが多く、その運営に新たな仕組みの検討が必要となる局面もありますが、全国共同利用の基本精神を基軸として対処する所存です。
全国共同利用といえば、文部科学省ではこのほど、従来の全国共同利用研究所を発展的に解消し、新たに「共同利用・共同研究拠点の認定制度」を施行しました。物性研究所も、日本学術会議物理学委員会および物性委員会からのサポートレターを添えて申請を行い、認定を受けました。新たな制度で具体的に何が変わるのか未だ見えていない部分もありますが、我が国独自のシステムである「共同利用」を国として強力に支援して行く意思表示と解釈しています。共同利用・共同研究は物性研究所が創立以来行ってきたことであり、今回の認定に伴って特に大きな変化はありませんが、共同利用施設専門委員会が「共同利用の課題採択

Resolution Chopper Spectrometer is currently under construction at the BL12 of J-PARC/MLF in collaboration
with the Institute of Materials Structure Science, KEK. As for the computational materials science, a plan forthe prospective organization for utilization of the Next-Generation Supercomputer is being finalized by thecommunity representatives. Nowadays, these very-large-scale facilities tend to be installed by cooperation ofmultiple research organizations, so that it becomes necessary to device a new scheme for their operation. In
planning such a new scheme, it is crucial to set the "spirit of joint-use" as the basic guiding principle.
In connection to the concept of joint-use research, the MEXT has recently dissolved the former "Joint-Use
Institutes" scheme and newly started authorization scheme for "Joint-Use/Joint-Research Organizations". With
the help of a supporting letter from the Committee of Physics, the Japan Science Council, and another fromthe Bussei-iinkai, ISSP has duly won the authorization. Although it is not clear at the moment what changes
will be brought about by the new system, we interpret this as a resolution of MEXT to strengthen the supportの決定機関」として明示的に位置づけられることになりました。物性コミュニティの意見・of "Joint-Use Research" system that is original in Japan. Because it is precisely what ISSP has been pursuing

要望をより的確に反映した運営を目指して、所外委員の皆さまには一層のご協力をお願いすsince its establishment, we do not foresee any major changes in our mode of operation. One particular change

ることになります。どうぞよろしくお願いいたします。

is that the Joint-Use Facility Committee is more explicitly authorized as the decision-making committee on
the issues of joint-use of ISSP. In seeking the operation of ISSP that appropriately complies with opinions anddemands from the materials science community, we shall ask the external members of the Committee further
commitment and cooperation.

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物性研究所は、「物性物理学」の研究推進のため、昭和

そのねらいは、それまで開発された個々の極限環境や先進

The Institute for Solid State Physics (ISSP) of

In 1996, another major reorganization of ISSP into

32 年 4 月 1 日に、全国物性研究者の要望と日本学術会議

的測定技術を組み合わせることにより新しい現象を追求し

the University of Tokyo was established on April 1

the "third generation" took place, in order to pursueの勧告および、文部省と科学技術庁の合意に基づき、東京

たり、表面・薄膜・微細加工物質などで代表されるメゾス

in 1957 as a joint research laboratory based upon the

new frontiers beyond the traditional disciplines and

大学附置全国共同利用研究所として設立された。立ち遅れ

コピック、ナノスケールでの人工物質を対象とする新しいrecommendation of the Science Council of Japan andbecome an international center of materials science.

ていた我が国の物性分野の研究設備・体制を国際的水準

研究領域開拓をめざしたり、また計算機物理学の支援の下

the concurrence between the Ministry of Education,

One example is to explore new phenomena in combinedに高める拠点となるという設立当初の使命は、15 年ないしに新物質を設計・合成するなど、伝統的な固体物理学の枠

Science and Culture and the Science and Technology

environments of various extreme conditions, since

20 年でほぼ達成された。

組みをこえる研究を展開し、それを発信する国際共同利用

Agency in order to carry on basic research in condensed

individual technologies for high magnetic field, lowmatter physics. Within the first 15 to 20 years, ISSP

temperature and high pressure had reached certain

had achieved its original mission, that is to serve as

maturity during the "second generation". Anotherthe central laboratory of materials science in Japan

example is the study of artificially designed materials

equipped with state-of-art facilities that were open

such as thin films, materials fabricated on surfaces andfor all domestic researches in order to catch up on themesoscopic systems with nanoscale structure. Focusedresearch in Japan with the international level.

efforts are also planned on synthesis and characteriza-

次の目標は先端的実験技術を開発することに設定され、研究所としての活動を志向することにある。この新研究体

そのための重点 5 計画のうち、まず超低温物性は昭和 55

制は、新物質科学、物性理論、ナノスケール物性（平成年度に、超強磁場・極限レーザー・表面物性が昭和 59 年

16 年に先端領域より名称変更）、極限環境、先端分光の 5度に設備計画を終え、軌道放射物性設備計画も昭和 61 年

大研究部門と軌道放射物性、中性子科学、物質設計評価

度にその緒についた。研究計画の展開に伴い、組織上でもに関する 3 施設で構成されている。このほかに所外研究者

昭和 55 年に改組が行われた。従来の固有 21 部門を、超を一定期間所に迎えるための客員部門と外国人客員 2 名を

強磁場・極限レーザー・表面物性・超低温物性・超高圧をおき、所内外の交流・協力と、所の研究の活性化・流動化

含む極限物性部門、軌道放射物性部門、中性子回折物性を促進している。

  tion of new materials with the aid of computational

The next goal was set to develop advanced experi-

physics, which allows us to design and predict proper-

mental techniques that were difficult to achieve in mostties of new materials. Currently in ISSP, there are five

平成 12 年 3 月に 43 年間活動を展開した六本木キャン

university laboratories. The reorganization of ISSP into

research divisions (New Materials Science, Condensed

パスから東京大学の第 3 極としての柏新キャンパスに全面

the "second generation" took place in 1980. Division

Matter Theory, Nanoscale Science (its name changed

極限物性部門は、従来の実験装置では実現不可能な極移転した。柏キャンパスでは、同時に移転した宇宙線研究

of Physics in Extreme Conditions included groups infrom Frontier Areas Research in 2004), Physics in

限的状況を創ると共にその下での新しい物性の探索を行所および、新設された大学院・新領域創成科学研究科と共the areas of ultra-high magnetic field, laser physics,

Extreme Conditions, and Advanced Spectroscopy)なった。軌道放射物性は加速器を光源に、中性子回折物性に、従来の枠をこえた新しい学問領域の推進を目指していsurface science, ultra-low temperature and very highand three research facilities (Synchrotron Radiation

部門は原子炉を線源に用いるため、それぞれ他の研究機関る。平成 16 年には東京大学が法人化され、その中での全pressure. It aimed to create extreme conditions and toLab., Neutron Science Lab., and Materials Design andの協力を得て研究を進めた。日本原子力研究所の研究用 3

国共同利用研究所としての新たな役割が期待されている。

explore new phenomena. Neutron Scattering Labora-

Characterization Lab.). In addition, there is a visiting号炉の改造に伴い、平成 2 年度から 4 年度まで大幅な性

更に、設立 50 周年に当たる平成 19 年には国際超強磁場

tory was constructed in Tokai in collaboration with thestaff division as well as two foreign visiting professor

能向上が図られ、平成 5 年度から中性子散乱研究施設に科学研究施設が新設され、新たな一歩を踏み出した。

Japan Atomic Energy Research Institute. Its capability

positions.

部門、凝縮系物性部門、理論部門の 5 大部門に改め第 2世代に移行した。

拡充改組された。さらに平成 15 年度には日米科学技術協

was significantly improved during 1990 - 1992 due  to renovation of the research reactor. In 2003, it was

ISSP was relocated to the new campus in Kashiwa

reorganized to Neutron Science Laboratory. Synchro-of the University of Tokyo in March 2000 after thetron Radiation Laboratory operated the SOR-RING in

43 years of activities at the Roppongi campus in

the Tanashi Campus of the University of Tokyo anddowntown Tokyo. Here ISSP is aiming at creating new

maintained beam lines in the Photon Factory at the Highareas of science in collaboration with other institutions

分室を設けビームラインと実験ステーションを維持してきEnergy Accelerator Research Organization (KEK) inin Kashiwa. Meanwhile the University of Tokyo wasた。平成９年に SOR-RING の運転が停止した後、各地のTsukuba. After the shutdown closing of the SOR-RING

transformed into a national university corporation in

新しい光源の有効利用が今後の課題である。凝縮系物性部

in 1997, effective use of new light sources in Japan

2004 and thus ISSP is expected to play new roles as a

門は、理論部門と共に、自由な発想による研究と新たな萌is an important mission. Besides activities using suchjoint research Laboratory in a university corporation. In

芽の育成を目的としていたが、その中から具体化した物質

big facilities, the Condensed Matter Division and the2007, celebrating the 50th anniversary, the ISSP estab-

力事業や茨城県東海村パルス中性子源計画へ対応するために、中性子科学研究施設へと改組された。軌道放射物性研究施設は東京大学田無キャンパス内に設置された SORRING を運転し、また、高エネルギー加速器研究機構内に開発構想により、平成元年度に同部門から分離、新設された新物質開発部門を中心に研究活動が進められた。

六本木キャンパス物性研究所研究棟（1963 年）

さらに平成 8 年度には、再び全面的な改組が行われた。

ISSP Main Building at Roppongi Campus（1963）

Theory Division maintained small groups motivated bylished International MegaGauss Sciene Laboratory andindividual interests and ideas. Among these groups wasstarted serving as an international center of physics informed Materials Development Division in 1989 aiming

high magnetic fields.

at exploring new materials and their novel properties.



THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

共同利用研究所として発足

平成 元年

			

Establishment of ISSP as a joint research laboratory			Opening of Materials Development division			

電波分光 ･ 理論第 2 部門､ 理工研から振替：結晶第１部門新設

			

第 1 回 ISSP 国際シンポジウム ｢有機超伝導体の物理と化学｣ 開催（以降数年ごとに開催）			Opening of Radio and Microwave Spectroscopy, Theory II, and Crystallography I divisions

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

昭和 33 年

誘電体 ･ 光物性部門､ 理工研から振替

平成 5 年

中性子散乱研究施設の新設

昭和 32 年

1957

1958

1989

1993

新物質開発部門（時限 10 年）が増設され､ 6 大部門となる

			

Opening of Ferroelectrics and Quantum Electronics, and Optical Properties divisions

			

極低温 ･ 磁気第 1 部門増設

平成 7 年			Opening of Low Temperature and Magnetism I divisions

			

Evaluation of scientific achievements of ISSP by an international external committee

昭和 34 年 1959

半導体 ･ 分子 ･ 格子欠陥 ･ 塑性 ･ 放射線物性部門増設

平成 8 年

新物質科学､ 物性理論､ 先端領域､ 極限環境物性､ 先端分光の 5 大研究部門と軌道放射研究施設､

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

			

			

Radiation divisions

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

昭和 35 年

結晶第２･ 理論第１・固体核物性・界面物性部門増設

Areas Research, Physics in Extreme Conditions and Advanced Spectroscopy divisions, and three			Opening of Crystallography II, Theory I, Solid State Nucleus, Surface Properties, and Molecularfacilities; Synchrotron Radiation, Neutron Scattering and Materials Design and Characterization

			

Science divisions

Laboratories			

物性研究所開所式

			

東京大学柏キャンパスにおける物性研究所実験棟建設着工

			

Inauguration of ISSP

			

Construction of the new ISSP buildings in Kashiwa campus started

昭和 36 年

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

平成 9 年

中性子散乱研究施設で外部評価が実施される

			

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

			

Evaluation of activities of Neutron Scattering Laboratory by the external committee

昭和 40 年

非晶体部門を無機物性部門に名称変更

平成 11 年

柏キャンパスへの移転開始

1960

1961
1965

Foundation of Neutron Scattering Laboratory
1995
1996

1997
1999

国際外部評価が実施される中性子散乱研究施設に新たに物質設計評価施設を加えた 3 施設に再編される

			

Solid Materials division was renamed as Inorganic Materials division

昭和 44 年 1969

中性子回析部門増設

平成 12 年			Opening of Neutron Diffraction division			

Relocation completed

昭和 47 年

固体物性部門（客員部門）増設（22 部門となる）

平成 13 年

外国人客員新設

			

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

			Opening of foreign visiting professorship

昭和 50 年

軌道放射物性研究施設設置

平成 15 年

中性子散乱研究施設が中性子科学研究施設に改組

			Foundation of Synchrotron Radiation Laboratory			Reorganization to Neutron Science Laboratory from Neutron Scattering Laboratory

昭和 54 年

超低温物性研究棟竣工

			

物質設計評価施設で外部評価が実施される

			

Ultra-Low-Temperature Laboratory building completed			

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

昭和 55 年

従来の 22 部門が極限物性部門（超強磁場、極限レーザー、表面物性、超低温物性及び超高圧）、			external committee

			

軌道放射物性部門、中性子回折物性部門、凝縮系物性部門ならびに理論部門の 5 大部門及び客員

平成 16 年

東京大学が国立大学法人東京大学となる

			

部門１に再編成される

			

The University of Tokyo was transformed into a national university corporation

Reorganization of ISSP from 22 small divisions to five large divisions, Physics in Extreme Condi-			

先端領域研究部門をナノスケール物性研究部門に名称変更

tions (including ultra-high magnetic field, laser physics, surface science, ultra-low temperatures

			

Division of Frontier Areas Research was renamed as Division of Nanoscale Scienceand very high pressure laboratory), Synchrotron Radiation, Neutron Diffraction, Condensed Mat-平成 17 年

外部評価が実施される

ter and Theory divisions and one Visiting Staff division			

Evaluation of scientific achievements of ISSP by the external committee

超強磁場 ･ 極限レーザー実験棟竣工

平成 18 年

国際超強磁場科学研究施設の新設

Ultra-High Magnetic Field Laboratory and Laser Laboratory building completed			Foundation of International MegaGauss Science Laboratory

平成 19 年

創立 50 周年記念事業

昭和 57 年

1972
1975
1979
1980

1982

			

Relocation to Kashiwa campus started
2000
2001
2003

2004

2005
2006
2007

			

移転完了

Celebration of 50th anniversaryTHE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

所長

Director

協議会

所員会 ( 教授会 )Faculty

共同利用施設専門委員会

Advisory Committee for Joint Research

柏地区事務部

Administrative Oﬃce

ISSP Advisory Committee

人事選考協議会

Selection Committee

共通施設

研究部門

附属施設

Research Divisions

Research Facilities

Supporting Facilities

低温液化室

新物質科学研究部門

軌道放射物性研究施設

Cryogenic Service Laboratory

Division of New Materials Science

Synchrotron Radiation Laboratory

運営委員会

工作室

Advisory Committee

Model Shop

放射線管理室

運営委員会

Library

外国人客員Foreign Visiting Staﬀ

物性理論研究部門

ナノスケール物性研究部門

Advisory Committee

図書室

Visiting Staﬀ

Division of Condensed Matter Theory

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

Radiation Safety Laboratory

客 員

Division of Nanoscale Science

中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory

ストックルーム

運営委員会

Stock Room

Advisory Committee

国際交流室

極限環境物性研究部門

Division of Physics in Extreme Conditions

国際超強磁場科学研究施設

International Liaison Oﬃce

先端分光研究部門

International MegaGauss Science Laboratory

Division of Advanced Spectroscopy

運営委員会

Advisory Committee

物性研究所は、東京大学の附置研究所であると同時

ISSP belongs to the University of Tokyo. At the samethe Japan Atomic Energy Agency, Tokai, Ibaraki. Inに、全国物性科学研究者のための共同利用研究所でも

time, its facilities are open to all domestic researchers

addition, supporting facilities, which include Cryogenic

ある。研究所の運営は、教授及び准教授から構成されparticipating in joint research. The administrative

Laboratory, Model Shop, Radiation Safety Labora-

decisions are made at the faculty meeting chaired by

tory, Library and International Liaison Office provide

the director and attended by professors and associateservices to both in-house and outside users.

る所員会の議決を経て所長が行うが、同時に共同利用
施設の運営については、東京大学の内外からほぼ同数の委員により組織された物性研究所協議会が所長の諮問に応じて意見を述べ、外部研究者の要望を伝達する機能を果たしている。更に所員会の下部組織として物性研内外の委員よりなる共同利用施設専門委員会が設けられ、共同利用、施設利用、研究会などの実行計画を審議している。
物性研究所の研究体制は 5 研究部門、4 研究施設、客員部門、外国人客員部門よりなる。このうち軌道放射物性研究施設に関しては茨城県つくば市の高エネル
ギー加速器研究機構内に施設分室が置かれており、中性子科学研究施設の実験装置は茨城県東海村の日本原子力研究開発機構内にある研究用原子炉に設置されてprofessors. The ISSP Advisory Committee, consisting  of nearly equal numbers of members from and outside

New research positions as professors, associateof the University of Tokyo to represent the interest

professors and research associates of ISSP are adver-of the outside users, gives advice on various aspects

tised publicly. Candidates are selected by the Selec-of administration upon inquiry of the director. Thetion Committee consisting of nearly equal numbers ofAdvisory Committee for Joint Research, consisting

in-house and outside members and then approved byof both the in-house and outside members, evaluates

the Faculty Meeting. Some of the positions have finite

proposals for joint research, workshops, and allocation

terms of appointment.

of fund for user activities.
  
Currently ISSP consists of five Research Divisions,いる。また所内研究者や共同利用者が共通に利用でき

four Research Facilities, Visiting Staff Division andる施設として低温液化室、工作室、放射線管理室、図Foreign Visiting Staff Division. Among these, Synchro-

書室、国際交流室などが置かれている。

tron Radiation Laboratory has a branch in the High

本研究所の教授、准教授、助教の人事はすべて公募

Energy Accelerator Research Organization (KEK),

され、物性研内外ほぼ同数の委員よりなる人事選考協

Tsukuba, Ibaraki and the Neutron Science Laboratory

議会の議決を経て所員会で決定される。なお、一部のmaintains apparatus installed at the research reactor in

職には任期がついている。
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物性研究所は国際交流のセンターとしても重要な役

ISSP plays an important role as an international
center of condensed matter science. The table shows
the title and the number of participants of the ISSP
International Symposium, which started in 1989 and isscheduled once in about every two years. The uniquefacilities of ISSP have been used in many international
collaborations. Many foreign researchers have been
spending their early careers at ISSP supported byvarious fellowship programs sponsored by the Japan
Society for Promotion of Science, the Ministry of
Education, Culture, Sports, Science and Technology,
and other agencies. ISSP has also been coordinating
the Japan-US cooperative research program on neutron
scattering since 1981. In addition, ISSP organizes
smaller scale international meetings.

割を担っている。1989 年から始まった ISSP 国際シンポジウムのテーマおよび参加者数が表に示されて
全国物性科学研究者に対し共同利用・共同研究を促

The facilities of ISSP are open to domestic
researchers, who are encouraged to submit joint
research proposals. In addition, ISSP provides opportunities for young scientists including graduate students
across the country to do research for extended periods.
ISSP supports travel and research expenses for visitors.
The supercomputer system of ISSP is used via
internet by domestic researchers.

進するため、次のような制度が設けられている。
１．共同利用———所外研究者が本所の施設を使って研究を行いたい場合に、その便宜を図るための制度である。受け入れについては「共同研究」と「施設利用」の２つの形態がある。
２．留学研究員———大学、官庁などの研究機関に在籍する若い研究者に対し、長期にわたる本所への留学いるが、今後も約２年に１回の開催が予定されている。また物性研究所の特徴ある設備を活用した国際共同研究も活発に行われており、文部科学省の外国人研究員制度や日本学術振興会による外国人招聘制度など
各種制度が利用されている。さらに 1981 年以来、中性子散乱に関する日米協力事業の実施機関の役割を果たしている。この他にも少し規模の小さい国際ワークショップを行っている。

の機会を提供する制度である。本所の所員の指導のもとで半年以上研究を行う大学院生を対象とした長期留学研究員と、新技術の習得などを目的として滞在する
若手研究者のための短期留学研究員の制度がある。
３．嘱託研究員———所外研究者に本所の研究計画ならびに共同研究の遂行上必要な研究を嘱託し、あわせて本所施設の利用の便宜を図るための制度で、期間は６ヶ月以内としている。
また物性研スーパーコンピュータシステムはイン

採択件数および採択人数（共同利用の一般・物質合成・中性子・
スーパーコンピュータおよび留学研究員と嘱託研究員の合計）

ターネットを通じて全国の物性研究者の利用に供されている。

Number of subjects and researchers adopted to domestic joint research

●テーマ

●開催期日

Title

第１回

共同利用のため外来研究者は、柏キャンパス内のVisitors for joint research can stay in the guest housein the Kashiwa campus (28 single and 2 twin rooms).

宿泊施設を利用することが出来る。
（シングル 28 室、ツイン２室）

1st・・・度の研究会を開き、集中的な討議を行うための制度である。全国の物性研究者の申請に基づき、共同利用施
設専門委員会によって採択が審議決定される。

※以上の共同利用制度の詳細については
本所共同利用係にお問い合わせください。
なお、３ヶ月毎に（平成 15 年度〜）発行されている「物性研だより」には、各種共同利用の公募や短期研究会の報告などが掲載されています。
短期研究会 Workshops
10
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

・・・

強相関電子系研究の最前線

第9回

量子凝縮系研究の新展開

9th

ISSP holds domestic workshops on specific subjectsof condensed matter science typically with a two to
three-day schedule and one hundred participants.
Proposals for workshops are submitted by researchers
over the country and selected by the Advisory
Committee for Joint Research.

有機超伝導体の物理と化学

The Physics and Chemistry of Organic Superconductors

第８回
8th

物性研究上興味深い特定テーマについて２〜３日程

Date

第 10 回
10th

第 11 回
11th

Correlated Electrons

Quantum Condensed System

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

水素と水の物性科学

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

1989･8･28-30

205（34）

2001･10･2-5200（25）

2004･11･16-19

120（23）

2006･10･9-13

247（34）

2009･10･12-16

107（21）

・
・
・

・
・
・

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

●開催期日

Title

Date

国際ワークショップ春の学校 「Sub-10 nm Wires」
International Spring School on “Sub-10 nm Wires”

固体物理におけるトポロジカルな様相

Topological Aspects of Solid State Physics

物性物理におけるスーパーコンピューティング

Supercomputing in Solid State Physics 2009

超伝導理論の新展開

New Developments in Theory of Superconductivity

Participants（overseas）

2008･5･28-30

125（55）

2008･6･2-22

111（26）

2009･2･16-19

85（14）

2009･6･22-7･10

81（17）

最近の国際ワークショップ Recent International Workshops
11
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

●参加者数（外国人）

予算/Budget

平成 20 年度（2008 fiscal year）

物性研究所では、特色ある施設を利用して物性科学

ISSP contributes to the graduate education inに関連した大学院教育に力を注いでいる。物性研究所

condensed matter science using its unique facilities.

の教員は、研究分野に応じて、東京大学大学院理学系

The faculties participate in the following departments of

研究科物理学専攻、化学専攻、地球惑星科学専攻、工the graduate school of the University of Tokyo: Physics,

学系研究科物理工学専攻、あるいは新領域創成科学研

Chemistry, Earth and Planetary Science, Applied

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

れらの従来の枠を越えた総合的視野に立つ若い物性科

and Engineering. However, students are encouraged to

学研究者の養成に努力している。物性研究所では、例年、

develop their careers across the established disciplines.

物性科学入門講座と大学院進学希望者のためのガイダ

Every year introductory lectures on condensed matter

ンスを実施している。

science and a guided tour are given to those who are（Ａ）人件費：文部科学省より（Ｂ）物件費：文部科学省より（Ｃ）寄附金：民間等より（Ｄ）受託研究・共同研究：民間・他省庁等より（Ｅ）科学研究費：文部科学省・日本学術振興会より（Ａ）Regular Budget (Personnel) from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology（Ｂ）Regular Budget (Non-Personnel) from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology（Ｃ）Grant-in-Aid from Private Corporations（Ｄ）Grant-in-Aid from Governmental Agencies and Private Corporations（Ｅ）Grant-in-Aid from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, and Japan Society

interested in graduate courses in ISSP.
修士課程 Master Course

博士課程 Doctor Course

2006 年

2007 年2008 年2009 年

2006 年

2007 年2008 年2009 年

物理学専攻 Physics

54

51

40

33

29

31

26

25

化学専攻 Chemistry

8

3

2

3

3

4

4

4

地球惑星科学専攻 Earth & Planet. Sci.

2

2

2

1

1

1

0

0

物理工学専攻 Appl. Phys.

12

11

9

10

7

6

4

3

物質系専攻 Advanced Materials

39

36

38

37

8

11

13

14

複雑理工学専攻 Complexity Sci. and Eng.
合

計

0

0

4

4

0

0

0

0

115

103

95

88

48

53

47

46

過去４年の専攻別大学院生数 Number of graduate students        for the Promotion of Science.

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

計

人件費

物件費

寄附金

受託研究・共同研究

科学研究費

Total

平成 20 年度（2008）

1,517,658

2,559,789

8,592

322,093493,000

4,901,132

平成 19 年度（2007）

1,470,205

2,415,721

14,178239,450

478,600

4,618,154

平成 18 年度（2006）

1,447,491

2,422,618

15,430105,191

521,300

4,521,030

平成 17 年度（2005）

1,374,411

1,982,397

18,09080,620542,900

3,998,418

平成 16 年度（2004）

1,341,540

2,162,225

13,18069,574466,200

4,052,719

平成 15 年度（2003）

1,502,097

2,130,210

21,950149,079

348,500

4,151,836

平成 14 年度（2002）

1,527,173

2,237,894

6,584

61,352

344,700

4,177,703

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

物性研究所では、年間 350 から 500 編前後の学術文献を発表している。2008 年度の学術文献 375 編の内訳は、学術論文 335、会議録 17、解説記事 17、本（または本の一部）6 となっている。

平成 21 年度採用可能数は、以下のとおりである。客員教員は含まない。

FY2009 Number of staffs (Visiting Professors not included)

About 350 to 500 scientific issues are published教

through annual activity in ISSP. The 375 articles
定published in 2008 consist of 335 papers in refereed
journals, 17 proceedings, 17 reviews, 6 books.

年間発表論文数（プロシーディング・解説記事含む）

Number of Scientific Papers (including proceedings and reviews)

員

Number of staffs

授

Professors

准教授

助

教

Associate Professors Research Associates

23

28

39

この他、柏地区全体の事務職員数は 75 人である。

The number of administrative staffs is 75.

1213

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

技術職員

合計

Technical Associates

Total

34

124

新物質科学研究部門
Division of New Materials Science
酸化物高温超伝導体、フラーレンやカーボン
ナノチューブ、有機伝導体などの例に見られるように、「新物質」の発見はこれまでに何度となく物質科学の新しい局面を開いてきた。新奇な物性現象の発見はまた将来の新しい素材やデバイスの開発にもつながる。新物質科学研究部門
では、新しい物質を合成し、高度な技術を用いてその性質を測定することにより、新しい物質
観につながる物性現象を発見し解明することを目標としている。当部門は現在 7 つの研究室から成り、各研究室は自由な発想のもとに高品質の試料作成や精密物性測定、新しい物性測定技
術の開発などを行いつつ、物性測定グループと試料作成グループとの部門枠を越えた連携も心がけている。特に物質設計評価施設とは強い協力関係を保ちながら研究を推進している。当部門では現在、遷移金属酸化物、重い電子系物質、有機伝導体など強い電子相関を示す物質におけるスピン、軌道、電荷の秩序や揺らぎの効果がもたらす多彩な現象の解明を主要なテーマの１
つとしており、高圧下における物質合成や構造解析、極低温における輸送現象測定、精密磁化・比熱測定、核磁気共鳴、光学伝導度などにおいて高度な実験技術を駆使した研究が進められて
いる。

教

授

教

授

教

授

Professor
Professor
Professor

八木

健彦

瀧川

仁

榊原

俊郎

Takehiko YAGI

教

助

教

助

教

Research Associate

Masashi TAKIGAWA

Research Associate

Toshiro SAKAKIBARA

Research Associate

裕之

吉田

誠

岡田

卓

Taku OKADA

助

教

Kazuyuki TAKAHASHI

高橋

一志

准教授

森

助

教

松本

洋介

村山

千壽子

後藤

弘匡

Hatsumi MORI

Research Associate

准教授

Associate Professor

中辻知Satoru NAKATSUJI

教  務  職  員

特任講師

大串

研也

教

吉澤

正人

Project Assistant Professor

授（客員）Technical Associate

技術専門職員Kenya OHGUSHITechnical Associate

Masato YOSHIZAWA

教授（外国人客員）

バリカス ルイス

教授（外国人客員）

ミラ フレドリック

教授（外国人客員）

アロラ アクヒレシュ

教授（外国人客員）

マックラフリン ダグラス

Visiting Professor
Visiting Professor
Visiting Professor

健彦

Takehiko YAGI教授

Professor

100 万気圧、数千度を越す超高圧高温状態を実験室内岡田卓

Taku OKADA

助教

Research Associate

High-pressure and high-temperature conditions, more than
100 GPa and up to several thousand degrees, are created in thelaboratory and properties of materials under these extreme
conditions are studied. Pressure is one of the most basic parameters that controls property of materials. In the universe, very
wide range of pressure conditions exist and materials change
their properties dramatically depending on the pressure. What
we know about materials at ambient condition are only a verysmall portion of the entire property. For better understanding ofmaterials, we are carrying out high P-T in-situ X-ray diffraction,
as well as other physical property measurements, and electron
microscopy of recovered samples. Synthesis of new materials
using high-pressure conditions, and the study of the Earth’s deep
interior are also carried out.

で発生させ、さまざまな物質の極限条件下における結晶
構造や物性を研究するとともに、高圧力を利用した新物質の探索や、地球・惑星深部物質の研究を行っている。
圧力は温度と共に物質の状態を変化させるもっとも基本的なパラメータのひとつである。宇宙には超高圧から
超低圧（超高真空）まで広い圧力の世界が拡がっており、物質はその置かれた圧力に応じてその姿を大きく変える。
１気圧下でわれわれが見ている「物質」は、それが本来持つ多様な側面のひとつに過ぎず、物質の真の理解には広い圧力領域での研究が不可欠である。本研究室では、超高圧高温下におけるＸ線回折実験や物性実験、回収試料の電子顕微鏡観察などを通して、物質の多様な姿を明らかにすると共に、高圧力を利用して、常圧下では作ることができない新しい物質を合成したり、地球や惑星の深部に存在すると考えられている物質の構造や性質を明らかにする研究を推進している。

Yousuke MATSUMOTO

約 150 万気圧で観測された NaAlSiO4 の粉末Ｘ線回折パターンで、加圧・加熱に伴い、さまざまな変化が観察された。シンクロトロン放射光を用いることにより、超高圧下でも精密に結晶構造や格子を決定することができる。

レーザー加熱ダイヤモンドアンビル装置を用いた超高圧高温実験の様子。2 個のダイヤモンドに挟んで 100 万気圧を超す圧力を加えた試料に、YAG レーザー光を照射し数千℃まで加熱する。

High pressure in situ X-ray diffraction pattern of NaAlSiO4 obtained atabout 150 GPa. Various changes of the diffraction are found up to this pressure. Combination with synchrotron radiation made it possible to get highquality data under these extreme conditions.

High pressure and high temperature experiment using laser-heated diamond anvil apparatus. A sample is squeezed between two diamonds andheated up to several thousand degrees by YAG laser irradiation.

Chizuko MURAYAMA
Hirotada GOTO

研究テーマ Research Subjects
1.   酸化物や金属、地球・惑星深部物質等の超高圧高温下における相転移や物性の研究
Studies on phase transformation of oxides, metals and Earth’s deep materials under high pressure and temperature

Visiting Professor
Visiting Professor

八木Yagi Group

Makoto YOSHIDA

Research Associate

Associate Professor

八木研究室

三田村 裕幸Hiroyuki TAJIMA

初果

Division of New Materials Science
http://yagi.issp.u-tokyo.ac.jp/

Hiroyuki MITAMURA

Associate Professor

准教授

田島

助

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

新物質科学研究部門

2. 高圧環境を用いた新物質の探索研究
Synthesis of new materials using high-pressure conditions

Luis BALICAS

Frederic MILA

3. 超高圧高温実験技術の開発
Development of high pressure and temperature experimental techniques

Akhilesh ARORA

Douglas MACLAUGHLIN

14

15

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

新物質科学研究部門

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science
http://masashi.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of New Materials Science
http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/

瀧川研究室

瀧川

仁

Masashi TAKIGAWA

Takigawa Group教授

Professor

核磁気共鳴法（ＮＭＲ）を主な実験手段として、固体吉田誠

Makoto YOSHIDA

助教

Research Associate

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

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

榊原研究室

榊原

俊郎

Toshiro SAKAKIBARA

Sakakibara Group教授

Professor物質の示す磁気現象は広い温度範囲にわたっている。

三田村

裕幸

Hiroyuki MITAMURA

助教

Research Associate

Magnetic phenomena in condensed matter extend over a wide
temperature range. In some systems like heavy fermions, interesting magnetic behavior is quite often observed at low temperatures much below 1 K, where ordinary magnetic measurements
are difficult and not much work has been done yet. Our researchinterest lies in those magnetic materials having low characteristic temperatures, such as f electron compounds, heavy
fermions, quantum spin systems and geometrically frustrated
spin systems. In order to study these systems, we have developed
high sensitivity magnetometers which can be operated at very
low temperatures down to ~30 mK, and angle-resolved magnetization and specific heat measuring systems in rotating magnetic
fields which are powerful tools for detecting various anisotropic
properties.

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

上田寛研究室（物質設計評価施設）で合成された針状単結晶から得られた 190K における高温金属相の 51V NMR ス
ペクトル。10.5 テスラの磁場を ac 面内で回転したときの変化を示す。一つのサイトの共鳴線は電気四重極相互作用により 7 本に分裂する。
51

V NMR spectra at T=190 K (high temperature
metallic phase) obtained from a needle-shape single
crystal synthesized in the Y. Ueda’s laboratory (Materials Design and Characterization Laboratory).
Magnetic field of 10.5 T was rotated in the ac-plane.
A single site yields seven resonance lines split by theelectric quadrupole interaction.
190K におけるナイトシフトの角度依存性。b 方向に隣り合うサイトの間に顕著なシフトの違いがあり、金属相であるにも関わらず、電荷分布の大きな濃淡が伝導軸方向に存在することを示している。

金属絶縁体転移を示す擬１次元伝導体 β-Sr0.33V2O5 の高温金属相における結晶構造。b 軸方向に２倍周期で Sr が秩序化することにより、６種類のバナジウムサイトが生じる。

The crystal structure of the high temperature metallic phase of
the quasi one-dimensional conductor β-Sr0.33V2O5, which exhibits a metal-insulator transition. Ordering of Sr atoms doubling theperiodicity along the b-axis results in six inequivalent vanadiumsites.

Angular dependence of the Knight
shift at T=190 K. The pronounced
difference of the Knight shift between
the two sites neighboring along theb-axis indicates a large modulation ofelectronic charge distribution along
the conducting direction even in themetallic phase.

研究テーマ Research Subjects

極低温ファラデー磁力計に用いるキャパシタンス荷重計。最低温 30 mK で 17 Tまでの磁化測定が可能である。

Force-sensing capacitance cell used for the low temperature Faraday magnetometer. Magnetization measurements can be done at low temperatures
down to 30 mK and in magnetic fields up to 17 T.

角度分解磁化測定装置で測定したスピンアイス化合物 Dy2Ti2O7 の 0.3K における磁化の磁場方向依存性。[111] 方向を中心に、アイスルールを破るスピンフリップ
転移が観測されている。

Field angle dependence of the magnetization of the spin-ice compound
Dy2Ti2O7 obtained at 0.3 K by an angle-resolved magnetization measurement system. Ice-rule breaking spin flip transitions can be seen around the[111] direction.

研究テーマ Research Subjects

1.   低次元、フラストレート・スピン系のダイナミクスと量子相転移
Dynamics and quantum phase transitions in low dimensional or frustrated spin systems

1.   重い電子化合物の磁性と超伝導
Magnetism and superconductivity in heavy electron systems

2. 特異な超伝導体
Exotic superconductors

2. 希土類化合物における多重極秩序
Multipole orderings in f electron systems

3. 強相関電子系における電荷・軌道・多極子の秩序と揺らぎ
Ordering and fluctuations of charge, orbital, and multipoles in strongly correlated electron systems

3. フラストレートスピン系の基底状態
Ground state properties of geometrically frustrated spin systems

4. 磁性有機伝導体におけるスピンと電荷のダイナミクス
Spin and charge dynamics in magnetic organic conductors

4. 量子スピン系の基底状態
Ground state properties of quantum spin systems

16

17

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

新物質科学研究部門

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science
http://tajima.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of New Materials Science
http://hmori.issp.u-tokyo.ac.jp/

田島研究室

田島

裕之

Hiroyuki TAJIMA

Tajima Group

准教授

Associate Professor

分子集合体（特に有機薄膜およびを有機伝導体結晶）

Our main subject is electrical properties on molecular assemblies especially on organic thin films and conducting molecular
crystals.
Organic thin films: In this subject, we are especially interested in MIM (Metal-Insulator-Metal) junction. In spite of its
simple structure, MIM junction exhibits various interesting
phenomena, such as electroluminescence, photovoltaic effect. Bychanging insulating material and metal electrodes, tremendous
variations are possible in this device. Now, we are intensively
studying MIM junctions with insulating layers of biomolecules,
spin-crossover complexes, and porphyrin complexes using
various experimental techniques.
Conducting molecular crystals: We are interested in chargetransfer salts of iron phthalocyanine and their derivatives. We
found giant negative magnetoresistance in this system in 2000.
We are studying their magnetic and electrical properties in orderto clarify the origin of this phenomenon.

を対象とした電子物性の研究を行っている。
有 機 薄 膜 の 研 究 で は、 特 に MIM（Metal-InsulatorMetal）接合に興味を持っている。この接合は、最も単純なナノデバイスであるとともに、電界発光、光起電力をはじめとする各種現象が知られている。また接合に用いる金属、有機薄膜の種類を代えることにより、無限のバ
リュエーションが可能である。生体関連物質、スピンク
ロスオーバー錯体、ポルフィリン化合物を用いた、光起電力や電界発光の実験を行っている。
有機伝導体結晶の研究では、伝導性鉄フタロシアニン
塩およびその関連物質を中心に、巨大負磁気抵抗の起源を探る実験を行っている。

森研究室

森

初果

Hatsumi MORI

Mori Group

准教授

Associate Professor

分子性導体、磁性体および誘電体などの機能性分子性高橋一志

Kazuyuki TAKAHASHI

助教

Research Associate

The development and structural and physical properties
for molecular functional materials like molecular conductors, magnets, and dielectrics have been studied. The attractive points of molecular materials are 1) that there is a variety
of materials since a few million kinds of molecules have beensynthesized so far, 2) that molecules and intermolecular interactions are designable and controllable, 3) that large response of
external pressure and electron-phonon coupling are observed
due to softness of molecules, and 4) that large Coulomb interactions (electron correlation) induce the magnetism as well as
conductivity in molecular conductors.
Our group studies the curious molecular functional materials
based upon charge, lattice, spin, and molecular degree of
freedom by changing physical parameters with designed
molecules. Recently, we found new organic superconductors, in which the superconducting state is competitive to thecharge ordered state owing to electron correlation and shape ofdesigned molecules. (See the figures.)物質の開発とその構造、物性の研究を行っている。分子性物質の魅力は、１）数百万種あると言われている分子が単位であるため、物質が非常に多様であること、２）
その分子および分子間相互作用が設計・制御可能である
こと、３）分子は非常に柔らかいため圧力応答が大きく、分子を媒介として電子―格子相互作用が大きいこと、４）
特に伝導体で電子間相互作用（電子相関）が大きく、伝導性に加え、スピンが顔を出した磁性が表に現れることなどが挙げられる。我々も、分子をデザインすることにより分子間相互作用および電子相関など物性パラメータを少しずつ変化させて、電荷、格子、スピンに加え、分子の自由度が現れる、分子性物質ならではの面白い機能性を研究している。最近、化学修飾した分子の形状と電子相関のため現れるチェッカーボード型電荷秩序相と、圧力下で超伝導相が競合する新しい有機超伝導体（図参照）を見出した。

ITO/chlorophyll a:[Fe(dpp)2](BF4)2/Al の接合デバイスの電界発光スペクトルの温度依存性（印加電圧 3.5V）。内挿図は、689 nm の電界発光強度の温度依存性。

TPP[FePc(CN)2]2 の磁気トルクの温度依存性．12 K と 25 K のトルクカーブの反転は磁気転移による。

Magnetic Torque of TPP[FePc(CN)2]2 salt. The inversions of torque curve at
12 K and 25 K are due to magnetic transitions.

Electroluminescence spectra of the ITO/chlorophyll a:[Fe(dpp)2](BF4)2/Al
device at different temperatures under the applied voltage of 3.5 V. The inset
shows the temperature dependence of the EL intensity at 689 nm.

新規有機超伝導体 β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6 の電気抵抗の圧力依存性。常圧下、90 K で金属―絶縁体転移を起こすが、加圧と共に転移温度が降下し、4.0 kbar 下、
4.3 K で超伝導転移を起こす。

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

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

Electrical resistivities under pressures for new organic superconductor,
β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6. The metal-insulator transition occurs at 90
K at 1 bar. By applying pressure, the transition was suppressed, and superconductivity was found at 4.3 K under 4.0 kbar.

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   有機光起電力デバイスの作成および物性測定
The fabrication and characterization of organic photovoltaic devices

1.   新規有機伝導体および超伝導体の開発と構造・物性評価
Development and structural and physical properties of new organic conductors and superconductors

2. 有機発光ダイオードの作成および物性測定
The fabrication and characterization of organic light-emitting diode3. 電導性フタロシアニン錯体の作成および物性測定
The synthesis and characterization of conducting charge-transfer crystals of phthalocyanine

2. 有機―無機ハイブリッド磁性伝導体の開発と構造・物性評価
Development and structural and physical properties of organic-inorganic hybrid magnetic conductors
3. 有機物質と金属錯体の誘電応答の研究
Study of dielectric response of organic materials and metal complexes

18

19

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

新物質科学研究部門

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science
http://satoru.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of New Materials Science
http://ohgushi.issp.u-tokyo.ac.jp/

中辻研究室

中辻

知

Satoru NAKATSUJI

Nakatsuji Group

准教授

Associate Professor

物性物理学のフロンティアは、新しい物理現象の発見としての無機物質から、物質中の 10

洋介

Yousuke MATSUMOTO

助教

Research Associate

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

にある。なかでも、現代の電子・情報社会を支える材料
23

松本

個もの電子が相互作用して創りだすマクロな量子現象が続々と発見されており、物理と化学を駆使した新物質の開発こそが新しい量子現象を目指す物性物理の醍醐味であると言える。私達は、特に遷移金属化合物や、重い電子系と呼ばれる金属間化合物の新物質開発に取り組み、量子相転移近傍に現れる新しいタイプの超伝導・スピン液体状態、磁性金属におけるベリー位相の効果、従来型のスピン秩序を抑えることで期待される、磁性半導体での新しい量子スピン状態などに注目して研究を進めている。

大串研究室

大串

研也

Kenya OHGUSHI

Ohgushi Group

特任講師

Project Assistant Professor

物質合成と物性測定を通して、電子相関効果に起因す

Our group is focused on an exploratory synthesis and characterization of strongly correlated materials, which exhibit novel
quantum phenomena.
When electrons interact strongly with each other in a solid,
they form a many-body state, where each electron no longer
behaves as an individual electron. This many-body state often
shows intriguing phenomena such as zero resistance in superconductors and the fractionalized charge in quantum Hall
liquids. In order to search for a new quantum state in a matter,
we synthesize oxides, chalcogenides, and intermetallics, andinvestigate their electric, magnetic, and optical properties. Ourinterests extend from search for a new mineral into development of new functional materials. Our recent achievement is thefinding of a new metal-insulator transition system Ca1-xNaxIrO3.

る新奇な現象を示す物質を探索し、その物性発現の微視的機構を解明している。
電子間に強い相互作用が働く場合、各々の電子はその個性を失い、互いの関係性を重視した多体状態を形成する。このような強相関量子液体は、超伝導体における零抵抗や量子ホール液体における分数電荷などの不思議な性質を示す。我々は、新たな強相関量子液体の創製を目指して、酸化物、カルコゲン化物、金属間化合物の純良試料を育成し、それらの電気的、磁気的、光学的性質を調べている。同時に、地球科学で重要となる新鉱物の探索や、工学的応用を視野に入れた物質開発も行うなど、学際的な研究を推進している。最近の成果として、ポス
トペロブスカイト型酸化物 Ca1-xNaxIrO3 における金属絶縁体転移の発見が挙げられる。

私達が開発した２次元三角格子磁性半導体 NiGa2S4( 左上 ) ２次元性の強い結晶構造。( 右上 ) 結晶構造を反映した六角形の単結晶。
( 下 ) 磁気比熱の温度依存性。ワイス温度 ΘW = 80 K に対応する比熱のピークに加え、
低温 T* = 10 K で現れるもう一つのピークは、新しいスピン状態の形成を示す。

Two-dimensional magnetic semiconductor NiGa2S4 developed in our group.
(Top left) Strongly two-dimensional crystal structure. (Top right) Hexagonal
shaped single crystal. (Bottom) Temperature dependence of the magnetic
specific heat. In addition to the conventional peak at the Weiss temperature of
80 K, the unusual peak at 10 K indicates the formation of the novel spin state
at low temperatures.

強相関電子物質の単結晶。電荷注入により金属絶縁体転移を示すポストペロブス
カイト型酸化物 CaIrO3、高温超電導体の母物質 SrFe2As2、温度－磁場平面で新奇な多重臨界現象を示すオリビン型硫化物 Mn2SiS4、反転対称性の破れた金属
Pb2Ru2O7。

金属絶縁体転移を示す Ca1-xNaxIrO3 の温度 -Na 量（T-x）平面における電子相図。
左挿入図： Ir の t2g 軌道における電子配置。右挿入図： ポストペロブスカイト構造。

Single crystals of correlated electron materials. CaIrO 3 post-perovskite,which exhibits the metal-insulator transition upon carrier doping, SrFe2As2,
which is a parent compound of the high-temperature superconductor,
Mn2SiS4, which exhibits a novel multicritical phenomena, and Pb2Ru2O7,
which is a polar metal.

The electronic phase diagram for Ca1-xNaxIrO3 (0 ≤ x ≤ 0.37) within atemperature-Na content (T-x) plane. Left inset: Schematic view of the electron configuration among the t2g orbitals. Right inset: The post-perovskite
structure.

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   量子相転移近傍での新しい超伝導と金属スピン液体状態
Exotic Superconductivity and metallic spin liquid states near quantum phase transitions

1.   高圧合成法を用いた新物質開発
Synthesis of new materials by using high-pressure apparatus

2. 磁性金属におけるベリー位相の効果
Berry phase effects in magnetic metals

2. 強相関電子物質の物性解明
Studies on electronic properties of correlated electron materials

3. 2 次元磁性半導体での量子スピン状態
Quantum spin states in two-dimensional magnetic semiconductors

3. 放射光を用いた結晶構造と磁気構造の解明
Structural analysis by using synchrotron radiation

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

新物質科学研究部門

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science

Division of New Materials Science

吉澤研究室

吉澤

正人

Masahito YOSHIZAWA

Yoshizawa Group

客員教授

Visiting Professor

希土類化合物、有機導体、導電性酸化物に代表される

We are investigating the electron-phonon coupling invarious strongly correlated electron systems such as rare earth
compounds, organic conductors and transition metal oxides bymeans of ultrasonic measurements, and developing SQUIDs
by using high-quality films made by Molecular Beam Epitaxy
apparatus.
Elastic constants given by the ultrasonic measurement
provide us with a powerful and very sensitive tool for detecting
the symmetry lowering and the order parameter fluctuation
as its precursor. It has been used in the research on the chargeordering, the quadrupolar ordering, the vortex state in superconductors and the rattling phenomena in clathrate compounds.
Now, it has been recognized that ultrasonic measurements canprovide important information on the higher-rank multipoles
like octupole. The ultrasonic experiment has been made instatic field, so far. We are promoting the experiment in multiple
extreme conditions combining pulsed magnetic field and highpressure to look for novel physical properties by using featuresof the ultrasonic probe. We are expanding the ultrasonic field
to a precise angle dependence of the elastic constant in themagnetic field to investigate the multipole physics.

強相関伝導系の物性実験、特に、超音波測定による電子格子相互作用の研究と、分子線エピタキシー装置による高品質薄膜の生成とそれを用いた SQUID 等のナノ構造
デバイスの研究開発を行っている。
超音波測定によって得られる弾性定数は、系の対称性の低下やその前駆現象としての秩序変数の揺らぎに極めて敏感なツールとして知られ、電荷秩序や四極子秩序等の研究や、超伝導体の磁束状態やカゴ状物質中のラットリング現象の研究に用いられている。また、八極子等のランク３以上の多極子の研究でもその重要性が認識されて来ている。従来の超音波測定は静磁場下で行われてきたが、超音波の特徴を生かした物性探索のために、パルス磁場や高圧力と組み合わせた多重極限環境での超音波実験研究を推進している。また、多極子の物性研究のために、弾性定数の精密な磁場角度依存性の実験研究を行っ
ている。

ミラ研究室

ミラ

フレドリックFrederic MILA

Mila Group

外国人客員教授

Visiting Professor

フラストレートした量子磁性体が示す新奇な性質を主な

Our main interest is to explore exotic properties of frustrated
quantum magnets. The competition between exchange integrals
is expected to realize a variety of new quantum phases. An
important recent progress in this field is the quantum phasetransitions in frustrated magnets in strong magnetic fields
predicted by theories and observed in experiments.
SrCu2(BO3)2, a quasi two-dimensional spin system on the
Shastry-Sutherland orthogonal dimer lattice, is a remarkable
example, which shows a sequence of fractional magnetization
plateaux. In the last two years, detailed NMR and magnetization/torque measurements performed by the collaboratinggroups of ISSP and the Grenoble High Magnetic Field Laboratory revealed unexpectedly rich phase diagram with novel andcomplicated magnetic properties. Our primary goal is to analyze
these experimental data to determine the magnetic structure of
the various plateau and intermediate phases and understand themechanism to stabilize such phases based on analytic theories
on effective bosonic models, as well as numerical simulations.

研究対象としている。交換相互作用が強く競合する系においては、様々な新しい量子相が実現すると期待される。この分野における最近の重要な進展は、強磁場中において、フラストレートした磁性体が示す様々な量子相転移が、理論的に予言され、また実験的に観測されてきたことである。
Shastry-Sutherland 直交ダイマー格子上の擬２次元ス
ピン系 SrCu2(BO3)2 における逐次分数量子磁化プラトー
は、その最も注目すべき例である。ここ 2 年の間に、物性研究所とグルノーブル強磁場実験施設の共同研究グ
ループによって行なわれた、詳細なＮＭＲや磁化・トルクの測定によって、予想を超えて新奇で複雑な磁性を示
す豊かな相図が明らかになった。我々の主な目標は、これらの実験結果を解析し様々なプラトー相や中間相のスピン構造を実験的に決定するとともに、そのような相を安定化させるメカニズムを有効ボゾン模型に基づく解析的な理論や、数値計算によって理解することである。

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science

アロラ研究室新物質科学研究部門

Division of New Materials Science

アロラ

バリカス研究室

バリカス

Luis BALICAS

Balicas Groupルイス

外国人客員教授

Visiting Professor

物性研究所での我々のグループの研究は約１０年以上

Our program at ISSP is based on a collaboration with
Nakatsuji group initiated nearly a decade ago, focusing on i)
the anomalous physical behavior of f-electron systems close
to quantum criticality or valence transitions, ii) the role ofgeometric frustration and spin chirality on the anomalous Hall
effect observed on a metallic spin-liquid system, iii) the search
for new unconventional superconductors and iv) the characterization of the superconducting properties of new superconductor such as β-YbAlB4. We are also working in the development of ultra-high sensitive micro-machined eletro-mechanical
Faraday magnetometers to explore the magnetic response ofsmall single crystals at dilution fridge temperatures.

前から行っている中辻グループとの以下の共同研究に基づいている。すなわち、i) f 電子系の量子臨界点、あるいは、価数転移近傍での異常物性、ii) 金属スピン液体における異常ホール伝導に対する磁気フラストレーションとスピンカイラリティ効果、iii) 新しい非従来型超伝導体の開発、iv) 新超伝導体（たとえば、β-YbAlB4) の超伝導状態の研究である。また、微細加工で作成したファラデー
磁気デバイスを用いた、希釈冷凍機温度での微小単結晶の超精密磁化測定システムの開発にも取り組んでいる。

アクヒレシュ

Akhilesh K. ARORA     Arora Group

外国人客員教授

Visiting Professor

われわれは圧力誘起のアモルファス化を研究してきた。

We have been investigating pressure-induced amorphization. It is of interest to examine whether the structure of apressure-amorphized material is different from that obtained bymelt-quenching. It has been clarified that some systems exhibit
distinct amorphous phases which possess different density,
entropy, local coordination, intermediate range order, or composition. In analogy with polymorphism in crystalline materials,
a term ‘poly-amorphism’ has been coined for such distinct
amorphous phases. During the four-month stay at ISSP I haveplanned to study the structure of a few selected materials with
network structure such as zirconium tungstate and vanadium
pentaoxide for possible existence of poly-amorphism at highpressure using X-ray diffraction. Structure of the amorphous
phases will be obtained by analyzing the diffraction data bydirect Fourier-transforming of the structure factor and also by
reverse Monte-Carlo simulation. Corroborative studies thatprobe the structure on a local scale such as Raman spectroscopy
are also planned.

この物質の構造が、液体の急冷で得られたものと異なるか否かは興味深い。ある物質系では、密度やエントロ
ピー、局所的な配位数、中距離のオーダー、あるいは組成が明瞭に異なる、いくつかのアモルファス相のあることが知られている。結晶性物質における「多形」の類推から、このような相に対して、「ポリアモルフィズム」という新語が造られた。物性研に滞在予定の 4 ヶ月の間に
私は、Zr-W 化合物や五酸化バナジウムのようにネット
ワーク構造を持ち、ポリアモルフィズムを示す可能性があるいくつかの物質の構造を、高圧Ｘ線実験で明らかにする予定である。アモルファス相の構造は、Ｘ線回折デー
タを解析することにより、構造因子のフーリエ変換として、また逆モンテカルロシミュレーションで明らかにする。また、ラマン散乱のように局所構造を明らかにできる方法も補助的に用いる予定である。

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物性理論研究部門

新物質科学研究部門

Division of New Materials Science

マックラフリン研究室
MacLaghlin Group

Division of Condensed Matter Theory
マックラフリン

Douglas MACLAGHLIN

ダグラス

外国人客員教授

Visiting Professor

当部門では、現代の凝縮系物理学、統計物
物性研究所での我々のグループの研究は、中辻グルー

Our program at ISSP builds on our continuing collaboration with the group of Prof. Satoru Nakatsuji, in which we havestudied geometrically frustrated magnetic materials using themuon spin rotation (μSR) technique. This collaboration has
revealed significant properties of these exotic systems. We haveestablished the presence of strong static and dynamic magnetismin the triangular antiferromagnet NiGa2S4, in stark contrast withthe magnetic field independence of the specific heat up to 7 T.
In the pyrochlore iridate Pr2Ir2O7 we found results suggestingthat hyperfine-enhanced 141Pr nuclear magnetism appears to be
involved, raising the question of the nature of the singlet Pr3+
state required for this mechanism. Our program continues theuse of μSR as a unique probe of magnetism at the atomic level,
to study new materials and issues in this dynamic field. We alsointeract with Professor Takigawa, with whom we share a numberof interests.

プとの幾何学的にフラストレートした磁性体に関する

μSR の共同研究に基づいており、以下のような興味深い現象を明らかにしてきた。二次元三角格子反強磁性体
NiGa2S4 においては、静的、および、動的性質を併せ持つ磁気状態が現れることを明らかにした。これらは、この物質の比熱の磁場に依存しない振る舞いとは対照的な性質を示す。パイロクロア型イリジウム酸化物 Pr2Ir2O7においては、

141

Pr の増強核磁性を示唆する結果が見られた。このことから示唆される Pr3+ のシングレット状態に大変興味が持たれる。このように、我々は原子レベルでの磁性を研究するうえでユニークな測定法である μSR を用いて今後もこのフラストレートした磁性を示す新物質の研究を行う。また、瀧川グループとも研究交流がある。

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

教

授

教

授

教

授

教

授

Professor
Professor
Professor
Professor

准教授

Associate Professor

准教授

Associate Professor

上田

和夫

髙田

康民

押川

正毅

常次

宏一

甲元

眞人

杉野

修

Kazuo UEDA

Yasutami TAKADA
Masaki OSHIKAWA
Hirokazu TSUNETSUGU
Mahito KOHMOTO
Osamu SUGINOAssociate Professor

Takeo KATO加藤岳生

准教授（客員）

紺谷

浩

准教授

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

助

教

助

教

助

教

助

教

助

教

助

教

助

教

Research Associate

佐藤

昌利

藤井

達也

前橋

英明

Masatoshi SATO

Research Associate

Tatsuya FUJII

Research Associate

Hideaki MAEBASHI大久保

Research Associate

潤

Jun OHKUBO

Research Associate

服部

一匡

内海

裕洋

野口

良史

Kazumasa HATTORI

Research Associate

Yasuhiro UTSUMI

Research Associate

Yoshifumi NOGUCHI

Visiting Associate Professor Hiroshi KONTANI

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物性理論研究部門

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://ueda.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Condensed Matter Theory
http://takada.issp.u-tokyo.ac.jp/

上田和夫研究室上田和夫

Kazuo UEDA

K. Ueda Group教授

Professor

銅酸化物高温超伝導体あるいは重い電子系などにおけ藤井達也

Tatsuya FUJII

助教

Research Associate

Strongly correlated electron systems which include high-Tc
cuprates and heavy-fermion compounds is one of the central
issues in the condensed matter physics.
The simplest and most typical example of the quantum
phase transitions is the order-disorder transition in quantum
spin systems. The orthogonal dimer Heisenberg model for
SrCu2(BO3)2 has been studied and various unusual properties
are found: the exact dimer ground state, almost localized triplet
excitations and magnetization plateaus. The S=1 Heisenberg
model on the pyrochlore lattice was also studied and importanceof spin-lattice coupling to lift the degeneracy is pointed out.
New superconductive materials were discovered inß-pyrochlore compounds. A unique feature of this system is astrongly anharmonic lattice vibrations of ions in cages. We haveshown that unusual temperature dependence of resistivity and
NMR relaxation rate originates from the unharmonic lattice
vibrations.
Transport phenomena through quantum dots define an interesting many-body problem in a mesoscopic system. We havesucceeded in generalizing the Kubo formula into nonequilibrium situations, which leads to a new theoretical definition of
the shot-noise. Concerning numerical study of Kondo transport,a direct method to calculate current with the time-dependent
DMRG has been developed.

る磁性と超伝導の解明は、強相関電子系の問題と呼ばれ、物性物理学の基本的課題である。最近当研究室で取り上げている研究テーマは以下のようなものである。
量子相転移の最も簡単で典型的な例は、スピン系の秩
序無秩序転移である。最近われわれのグループで理論研究を展開した対象としては、二次元直交ダイマーハイゼ
ンベルグ模型の量子相転移、素励起、磁化過程がある。
また、三次元系では、パイロクロア格子上のハイゼンベ
ルグ格子を考察し、その疑似縮退が解けていく過程におけるスピン・格子相互作用の重要性を明らかにした。
近年 ß パイロクロア化合物で超伝導が発見されたが、この物質では籠状構造中にあるアルカリイオンの非線形格子振動が重要な役割をしていると考えられる。この物
質系における電気抵抗、核磁気緩和率の特異な温度依存性が非線形格子振動によるものとして理解できることを明らかにした。
量子ドットの輸送現象は、メゾスコピック系における多体効果として大変興味深い。最近非平衡条件下における近藤輸送現象について、理論的研究を進め、久保公式
を非平衡定常状態に一般化し、ショットノイズが電荷 -

髙田研究室

髙田

康民

Yasutami TAKADA

Takada Group教授

Professor

自然の階層構造の中で物性理論の主たる対象は電磁相前橋

英明

Hideaki MAEBASHI

助教

Research Associate

In the hierarchic structure of nature, condensed mattertheory is mainly concerned with the complex system of many
nuclei and electrons, interacting to each other through electromagnetic fields. This system is so complex that no rigorous
solution is allowed. It is, however, regarded as an astonishingly simple one if we compare it with the systems in the upperhierarchy (the domain of biology) as well as those in the lower
one (the domain of high-energy physics). Thus we consider it as
one of the most fundamental problems in the whole theory ofphysics to make its thorough investigation. With this recognition, we are constructing a theoretical framework for solving
this system faithfully from first principles, culminating in the
self-energy revision operator theory (SEROT) that may supersede the density functional theory in the future. Some practical
approximations to SEROT are invented to investigate theproperties of the nucleus-electron complex system from various
aspects. Specifically, we surmise that a final resolution will beobtained for the microscopic mechanism of high-Tc superconductivity only by the investigation along this line. Currently we
do some basic works for the completion of such a theory forsuperconductivity with paying special attention to the competition between the attraction due to electron-phonon interactions
and the repulsion due to electron-electron Coulomb interactions.

互作用をする多数の原子核電子複合系である。この系は容易に厳密解を許さないという意味で複雑ともいえる。
しかし、この系の上部階層（生物学の範疇）では当然のことながら、予想外にもこの系を生み出している下部階層（素粒子物理の範疇）でもずっと複雑な系を対象にしていることに比べれば際立って簡単な系である。それゆ
え、この系を究めることは全ての物理理論にとって基本的課題である。この認識の下に、原子核電子複合系を第一原理に忠実に解明する手段として密度汎関数理論やそれを越える理論体系（自己エネルギー改訂演算子理論と名付けた）を整備し、それを土台にこの系の量子物性を多角的に調べている。特に、高温超伝導機構の理論にしても、この線に沿った形で解明されない限り最終結論は得られないと考え、電子フォノン強結合性と電子相関との競合に注目しつつ、それらを共に取り入れた理論の完成に向けて、それに必要な各要素の基盤固めを行っている。

電流の相関関数で与えられることを明らかにした。また、
非平衡定常状態の電流を時間依存の密度行列繰り込み群を用いて直接計算し、近藤輸送現象の数値的研究を進め

金属 M を層間に挿入したグラファイト MCx (x=2, 6, 8) の超伝導転移温度 Tc を層間
距離 d の関数としてプロットしたもの。Tc は 3 桁以上変化するが、M に由来する極性フォノンと結合した 3 次元電子ガス模型における超伝導として、これらの Tc は全て第一原理計算で再現される。

ている。

Superconducting transition temperature Tc as a function of the layer distanced for the graphite intercalation compounds MCx (x=2, 6, 8). These values of Tc
ranging more than three orders of magnitude are reproduced by first-principles
calculation of Tc for superconductivity in the three-dimensional electron gas
coupled strongly with polar phonons associated with the metal ion M.

共鳴準位を持つ光空洞を二次元正方格子に並べたシステムでは超流動・絶縁体転移が起きる。共鳴の程度 ( Δ ) と光空洞間の結合 (t) 平面での相図。

Phase boundary between the insulating and superfluid ground states in the(t, Δ ) plane for polariton chemical potential μ=0 by Jize Zhao et al.

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   重い電子系のミクロな理論
Microscopic Theory of heavy Fermion systems

1.   自己エネルギー改訂演算子理論：交換相関効果と外部１体ポテンシャルに応じたその発現様式
Self-energy revision operator theory: Exchange-correlation effects and their manifestation according to external one-body potentials

2. 銅酸化物高温超伝導体の理論
Theory of high Tc superconductivity

2. 時間依存密度汎関数理論：不均一電子ガス系の動的応答
Time-dependent density functional theory: Dynamic properties of the inhomogeneous electron gas

3. フラストレーションの強いスピン系における量子相転移
Quantum phase transitions in spin systems with strong frustration

3. バーテックス補正付き強結合超伝導理論：電荷スピンフォノン複合系における超伝導
Strong-coupling theory for superconductivity with vertex corrections: Superconductivity in charge-spin-phonon complex systems

4. スピンと軌道の結合した系の量子臨界現象
Quantum critical behaviors in spin-orbit coupled systems

4. ポーラロン・バイポーラロン：ヤーンテラー系の特異性や非調和項の効果
Polarons and bipolarons: Characteristic features of a Jahn-Teller system and effects of anharmonicity

5. 量子ドットにおける近藤輸送現象
Kondo transport phenomena through quantum dots

5. 量子固体：高圧下固体水素での陽子の量子ゆらぎとその電子系への影響
Quantum solids: Quantum fluctuation of protons and its effects on electrons in solid hydrogen in high pressures

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物性理論研究部門

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://oshikawa.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Condensed Matter Theory
http://tsune.issp.u-tokyo.ac.jp/

押川研究室

押川

正毅

Masaki OSHIKAWA

Oshikawa Group教授

Professor

広範な系について成立する普遍的な概念を探求するこ大久保潤

Jun OHKUBO

助教

Research Associate

We study mainly quantum many-body theory, pursuing
universal concepts applicable to wide range of systems. Mathematical studies such as exact solutions are utilized in giving aunified picture on experimental data and in making new testablepredictions. For example, we systematically study perturbations
on the free boson field theory in 1+1 dimensions, in order tounderstand wide range of phenomena including field-induced
gap, Electron Spin Resonance and quantum wires, in a unified
manner.
We also study fundamental problems in statistical mechanics.
For example, through the development of an algorithm toidentify the order parameter without a prior knowledge, we are
seeking a deeper understanding of the “order”. Moreover, wedevelop new approaches to complex networks and stochastic
processes, based on statistical mechanics and field theory.

とを念頭に、量子多体系の理論を中心として研究を行っている。この際、厳密解に代表される数理的研究を、実験結果の統一的な理解や新たな実験に対する予言に有機的に関連させつつ研究を展開している。例えば、1+1 次
元での自由ボソン場の理論に対するさまざまな摂動を系統的に扱うことにより、磁場誘起ギャップ・電子スピン
共鳴・量子細線における伝導など 1 次元量子系における広範な物理現象を統一的に理解することを目指している。
統計力学の基礎に関する研究も行っている。たとえば、
秩序パラメータを先験的知識無しに同定するアルゴリズ
ムの開発等を通じて、統計力学における「秩序」に関するより深い理解を得ることを目標にしている。また、複

常次研究室

常次
教授

Professor

遷移金属化合物、希土類 ･ アクチノイド化合物などの論を研究している。クーロン相互作用が強い系においては、低温において興味深い磁性状態や異方的超伝導、密度波などの多種多様な物性が出現する。これらの複雑な物性の統一的な理解を目標とするとともに新しい現象の発見を目指している。
主に研究しているテーマは、スピンと電子軌道などの自由度がカップルすることによって現れる複合秩序や、
フラストレーション系における新しいタイプの量子秩序である。フラストレーション系に特有の、多くのモードのソフトな揺らぎが結合している場合における秩序と臨界現象の特徴、電子状態や輸送現象がどのような影響を受けるのかを調べている。最近はさらに、籠でかこまれ場の理論を応用した新しい手法を開発している。

たイオンの格子振動の大きな非調和性と、この格子振動を媒介とする超伝導の研究もおこなっており、格子振動
エネルギーがソフト化し始める領域で超伝導転移温度が大きく増大することを発見した。

A diagram representing the quantum Brownian motion on a triangular lattice. Junction of three quantum wires, although being
a quite different physical problem, can be also represented by
the same set of diagrams and is mathematically equivalent to thequantum Brownian motion. Exploiting this mapping, we havefound a new low-energy fixed point for the junction problem.

3. トポロジカル秩序と分数化
Topological order and fractionalization

1.   d 電子、f 電子化合物など強相関電子系の電子状態
Electronic states of strongly correlated systems with d- or f-electrons
2. フラストレーション系の統計力学
Statistical physics of frustrated systems  
3. 量子磁性体の新奇量子相の理論
Theory of novel phases in quantum magnets
4. 非調和格子振動と超伝導
Anharmonic lattice dynamics and superconductivity

4. 確率過程と統計力学
Stochastic processes and statistical mechanics

助教

Research Associate(left) Cage structure around K ion in
β-pyrochlore compound KOs2O6. K ion motion
is soft along the directions towards neighboring
K ions. (right) Superconducting transition temperature Tc vs third-order anharmonic term, b,of the K ion potential. Tc is remarkably enhanced
around the b-value above which the excitationenergy Δ of K ion quantum oscillation is strongly
reduced.

研究テーマ Research Subjects

2. 共形場理論、量子ブラウン運動と量子細線の接合
Conformal field theory, quantum Brownian motion, and junction of quantum wires

一匡( 左図 ) βパイロクロア物質 KOs2O6 におけるＫイオ
ン周辺の籠構造。隣接するカリウムイオン方向へ大きく変位しやすい。
（右図）Ｋイオンポテンシャルの3 次非調和項 b を変化させたときの超伝導転移温度。
Ｋイオンの量子振動に伴う励起エネルギーΔが急激に小さくなる b の値で超伝導温度 Tc が大きく増大する。

三角格子上の量子ブラウン運動を表すダイアグラム。３本の量子細線の接合は物理的には全く異なる問題であるが、同じダイアグラムで表すことができ数学的に等価な問題となる。この対応関係を用いて、量子細線の接合における新しい低エネルギー固定点を見出した。

1.   低次元スピン系における電子スピン共鳴の場の理論による定式化
Field-theory formulation of Electron Spin Resonance in low-dimensional quantum spin systems

服部

Strongly correlated electron systems, particularly compounds
including transition-metal, rare-earth, or actinide elements,
are the main subjects of our research. In these systems where
electron-electron interactions are very strong, there appear
a variety of interesting phenomena at low temperatures, andvarious magnetic orders, unconventional superconductivity anddensity waves are typical cases.
The present targets of our study include complex order in thesystems where spin and orbital degrees of freedom are coupled,and new type of quantum order in frustrated spin systems. In
particular, we study the order and critical phenomena in thesystems where many soft modes of fluctuations are coupled,which is characteristic to frustrated systems, and also theeffects of these anomalous fluctuations on electronic states andtransport phenomena. We also investigate anharmonic latticedynamics of rattling ions and superconductivity mediated bythese excitations. We have recently found that the superconducting transition temperature is strongly enhanced around thepoint where the excitation energy of ion motion shows a large
reduction.

電子間クーロン相互作用が強い強相関電子系の物性の理

雑ネットワークや確率過程の問題に対して、統計力学や研究テーマ Research Subjects

宏一

Hirokazu TSUNETSUGU Kazumasa HATTORI

Tsunetsugu Group28

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物性理論研究部門

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://kohmoto.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Condensed Matter Theory
http://sugino.issp.u-tokyo.ac.jp/

甲元研究室

甲元

眞人

Mahito KOHMOTO

Kohmoto Group

准教授

Associate Professor

多体系においては、相互作用によって種々の興味深い佐藤昌利

Masatoshi SATO

助教

Research Associate

In many body systems, there appear many interesting
properties due to interactions. Some examples are the highTc superconductors and the quantum Hall effects. Traditional
theoretical approaches based on the perturbation theory often
fail to analyze these recently found phenomena. For example,
the non-perturbative filed theoretical approach succeeded in
the quantum Hall effects. At present, our main subjects are theanisotropic superconductivity like high-Tc superconductor andthe fractional quantum Hall effect. Our purpose is the development of the non-perturbative method including the field theory
and the solution of the basic problems in physics like above.

性質が現われる。例えば（高温）超伝導、磁場中の２次元電子の量子ホール効果は代表的な例である。このような比較的最近発見された現象では、摂動的な発想を基礎とした、いわゆる固体物理の伝統的な手法による理論的な解明は必ずしも成功しない例が多い。例えば量子ホール効果においては非摂動的な場の理論が大きな成果を挙げている。 場の理論を含めた非摂動的な手法を開発しながら、上記の様な物性理論における基本的な問題の解明を目的とする。

杉野研究室

杉野

修

Osamu SUGINO

Sugino Group

准教授

Associate Professor

第一原理計算手法を用いてさまざまな物質の基底状態

野口良史

Yoshifumi NOGUCHI

助教

Research Associate

吉本

芳英

Yoshihide YOSHIMOTO

助教

Research Associate

The first-principles simulation of the ground and excitedstates of materials is the main subject of our research. We areaiming at finding novel functionality or reactivity of materials
by doing large-scale simulations and are also developing calculation methods/algorithms to advance the simulation tools.
These days, nanotechnology has made it possible to control
the material at surfaces and interfaces, greatly extending potential of materials. As a powerful tool to investigate the potentiality paid increasing attention is the first-principles simulation, which solves the basic physics equation like Shcrödinger
equation numerically under realistic arrangement of atoms andmolecules. Our group use this approach to study structure andreactivity at surfaces or interfaces as well as phase transitions.
We also develop calculation methods to extend the frontiersof the first-principles research, e.g., non-adiabatic quantum
dynamics under electronically excited systems.

や励起状態に対して数値計算を行い、物質の新規な物性や機能性あるいは化学反応性といったものを探索するとともに、計算の高度化を目指して計算手法やアルゴリズ
ムの開発を行っている。
今日、表面や界面などにおいて物質をナノメートルス
ケールで制御することが可能になった結果、物質が持ち得る物性は著しく多様化している。第一原理計算はその多様性を探るための強力な手法であり、スーパーコン
ピュータを用いてシュレディンガー方程式などの基本方
程式を解くことにより物質の持つ新たな側面を予測することができる。本研究室ではこの第一原理シミュレーショ
ンを用いた表面・界面の構造や反応性、構造相転移などの研究を行うとともに、その適用範囲を励起状態に拡張
して非断熱的な化学反応性を明らかにするための手法構築を行っている。

図 1. ハニカム格子における磁束Φとエネルギーの関係 .
図中の数字はは Hall 伝導度を表す

図 2. 図 1 と同じもの。Φがゼロ付近を拡大している。

Fig.2. The same as Fig.1 for Φ~0.

Fig.1. Energy spectrum with a magnetic flux Φ inthe honeycomb lattice

白金水界面における水の構造と過電圧下における水素発生反応の素反応 (Volmer
step: H++e−→ Had) のシミュレーション。水の接触層に弱く捕らわれていた水素イオンが電極電子を受取り中性化しながら吸着する様子を計算から明らかにした。

NaH2 における非断熱係数。非断熱係数は波動関数の微分に基づき定義される量であり計算が困難であったが、新しい方法を用いると精度を落とさずに計算が著しく容易になる。黒点は本計算値、赤線は文献値。

Structure of water at the interface with platinum surface, and the Volmer
step of the hydrogen evolution reaction (H++e−→Had). The hydrogen ion
weakly bound at the contact layer accepts electrons from the electrode andis adsorbed on the surface.

Non-adiabatic coupling of NaH2. This quantity is defined by the nuclear
coordinate derivative of the many-body wavefunction and has been difficult
to compute. Our new method has made it much simpler and can be combined with simulation. Black dots are present calculation and red line is thereference.

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   高温超伝導
High-temperature superconductivity

1.   金属水界面における構造と（電気化学）反応性
Structure and electrochemical reactivity of metal/water interfaces

2. 異方的超伝導
Anisotropic superconductivity

2. マルチカノニカル法を用いた構造相転移
Structural phase transition using the first-principles multicanonical ensemble method

3. 物性における位相不変量
Topological invariants in condensed matters

3. 有効遮蔽体法と強誘電薄膜
Effective screening medium method and ferroelectric thin film

4. 位相的秩序
Topological order

4. 非断熱励起反応ダイナミクス
Non-adiabatic dynamics of electronically excited systems

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物性理論研究部門

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory
http://kato.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Condensed Matter Theory

加藤研究室

加藤

岳生

Takeo KATO

Kato Group

准教授

Associate Professor

メゾスコピック系の輸送特性の理論研究を行っている。

内海裕洋

Yasuhiro UTSUMI

助教

Research Associate

The main research subject is theoretical study of transport
properties in mesoscopic systems, in which the most characteristic feature is quantum interference of electrons revealed innanostructures. Recently, novel technology including controlof quantum states in small dots/superconductors, carbon
nanotubes, and spintronics has been developed, and its application to electronic devices has been considered extensively. It isappealing that a novel experiment can provide a new insight onunderstanding of fundamental physics.
We are trying to study electron-electron interaction anddecoherence effect of electrons in these systems by combining
analytical approaches (bosonization methods, Kerdysh Green’s
function methods, etc.) with numerical approaches such as theMonte Carlo method. We are also challenging to develop new
numerical algorithms for nonequilibrium transport properties.
We are also studying electron correlation and electron-latticecoupling in organic conductors by using both numerical anddiagrammatic methods based on the Feynman diagram.

メゾスコピック系とは、電子の波としての性質が顕わになる現象に着目する研究分野であり、ナノスケールで微細加工された電子系が主な対象である。特に近年は、量子ドットや微小超伝導体を用いた量子ビット、カーボン
ナノチューブ、スピン制御など、次世代への応用が期待されるさまざまな研究が進展しつつある。この系の面白さは、アイディアと工夫によって、実験対象を「人工的に」制御できることにある。斬新な実験によって、これまでになかった物理の新しい視点が付け加わることもある。
メゾスコピック系の一つの重要なテーマは、電子間相互作用の取り扱いであり、ボゾン化法や非平衡グリーン関数法を元にした解析計算と、量子モンテカルロ法をはじめとした数値計算の開発を組みあわせて、多電子効果
やデコヒーレンスの影響を調べている。メゾスコピック
系以外にも、分子性導体に代表される電子相関や電子・

紺谷研究室

紺谷

浩

Hiroshi KONTANI

Kontani Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

電子相関の強い電子系における輸送現象を研究していMy research activity is the area of strongly correlated electron
systems including the transport phenomena. These systems
frequently show anomalous transport phenomena, in whichsimple scaling relations with respect to the electron relaxation
time is violated. For example, in metals with strong magnetic
fluctuations, like high-Tc cuprates and Ce115, the resistivity,
Hall coefficient, and magnetoresistance are proportional to T,
T-1, and T-4, respectively, which is called the "modified Kohler'srule". We are studying these anomalous phenomena based on
the field theory, by taking the current vertex correction into
account. We are also studying the anomalous Hall effect (AHE)and spin Hall effect in d, f-electron systems. Especially, we
have recently found a new mechanism of spin structure driven
AHE, which naturally explains the salient feature of the AHE in
pylochlore Nd2Mo2O7.

る。これらの物質では、電子の緩和時間による単純なス
ケール則から逸脱した異常な輸送現象が発現する。たとえば銅酸化物高温超伝導体や重い電子系 Ce115 などの磁性近傍の金属では、電気抵抗は温度 T に、ホール係数は
T の −1 乗に、磁気抵抗は T の −4 乗に比例する「修正コーラー則」が成り立つ。こうした異常な輸送現象を、場の理論に基づきバーテックス補正（電子間散乱効果）を考慮した理論を構築し、研究を進めている。さらに d, f 電子系では、異常ホール効果やスピンホール効果といった、原子軌道の自由度に由来する新奇な輸送現象が発現する。
我々は場の理論に基づき、巨大なスピンホール効果をもたらす物質の探索や、さらに磁性秩序状態における特殊なスピン構造に由来する異常ホール効果（トポロジカル
ホール効果とも呼ばれる）の研究を行っている。

格子相互作用が重要となる物質系について、数値計算やファインマンダイアグラム法を用いた理論研究を行っている。

量子モンテカルロ法によって得られた、環境と結合した二重井戸系の相図。横軸は規格化したポテンシャル障壁の逆数 g、縦軸は環境との結合の強さ α。結合の強さ
α を大きくしていくと、重ね合わせ状態が生じる領域、確率的トンネルを起こす領域、局在が起こる領域が順に現れる。

Phase diagram of dissipative double-well systems obtained by the quantum
Monte Carlo simulation. For a fixed parameter of a normalized inverse
potential, there appear sequentially the coherent tunneling regime, incoherent tunneling regime, and localized regime, as α increases.

研究テーマ Research Subjects
1.   メゾスコピック系における輸送特性
Transport properties in mesoscopic systems
2. 量子ドット・一次元導体における電子間相互作用の理論
Theory of electron-electron interaction in quantum dots and wires
3. 分子性導体の有限温度物性の評価
Finite-temperature properties in organic conductors
4. 非平衡定常状態に対する数値計算手法の開発
Development of numerical algorithms for nonequilibrium steady states

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

ナノスケール物性研究部門
Division of Nanoscale Science
http://iye.issp.u-tokyo.ac.jp/

家研究室

家

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

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

泰弘

Yasuhiro IYEIye Group

教授

Professor

人工メゾスコピック構造中の低次元電子系の低温・磁遠藤

彰

Akira ENDO

助教

Research Associate

The principal research subject of our group is the quantum
transport of low-dimensional electron systems in artificial
mesoscopic structures at low temperatures and in magnetic
fields. A comprehensive picture is attained of the open-orbit
geometrical resonance effect in magnetotransport of GaAs/
AlGaAs two-dimensional electron systems subjected toperiodic potential modulations. Quantitative evaluation of theself-consistently screened potential profile and its temperaturedependence, of the compressible edge states around an antidot
in the quantum Hall regime is obtained from the analyses of the
Aharonov-Bohm oscillations. The Seebeck effect in the quantum
Hall regime is studied by a new technique to establish a gradientin the electron temperature while keeping the lattice temperature uniform. The relaxation and control of nuclear spins associated with the non-equilibrium inter-edge-channel transport
are explored. A multi-probe micro-Hall device has been developed for a non-invasive observation of the vortex states in amesoscopic superconductor with spatial resolution.

場下における量子輸送現象の研究を行っている。GaAs/
AlGaAs 半導体界面２次元電子系に周期ポテンシャルを付加した系における、オープン軌道幾何学共鳴による磁気抵抗振動の総合的理解に到達した。アンチドット系におけるアハロノフ・ボーム振動の解析から量子ホールエッジ状態の遮蔽ポテンシャルおよびその温度変化の定量的な評価を行なった。格子温度を一様に保ったまま電子温度のみに勾配をつける手法を開発し、量子ホール状態の熱起電力の測定を行った。非平衡エッジ状態間遷移に伴う核スピンの緩和と制御を追究した。メゾスコピック超伝導体の磁束状態を、空間分解能をもちつつ非侵襲的に観測するための多チャンネル微小ホール素子を開発した。

などが進行中である。
教

授

家

助

教

遠藤

彰

教

授

勝本

信吾

助

教

中辻

寛

量子ホール領域のアンチドット系におけるアハロノフ・ボーム振動。
３つの図は異なる温度のデータを示す。

教

授

大谷

義近

助

教

江口

豊明

The Aharonov-Bohm oscillations in an antidot in the quantum
Hall regime. Three panels show data at different temperatures.

教

授

小森

文夫

助

教

阿部

英介

教

授

𠮷信

淳

助

教

吉本

真也

助

教

高橋

竜太

技術専門職員向井孝三

1.   空間変調構造下の２次元電子系の量子輸送現象
Quantum transport in 2DEG systems under artificial potential modulation

技術専門職員飯盛

拓嗣

2. アンチドット系におけるコヒーレント量子輸送
Coherent transport in antidot systems

技術専門職員橋本義昭

3. 量子ホール系における核スピン関連物性
Nuclear spin-related phenomena in quantum Hall systems

技  術  職  員

浜田雅之

4. メゾスコピック超伝導体における渦糸系のふるまい
Vortices in mesoscopic superconductors

Professor
Professor
Professor
Professor
Professor

泰弘

Yasuhiro IYEShingo KATSUMOTO

Research Associate

Fumio KOMORI

Research Associate

Jun YOSHINOBU

長谷川

准教授

リップマー

准教授（客員）

渡邊

Associate Professor

Research Associate

Yoshichika OTANI

准教授

Associate Professor

Research Associate

Research Associate

幸雄

Yukio HASEGAWA
Mikk LIPPMAA

Research Associate

ミックTechnical Associate

一也

Visiting Associate Professor Kazuya WATANABE

Technical Associate

Technical Associate
Technical Associate

Akira ENDO

Kan NAKATSUJI
Toyoaki EGUCHI(a) マイクロホール素子と微小超伝導体試料の概念図。(b) 試料の走査電子顕微鏡写真。

(a) Schematic drawing of the multi-probe micro-Hall device. The mesoscopic superconducting sample to be studied is placed on top. (b) SEM image of the sample.

Eisuke ABE

Shinya YOSHIMOTO
Ryota TAKAHASHI
Kozo MUKAI

Takushi IIMORI

Yoshiaki HASHIMOTO
Masayuki HAMADA

研究テーマ Research Subjects

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

ナノスケール物性研究部門

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://kats.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Nanoscale Science
http://www.riken.jp/lab-www/nanomag/indexjpn.html

勝本研究室

勝本

信吾

Shingo KATSUMOTO

Katsumoto Group教授

Professor

半導体超薄膜製造技術、微細加工技術を用いて半導体、阿部

英介

Eisuke ABE

助教

Research Associate

The main research topic in Katsumoto group is the quantum
phenomena, especially quantum many-body effects in artificial
structures such as nano-structures of semiconductors, metals,
ferromagnets, superconductors, etc., and also their hybrid structures fabricated by high-quality ultra-thin film growth, electron
beam lithography, and AFM lithography. In such systems,
generally quantum phenomena appear more dramatically thanin uniform bulk materials. They are also important in industrial
applications. Research themes are 1) quantum decoherence asa many body effect, 2) coherent transport in quantum wires
and dots, especially the Kondo effect, the fractional quantum
Hall effect, 3) macroscopic quantum phenomena in mesoscopic
superconductors, 4) magnetic dynamics in nano-magnets, etc.
As applications of physics, quantum information processing
with spin-freedom, photovoltaic effect in nanostructures arestudied. The studies are close collaboration with Iye group.

金属、磁性体、超伝導体などの微細構造、およびこれらを組み合わせたハイブリッド構造に現れる量子効果、量子多体効果を家研究室との協力のもとに研究している。
実験系を工夫することで、物理現象を明瞭に取り出したり、あるいは均一な試料では現れない現象を生じさせたりすることができる。また工業的な応用の上からも重要である。具体的な研究対象は多体効果としての量子デコヒーレンス現象の解明、量子ドット、量子細線などのコ
ヒーレント伝導、特に近藤効果や分数量子ホール効果な
どの多体効果。メゾスコピック超伝導体のマクロ量子現象、ナノ磁性体におけるダイナミクスなど。また、応用物理研究として、スピン自由度の量子情報などへのデバ
イス応用 ( スピントロニクス）、半導体超構造を用いた光

大谷研究室

大谷

義近

Yoshichika OTANI

Otani Group教授

Professor

ナノスケールの微小磁性体は、その形状やサイズを反Nano-scale magnets can have, according to their shape andsize, ordered domain structures such as magnetic vortices andsingle domains. We experimentally study static and dynamic
properties of nano-scale magnets, to obtain a better understanding of the quantum behavior associated with domain wall
displacement and magnetization reversal. Moreover we employ
non-locally produced spin- currents to study spintronic properties such as the spin injection magnetization reversal, the spin
accumulation, and the Spin Hall Effect. Furthermore we try to
manipulate the motion of nano-scale magnetic domain wall andconduction electron spins using the principle of the potential
ratchet characteristic of biological systems.

映して、磁気渦や単磁区構造のような秩序状態にある磁区構造を取る。我々は実験的に、磁壁移動、磁化反転の量子的振舞いに対する知見を深めるために、ナノスケー
ル磁性体の静的及び動的磁気特性を研究している。また、ナノスケール磁性体から非局所手法を用いて取り出されるスピン流を用いて、スピン注入磁化反転、スピン蓄積、
スピンホール効果等のスピントロニクス研究を行っている。さらに、生体系に特徴的なポテンシャルラチェットを用いた磁壁運動の制御やスピン流制御の研究も進めている。最終的にはこれらの技術やスピン注入によって生じる新規な磁性を応用してスピントロニクス素子に関する研究を進めている。

電変換の研究などを行っている。

スピン流のみを用いた面内磁化反転素子の模式図と作製された素子の SEM 像。

Schematic diagram and SEM image of a fabricated magnetic switching
device which operates using only spin currents.

電子線描画装置。75keV 加速電子線によって 10nm までのレジスト加工が可能。
レーザー干渉ステージによって 50nm の位置合わせ精度を持つ。

スピンホール効果の電気的検出。(a) 白金ナノ細線のスピンホール
効果を測定するために作成したスピンホール素子の走査電子顕微鏡（SEM）像。図中 Py はパーマロイ（Ni80Fe20 合金）を示す。 (b)白金細線中を流れる上向きおよび下向き電子スピンは、スピン軌
道相互作用によりそれぞれ上面と下面に掃き寄せられて蓄積する。
(a) の SEM 像中に赤丸で示した接合部から蓄積したスピンは銅線内に流れ込む。(c) 10 K におけるスピン蓄積信号の磁場依存性。

微小超伝導接合を用いて作った単一電子（クーパー対）トランジスタの電流電圧特性をカラープロットしたもの。横軸はゲート電圧、縦軸はソースドレイン電圧である。周期的なピーク構造は、ジョセフソン - 準粒子コヒーレントトンネルによるもの。

Electron beam lithography machine. With 75keV accelaration, the cutting
dimension can go down to 10nm. The laser interference stage has 50nm
precision.

Electrical detection scheme of Spin Hall Effect (SHE). (a)SEM image of Spin Hall device prepared for measuring SHE
in Pt nano-wire. In the SEM image Py indicates permalloy(Ni80Fe20 alloy). (b) Up and down electron spins are respectively swept to the top and bottom surfaces of the Pt nanowire via spin-orbit interaction. (c) Magnetic field dependent
spin accumulation signal measured at 10 K.

Current-voltage characteristics of a single Cooper-pair transistor, which
consists of ultra-small superconducting tunnel junctions. This shows thedevice current in a color plot as a function of the gate voltage (abscissa) andthe source-drain voltage (ordinate). The periodic large peak structure is dueto the Josephson-quasiparticle coherent cycle.

研究テーマ Research Subjects
1.   量子ドット、量子細線のコヒーレント伝導
Coherent transport in quantum dot - quantum wire systems

研究テーマ Research Subjects

2. 量子ドットスピンやメゾスコピック超伝導を用いた量子情報素子
Quantum information processing with electron spins in quantum dots, mesoscopic superconductors, etc.

1.   ナノスケールの磁気渦格子のスピンダイナミックスの研究
Spin dynamics in nano-scale magnetic vortex lattice

3. 希薄磁性半導体を用いた単電子回路、スピン注入
Diluted magnetic semiconductors and their applications to single-electron circuits, spin injection

2. スピンホール効果に代表されるスピン流生成機構の研究
Mechanism of spin current generation via Spin Hall effect

4. 半導体超構造を用いた光電変換
Photovoltaic devices with semiconductor superstructures

3. 非対称ポテンシャルラチェットを用いたスピントロニクス素子の研究
Spintronic devices using asymmetric potential ratchet

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

ナノスケール物性研究部門

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://komori.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Nanoscale Science
http://yoshinobu.issp.u-tokyo.ac.jp/

小森研究室

小森

文夫

Fumio KOMORI

Komori Group教授

Professor

固体表面に形成されるナノスケール物質の電気的磁気

中辻寛

Kan NAKATSUJI

助教

Research AssociateElectronic and magnetic properties of alloys, compounds
and materials with nanometer-scale structure at solid surfaces
are studied using scanning tunneling microscopy/spectroscopy (STM/STS), photoelectron spectroscopy and magnetooptical Kerr-rotation measurement in an ultra high vacuum.
Band structures of the surface states and the chemical bonds
are studied by photoelectron spectroscopy using VUV lightand soft-X-ray. Local atomic structures, formation processesof surface nano-structured materials and dynamical processes
induced by electron tunneling or photo-excited carriers are
examined by STM. Electronic conduction in an atomic scale iscontrolled by atom manipulation using carrier injection from
STM tip to the surface.

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

𠮷信研究室

𠮷信
教授

Professor

表面界面の特徴の一つは、バルクの対称性が破れ表面吉本真也

Shinya YOSHIMOTO

助教

Research Associate

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

特有の構造や物性が現れることだけではない。外部から
原子・分子を自在に表面に供給し、新しい物質を構築できる「反応場」として利用できることが特長である。最近では、原子・分子レベルで制御されたナノマテリアル（例えば、サイズの整ったクラスター、異方性の強い低次元化合物、配向の特定された分子凝集系など）や、ナノスケー
ルで人工デバイス構造を作製することも可能になってきた。原子スケールで反応を制御するためには、表面における物質移動や反応などを理解することが不可欠である。
表面ダイナミクスの研究は、触媒反応・半導体プロセス・
分子エレクトロニクスと密接に関連しており、宇宙における分子進化についても手がかりを与えてくれる。当研

操作や局所伝導操作の機構について研究している。

淳

Jun YOSHINOBU

Yoshinobu Group

究室では、表面や界面における原子・分子の動的挙動（吸着、拡散、成長、脱離）、表面ナノ物質の構築および表面界面の電子物性を、表面振動分光、光電子分光などの表面分光法と走査型トンネル顕微鏡を駆使して研究している。また、必要に応じてシンクロトロン放射光（UVSOR-II、
KEK-PF、SPring8）を用いた実験も行っている。

銅 (001) 表面上に自己配列した窒化マンガンナノ粒子の凹凸像。一原子高さで３nm 四方の大きさの窒化マンガンナノ粒子が正方格子を作って２次元的に配列する。

Topographic image of the self-assembled MnN nanoislands
on a wide Cu(001) terrace. Square-shaped islands of 3 nm ×
3 nm and mono-atomic high form a two-dimensional squaresuperstructure.

二種類（L,U）のスズ - ゲルマニウムダイマーを含む Ge(001) 表面の凹凸 (a,b) 像および微分電流 (b,d) 像。スズ - ゲルマニウムダイマーは共に高く観測されるが、電子定在波は L ダ
イマーだけに観測された。モデル図 (e) に示したように、表面状態電子（緑線）は、Ge ダイ
マーの下側 Ge 原子に局在してダイマー列方向を伝搬するので、L ダイマーの下側原子位置にある Sn 原子では散乱されるが、U ダイマーの上側位置にある Sn 原子では散乱されない。

Topographic (a,c) and dI/dV (b,d) images of the Ge(001) surface with two kinds(L U) of Sn-Ge dimers at 80 K. The both dimers are imaged as protrusions in the
topographic images while an electronic standing wave is observed only around the L
dimer in the dI/dV image. Schematic illustration (e) shows that the surface electrons(green line), conducting on the lower atoms of the Ge dimers in the dimer row direction, are reflected by the Sn atom (small blue ball) at the L dimer, and can go throughthe U dimer with a Sn atom (large blue ball).

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

時 間 分 解 赤 外 反 射 吸 収 分 光（TRIRAS）により決定された Pt(997)
表面における吸着 NO 分子のポテ
ンシャルエネルギー面

The potential energy surface ofadsorbed NO species on Pt(997)Si(100)c(4×2) 表 面 に 位 置 選 択 に 吸 着 し た 2 メ チ ル プ ロ ペ ン の
STM 像

STM image of the regioselective cycloaddition reaction of
2-methylpropene with the asymmetric dimer on Si(100)c(4×2)

研究テーマ Research Subjects
1.   有機分子＝半導体表面ハイブリッド系の構築と表面電子物性
Organic molecules on Si surface as novel hybrid systems
2. 金属表面における原子・分子の動的過程の研究
Dynamical processes of atoms and molecules on metal surfaces
3. 水分子と表面の相互作用；氷の表面界面における化学反応
Surface and interface chemistry of ice
4. 放射光分光による表面および界面の電子状態
Investigation of electronic states at surface and interface
5. 表面ナノ構造物の構築と局所電気伝導Electronic states and conductivity of nano-scale structures on surfaces

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

ナノスケール物性研究部門

ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Nanoscale Science
http://lippmaa.issp.u-tokyo.ac.jp/

長谷川研究室長谷川幸雄

Yukio HASEGAWA

Hasegawa Group

准教授

Associate Professor

走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（Ａ江口豊明

Toyoaki EGUCHI

助教

Research Associate

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

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

リップマー研究室

リップマー ミック

高橋

准教授

助教

Mikk LIPPMAA

Lippmaa Group

Associate Professor

遷移金属酸化物は類似な構造をもつ化合物ながら多種

竜太

Ryota TAKAHASHI
Research Associate

Transition metal oxides are well known for the large variety
of different electronic ground states that occur in structurally similar compounds. Transitions between electronic states
can often be induced by changing the carrier density in oxidematerials.
We study carrier density dependent phase transitions inoxides by constructing field-effect devices, in which the carrier
concentration of a thin interface layer can be modulated byapplying an external electric field. In particular, we study thetransport behavior of devices based on SrTiO3, which can be an
insulator, a semiconductor, a metal, or even a superconductor,
depending on dopant density. In our case, we have successfully
demonstrated that field-effect doping can be used to generatea metal-to-insulator transition in a simple transistor structure.
Even a normal-to-superconductor transition can be induced,
when a ferroelectric film is used for generate a sufficiently highlocal electric field.

多様な電子的基底状態を示す。その電子状態遷移は多くの場合キャリア密度の変化によって引き起こされる。
本研究室では電界効果デバイスを作製することによって、キャリア密度に依存する酸化物の電子的相転移の研究をしている。電界効果デバイスでは外部電界印加により界面層のキャリア濃度を変調できる。特に、ドーパン
ト濃度によって絶縁体、半導体、金属、そして超伝導体にもなる SrTiO3 の輸送特性に注目している。これまでに簡単なトランジスタ構造を作製することにより、金属 絶縁体転移が電界効果ドーピングによって誘起できることを実証した。さらに、局所的な強電界を発生できる強誘電薄膜を用いると金属 - 超伝導転移も引き起こすことができる。

グラフィー法の確立、新たなプローブ分析手法の探索にも積極的に取り組んでいる。

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

STM による原子マニピュレーション。銅 (111) 表面上で銅原子を一つずつ移動させ、M の文字を書いている。観察領域の大きさは 8nm × 8nm。

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

Atomic manipulation by STM: an alphabetical character of "M" is writtenwith 11 Cu atoms on Cu(111) surface. The size of the observed area is 8 nm
× 8 nm.

研究テーマ Research Subjects

1.   低温 STM による電子定在波・フリーデル振動など表面電子状態の研究
Low temperature STM on surface electronic properties by observation of electron standing waves and the Friedel oscillation
2. STM によるナノサイズ粒子の超伝導特性に関する研究
Superconductivity of nano-size particles by STM
3. AFM を用いた表面ポテンシャル測定・電気抵抗分布測定
Measurements of surface potential and electrical conductance by AFM
4. 新しいプローブ手法の開発とそれによる新奇の物性探索
Developments of new probe microscopes and its applications for exploring novel properties of materials

SrTiO3 電界効果トランジスタにおけるシート抵抗の温度、ゲート電圧依存性。1.3
V の臨界ゲート電圧を境に絶縁相から金属相へ転移する。この時の SrTiO3 ／絶縁体界面でのシートキャリア密度は 2 × 1012 cm–2 である。

Nb ドープ SrTiO3 薄膜の超伝導転移温度変調。Nb ドープ SrTiO3 薄膜の上に成長した強誘電性 Pb(Zr,Ti)O3 薄膜の自発分極方位を入れ替えることで転移温度変調に必要な電界を発生した。

Sheet resistance of a SrTiO3 field-effect transistor as a function of temperature and gate bias. The device shows a transition from an insulating state toa metallic state at a critical gate bias of 1.3V, which corresponds to a sheet
carrier density of 2×1012 cm–2 at the SrTiO3 / insulator interface.

Modulation of the superconducting transition temperature in a Nb-doped
SrTiO3 film. The necessary electric field was generated by changing the poling direction of a ferroelectric Pb(Zr,Ti)O3 film that was grown on top of
the SrTiO3 film.

研究テーマ Research Subjects
1.   酸化物へテロ界面での薄膜成長ダイナミックス
Thin film growth dynamics at oxide heterointerfaces
2. 酸化物ナノ構造の作製
Growth of oxide nanostructures
3. 酸化物電化効果デバイス
Oxide field-effect devices

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

極限環境物性研究部門

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

Division of Physics in Extreme Conditions

渡邊研究室

渡邊

一也

Kazuya WATANABE

Watanabe Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

物質を超低温、超高圧、強磁場、などの極限
不均一触媒反応に象徴されるように固体表面は様々な

Our research interest includes laser induced photochemistryon solid surfaces and ultrafast dynamics of adsorbate-substrate
systems in response to laser pulse excitations. Our research
primarily focuses on well-defined solid surfaces under ultrahighvacuum conditions and on elementary processes of photochemistry of surface adsorbates: ultrafast electronic and vibrational
dynamics of adsorbates.
Experimental techniques used in our research include
time-resolved nonlinear optical spectroscopy which possess
surface and interface sensitivity: time-resolved second harmonic
generation, time-resolved infrared-visible sum-frequency generation spectroscopy. We are interested in laser induced excitationof adsorbate-substrate vibrational modes which is relevant tovarious adsorbate dynamics: diffusion, desorption, adsorption. In particular, we investigate mechanisms of excitation anddephasing of nuclear wavepackets of alkali atoms and carbon
monoxide adsorbed on transition metal surfaces. We also study(incoherent) vibrational excitation dynamics of surface adsorbates via interaction with substrate hot electrons.

化学反応を可能にする反応場として興味深い。我々の研究グループでは、レーザー光照射による固体表面・界面での光化学反応素過程の機構解明を目指して研究を行っており、特に超高真空下の固体表面に吸着した原子や分子を対象とし、超短パルスレーザー励起に伴う吸着系の電子・振動状態ダイナミクスに興味を持っている。
現在、フェムト秒、ピコ秒のパルスレーザー光による時間分解表面敏感非線形分光（時間分解第２高調波発生、
時間分解赤外・可視和周波発生等）を用いて、表面での超高速過程、特に表面反応に重要な吸着種－基板間振動
ダイナミクスの研究を行っている。具体的には、表面吸着原子・分子の振動コヒーレンスの時間領域観測、およびその励起機構の解明や、金属基板電子励起による吸着
分子振動励起機構の解明等を主なテーマとしている。

This division is organized to pursue the studyof physical properties of condensed matters under
extreme conditions such as ultra-low temperatures,
ultra-high pressures combined with steady highmagnetic fields up to 20 T. In addition to these
individual extreme conditions, physics under multiple
extreme conditions is also emphasized. Under these
conditions, novel phenomena, which cannot be
understood in terms of existing theories and thus
stimulate the creation of new concepts, are expected.
Discoveries of such phenomena have often opened up
new horizons in material science. Many outstanding
instruments developed in this division, for example,
are those which produce low temperatures down to a
few tens of μK, high pressures up to 10 GPa and highspeed rotation of cryostats at over 6 rad /sec. Thesemachines are frequently used in collaboration withmany scientists from all over Japan and abroad. Someof the main subjects are as follows,
1) Low dimensional quantum solid and liquid underultra-low temperatures and high magnetic fields.
2) Liquid He in confined geometries under rotation,a possible supersolid 4He.
3) Low dimensional or mesoscopic systems suchas organic or semiconductors under high magnetic
fields.
4) Strongly correlated heavy electron systems suchas magnetic compounds or superconductors undermultiple extreme conditions.

環境におくと、通常の状態とはまったく異なる性質を示す様になる。超低温における超流動や超伝導現象、超高圧における構造相転移や絶縁体・金属転移、強磁場における磁気相転移などが良く知られた例である。これらの著しい現象
は、しばしば従来の理論の枠組みの変更を促し、物性研究の新しい局面を切り開くものである。
当部門では、これまで多年にわたり各種の技術開発を行い、10 万気圧を越える超高圧、数 10
マイクロケルビンにおよぶ超低温、毎秒１回転の核冷凍システムなど世界最高水準の極限環境の実現に成功し、それらの下で多くの新しい現象を見出してきた。現在、これまで蓄積された技術をさらに発展させ、極限的な領域での物性を開拓するとともに、これらの極限環境と超伝導磁石による定常強磁場を組み合わせた多重極
限環境での新しい物性研究を行っている。主な研究対象としては、
1) 超低温・強磁場下の低次元量子流体・固体
2) 回転する超流動ヘリウム、超流動固体
3) 有機伝導体や半導体の低次元・メゾスコ
ピック系4) 多重極限下における磁性・超伝導体

教

授*

教

授*

Professor

健彦

榊原

俊郎

Toshiro SAKAKIBARA

准教授

久保田

准教授

Associate Professor

准教授

実

Minoru KUBOTA

長田

俊人

上床

美也

Yoshiya UWATOKO

教

名嘉 節

授（客員）

Visiting Professor

教

助

教

助

教

Research Associate
Research Associate

技術専門職員

Toshihito OSADA

Associate Professor

助

Research Associate

Professor
Associate Professor

キュービックアンビル型圧力発生装置。
多重極限状態（低温・強磁場・高圧）での物性測定が可能である。

八木

Takehiko YAGITechnical Associate

技術専門職員Technical Associate

技  術  職  員

Takashi NAKA

Technical Associate

柄木

良友

鴻池

貴子

松林

和幸

内田

和人

中澤

和子

宗像

孝司

Yoshitomo KARAKI
Takako KONOIKE
Kazuyuki MATSUBAYASHI
Kazuhito UCHIDA
Kazuko NAKAZAWA
Kouji MUNAKATA* 新物質科学研究部門と併任 /concurrent with Division of New Materials Science

Cubic anvil high pressure apparatus.
Cryostat for experiment in multiple
extreme condition of at low temperature, high magnetic filed andhigh pressure.

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

極限環境物性研究部門

極限環境物性研究部門

Division of Physics in Extreme Conditions
http://kubota.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Physics in Extreme Conditions
http://osada.issp.u-tokyo.ac.jp/

久保田研究室久保田実

Minoru KUBOTA

Kubota Group

准教授

Associate Professor

固体 4He の量子渦液体状態と超流動固体状態転移、超柄木良友

Yoshitomo KARAKI

助教

Research Associate

Discoveries of vortex fluid state and its transition into supersolid state in hcp 4He, and Physics at ULT: Kubota group at
ISSP conducts fundamental studies on Physics at Ultra lowtemperatures(ULT). Study of superfluidity (SF) and Quantizedvortex science under rotation up to the world highest speed
below 1K is one of the major topics studied. They study also
peculiar features significant at ultra low temperatures as cooperative phenomena of nuclear spins and electronic counterpart insolids, realization of ideal low D systems and so on.
Superfluidity is now seen in dilute gases (Bose Einstein
Condensation, BEC), in Quantum liquids, and very recently
also in a Quantum solid, solid 4He. Superfluidity is a Quantum
phenomenon of macroscopic scales. The phenomenon of Non
Classical Rotational Inertia (NCRI), where some mass of thematter does not rotate with its rotating container, has long beenthought to be peculiar to superfluid sates of certain liquids andgases(BEC/BCS), but recently it is observed also in bulk solid
4
He. Solid crystals have regular lattice ordering in real space.
In addition superfluidity has an order in the momentum space
simultaneously. Actually Kubota group has discovered quantum
vortex states in solid 4He. They found a vortex fluid state anddiscovered its transition to a real 3D supersolid state in solid
4
He. They found evidencies of vortex lines under rotation as
well. The group cooperates with many groups of national andinternational teams for these activities.

低温基礎研究 : 久保田研究室では、超低温且つ独自開発した技術で世界最高速の回転状態での超流動 ( 超伝導 ) と量子渦科学の基礎研究を行っている。また、固体中の核
スピンと電子磁性の関わり、理想的低次元系の研究等など超低温で起こる特有の現象を研究している。
超流動現象は今や、希薄な気体 (BEC)、量子液体ばかりでなく、固体ヘリウム等の量子固体においても現実の現象として観測される様になった。固体超流動は結晶格子の規則性と超流動の運動量空間での秩序とが共存するという量子力学の世界特有の現象である。1960 年代から理論的にその可能性が議論されて来たが、未だ様々な議論が戦わされている。超流動とは、私たちが目で見る事の出来る巨視的な大きさの系で実現している量子現象である。超流動状態では「非古典的回転角運動量」を持つ。
これはミクロな原子の中で電子が原子核の周りを旋回す
るのと同様に、減衰する事のない量子化した流れを、目に見えるサイズで持続する事を意味している。久保田研
では世界で初めて固体ヘリ
ウム 4 中の量子渦液体状態

長田研究室

長田

俊人

Toshihito OSADA

Osada Group

准教授

Associate Professor

低次元・ナノ構造電子系の強磁場伝導物性。微小な空

鴻池
助教

Research Associate

Transport study of low-dimensional or nano-structure
electron systems under high magnetic fields: To search for new
phenomena in electron systems with small spatial structures,to clarify their mechanisms, and to control them for application. We have a great interest in quantum effects, topologicaleffects, or many-body effects relating to commensurability
among electron orbital motions, vortices (magnetic flux), andspatial structures (topology). The present targets are low-dimensional conducting crystals (ultra-thin film graphite, TMTSF
and BEDT-TTF families of organic conductors), and artificial
semiconductor/superconductor micro-structures fabricated byadvanced processing techniques like MBE or EB. We flexibly
explore new transport phenomena and electronic states byelectric, magnetic, and thermal measurements using precise
field rotation, miniature pulse magnet, MEMS probes, etc. undermagnetic fields and low temperatures.

間構造を持つ電子系が、磁場中で示す新現象の探索・解
明と制御・応用に関する研究を行う。特に電子軌道運動・
磁束（電子渦）・系の空間構造（トポロジー）の整合性に絡んだ量子効果・幾何効果・多体効果に興味がある。
現在の研究対象は超薄膜グラファイト（グラフェン）やTMTSF 系・BEDT-TTF 系有機導体などの低次元導電性
結晶、分子線エピタキシー・電子線リソグラフィー等のプロセス技術を用いて作製した半導体・超伝導体人工ナノ構造などである。全磁場方位依存性の精密計測、小型
パルス磁石による強磁場計測、マイクロマシン素子による微細計測など、低温強磁場下の電気的・磁気的・熱的測定により新しい伝導現象や電子状態に関する研究を機動的に行っている。

有 機 伝 導 体 α-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4 の電荷密度波相における層間磁気抵抗の全磁場方位依存性の 2 階微分パターン。電荷密度波相の電子状態を反映した各種の角度効
果パターンが見える。

Second derivative pattern of interlayer
magnetoresistance in the CDW phaseof an organic conductor α-(BEDTTTF) 2 KHg(SCN) 4 scanned over thewhole magnetic field orientation. Thereexist various angular effect patterns
reflecting the electronic structure of the
CDW phase.

を見出し、また、そこから巨視的な相関を持った本当の固体超流動状態への相転移を観測し、量子渦糸侵入の観測を行なっている。これら超流動現象の基礎研究

半導体超格子の層間磁気抵抗の磁場方位依存性。(a) コヒーレントな層間結合を持つ場合（層間トンネル頻度が散乱頻度より高い場合）。(b) インコヒーレントな層間結合を持つ場合。
層状物質の層間磁気抵抗の角度依存性の違いを層間コヒーレンスに関連付けた実験である。

には、電荷を持たない超流動体に制御した量子渦糸を生成させるため写真の様な世界に例のない超低温回転冷凍機を用いている。
a)

b)

c)

a) 毎秒１回転迄の超低温回転冷凍機、及び b) 毎秒６回転の高速回転稀釈冷凍機。どちらも世界最高の性能を誇る。c) 超流動固体状態超流動密度 ρss = Δ NLRShys（緑点）と量子渦状態の非線形
回転感応率 NLRS（青点）の温度依存性。

a) ISSP Ultra low temperature rotating cryostat and b) ISSP High Speed (up to 6
rev/sec) rotating dilution cryostat. Both of them enjoy the world record high speed.
c) Supersolid density ρss=ΔNLRShys (green dots) of the supersolid state and nonlinear
rotational susceptibility (NLRS) (blue dots) of the vortex fluid state in hcp 4He at 49 bar.

貴子

Takako KONOIKE

Dependence of interlayer magnetoresistance on magnetic field orientations insemiconductor superlattices. (a)Case of coherent interlayer coupling (interlayer
tunneling occurs much frequently than scattering). (b)Case of incoherent interlayer
coupling. This experiment relates the angle-dependence of interlayer magnetoresistance to the coherence of interlayer coupling in layered conductors.

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   超薄膜グラファイトおよびゼロギャップ有機導体におけるディラック電子系の伝導物性Transport properties of Dirac electron system in ultra-thin graphite and organic zerogap conductors

1.   固体ヘリウム 4 の超流動固体と量子渦状態の基礎研究
Quantized vortex state in solid 4He and transition from vortex fluid to 3D supersolid state

2. 層状物質の角度依存層間磁気伝導と層間コヒーレンス
Interlayer coherence and angle-dependent magnetotransport in layered conductors

2. 超流動、超伝導と量子渦及び織目構造科学の基礎研究
Fundamental study of superfluidity, superconductivity and quantized vortices and textures

3. 低次元有機導体の磁場中電荷およびスピン密度波状態
Charge and spin density waves under magnetic fields in low-dimensional organic conductors

3. 新しい超流動と量子現象の探査と解明
Search for new superfluids and quantum phenomena
4. 超低温特有の現象の研究：原子核と電子の複合磁性、理想的低次元系の基礎研究
Unique phenomena at ultra low temperatures: Nuclear - electron cooperative phenomena, Magnetism of dual features, low D systems study: 3He, 4He monolayers

5. 電場磁場中ブロッホ電子系におけるカオスと電気伝導
Chaos and electron transport in Bloch electron systems under magnetic and electric fields

4. 多層量子ホール系のカイラル表面状態
Chiral surface state in multilayer quantum Hall systems

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

極限環境物性研究部門

極限環境物性研究部門

Division of Physics in Extreme Conditions
http://uwatoko.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Physics in Extreme Conditions

上床研究室

上床

美也

Yoshiya UWATOKO

Uwatoko Group

准教授

Associate Professor

物性物理の研究に於ける高圧力下物性測定は、数奇物

松林

和幸

Kazuyuki MATSUBAYASHI

助教

Research Associate

The group of the high pressure has been studying various
materials at low temperature, under high pressure and in thepresence of high magnetic fields. Nowadays, low temperatureand ultra-high pressure techniques have become popular as
an indispensable method for research in solid state physics.
Through these techniques, the study of strongly correlated
electron systems, which is one of the most important themes inmodern solid state physics, has been undertaken. The creationof such an experimental environment is not always easy andthe development of the techniques itself is often a challenging
attempt. Considering that many mysterious phenomena
observed in the strongly correlated electrons systems result fromthe electron-phonon and electron-electron interactions in asolid, we foresee the discovery of various unknown phenomena
under multi-extreme condition, since the degree of these interactions strongly depends on the inter-atomic distances and thedensity of electronic states.

性現象の起源解明、さらには新しい事象の発見につながる可能性を内在している魅力的な研究手段の一つである。
特に、低温物性を研究している研究者にとって極低温および強磁場と超高圧力を組み合わせた多重極限環境下での物性測定は、多くの情報をもたらす最良の環境であると考えられる。しかし、物性研究に求められている “ 精密さ ” を満足した多重極限下での物性測定を行う為には、
特に、超高圧力発生技術の遅れがその足枷となっている。
当研究室では、低温や高磁場と同様な手軽さで、静水圧性の良い超高圧力を発生することを目指し、超高圧力技術の開発そのものに挑戦的に取り組んでいる。独自に開発した圧力装置と極低温および定常強磁場を駆使し、高精度の物性研究を行っている。特に、格子、電荷、ス
ピン、軌道が複雑に絡み合いながら種々の相互作用が競

名嘉研究室

名嘉

節

Takashi NAKA

Naka Group

客員教授

Visiting Professor

磁性体を加圧して原子間の距離を縮めると、原子上にUsing a high-pressure technique, the volume and the corresponding properties of solids may be tuned, thereby inducing
transformations from one solid state to another, as in the case ofnonmagnetic-to-magnetic phase transitions and crystallographic
phase transitions. In rare-earth compounds, for example, thecompression of the crystal modifies the electronic state throughsingle-ion crystal-field and magnetoelastic interactions and/orinteratomic interactions, such as quadrupolar and a magnetic
couplings mediated by conduction band electrons.
In this respect, we have developed a magnetometer available under extreme conditions, down to 0.5 Kelvin, over 10
Tesla and 2 GPa as a cooperative work with ISSP. Previously, we
have developed successfully a magnetometer using the Faraday
method available up to 6 Tesla, 1.5 Kelvin and 1.8 GPa in NIMS.

局在した電子の持つ磁気モーメントは不安定になり、臨界圧力で磁化（磁気秩序）が消失すると考えられている。
臨界近傍は、実は物質の持つ個性（多様性）が最も顕著に現れる領域であり、絶縁体 - 金属転移や超伝導、重い電子状態などの出現が見出されている。このような圧力
誘起磁気転移を研究するために、我々のグループではこれまでに１０万気圧を超える高圧下で、低温（１．５ケル
ビン )、高磁場（６テスラ）の条件下で微弱な磁化の信号を検出できる装置を開発してきた。今回、物性研と共同でさらに低温（0.5 ケルビン以下）、高磁場（10 テスラ以上）の条件下で微弱な常磁性信号を定量的に検出できる装置の開発を進めている。

合している強相関電子系物質を主として研究を進めている。圧力下の電気抵抗、比熱、磁化、X 線回折、中性子回折などの測定方法を通して下記のテーマを研究している。

YbCo2Zn20 の高圧力下比熱測定の結果。高圧力下で磁気秩序が出現する。

Temperature dependence of the specific heat underpressure on YbCo2Zn20. When the pressure is raised
above a critical pressure, the system changes into an
magnetically ordered state.

研究テーマ Research Subjects
1.   多重極限下における精密物性測定手段の開発
Development of the physical property measurement systems under the multi-extreme conditions
2. 強相関系物質における圧力誘起相転移の物性研究
Study of the pressure induced phase transitions in strongly correlated electron systems
3. 多重極限環境下での新規物性現象の探索
Search for new physical phenomena under multi-extreme conditions

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

先端分光研究部門
Division of Advanced Spectroscopy

先端分光研究部門

Division of Advanced Spectroscopy
http://watanabe.issp.u-tokyo.ac.jp/

渡部研究室

渡部

先端分光部門では、X 線からテラヘルツにいたる幅広いエネルギー範囲において、新しい分光計測手法や先端的な光源を開発し、それらを用いた物性研究を行っている。柏キャンパスにおいては、大規模なクリーンルームと除振床を設置した先端分光実験棟を有し、極限的性能を持つレーザーの開発や、レーザーを用いた物性研究を行っている。また、シンクロトロン放射光を用いる実験は、フォトンファクトリー（筑波）、SPring-8（兵庫県）などに恒常的に装置を設置して行っている。
現在、主なテーマとして、・ 超短パルス高出力レーザーによる高光電場
下の物理と、アト秒パルス発生の研究
・ 超高速分光による波束ダイナミクスと光誘起相転移の研究・ 超微細低しきい値量子細線半導体レーザーの開発と顕微分光、ホタル生物発光の研究
・ 高分解能光電子分光、時間分解光電子分光、
顕微光電子分光を用いた固体の電子状態の研究
・ X 線光学、X 線回折・散乱を利用した表面・界面・ナノ構造の研究
・ 新型レーザーと超精密レーザー制御による新しい分光法の研究
・ 強レーザー場とコヒーレント軟Ｘ線による
アト秒分光・イメージングの研究などを推進している。

Light is a versatile tool for investigation of thematerials such as semiconductors, metals, organicand biological materials as well as strongly-correlated
electron systems. Recent developments in lasers andelectron accelerators along with the novel measurement techniques have been providing us innovative
experimental tools.
Our division is responsible for the advanced
spectroscopy applied to material researches and also
the development of new coherent light sources basedon laser technology over a wide spectrum range from
X-ray to terahertz. Most of the research activities
on the development of new lasers with an extreme
performance and the application to material scienceare directed in a specially designed building with alarge clean room and an isolated floor in Kashiwa
Campus. The experiments utilizing the synchrotron
radiation are performed at beamlines in Photon
Factory (Tsukuba) and SPring-8 (Hyogo).
The main current subjects are as follows:• Physics under ultra-high optical field andattosecond pulse generation.
• Ultrafast dynamics of wave-packets and photoinduced phase transitions.
• Ultra-thin low-threshold quantum-wire lasers, andfirefly bioluminescence.
• Study on ultra-high resolution photoemission andtime-resolved photoemission.
• Study of X-ray optics, surfaces, interfaces andnano-materials by X-ray scattering/diffraction.
• Laser development and precise control fornext-generation spectroscopy• Attosecond spectroscopy and imaging using strong
laser fields and coherent soft x-ray pulses

俊太郎

Shuntaro WATANABE

Watanabe Group教授

Professor

超短パルス ( サブ 10 フェムト秒 ) 高出力 (20 TW 級 )足立俊輔

Shunsuke ADACHI

助教

Research Associate

Development of ultrashort high-power lasers and its application to multiphoton processes such as ionization and high-orderharmonic generation is being performed. Coherent XUVand soft X-ray radiation by high-order harmonics is used for
nonlinear, time-resolved spectroscopy.
The wavelength of harmonics reaches down to the water
window (4.4 nm) and the pulse width is as short as femtoseconds (10-15 s). The peak brightness is much higher than that ofsynchrotron radiation.
Based on this advantage, two-photon above threshold ionization in rare gases has been observed for the first time in the
XUV region (25-28 eV). In addition, attosecond pulses (860as) have been generated by using the 9th harmonic of a ultrashort (~8 fs), blue (400 nm) laser and the pulse shape and phasewere determined uniquely by frequency-resolved optical gating(FROG) using two-photon above-threshold ionization. This will
open the door to nonlinear, time-resolved spectroscopy in the
XUV and soft X-ray regions.

高繰り返し (5 kHz) レーザーの開発とそれを用いた超高光電場 ( 原子内電場の 100 倍 ) と物質の相互作用の研究を行っている。特に、高次高調波を用いたコヒーレント
XUV、
軟 X 線の発生とそれを用いた固体分光の研究を行っている。
高次高調波の次数は 300 次以上に達し、その波長は水の窓 (4.4 nm) に至る。しかも放射光と異なり、超短パル
スでコヒーレントな光源である。この性質を利用し、軟X 線領域のフェムト秒非線形分光、時間分解分光の研究を展開している。
最近 XUV 域 ( 光子エネルギー 25-28 eV) において希ガスの２光子超閾イオン化を初めて観測した。超短パルス(8 fs) ブルーレーザー (400 nm) の９次高調波により 860
アト秒のパルス ( アト秒：10-18 秒 ) を発生し､ ２光子超閾イオン化を用いた周波数分解光ゲート法 (FROG) により、波形と位相を同時に決定することに成功した。これは XUV 域の非線形・時間分解分光への重要な一歩である。

周波数分解光ゲート（FROG）法によるアト秒パルスの測定

Attosecond pulse measurement by frequency-resolved optical gating.
教

授Professor

渡部俊太郎

Shuntaro WATANABE

教

授

末元

教

授

辛

教

授

高橋

准教授

教

Research Associate

馬場基芳Motoyoshi BABA

助

教

中嶋

誠

助

教

石坂

香子

敏男

助

教

足立

俊輔

秋山

英文

助

教

白澤

徹郎

准教授

小林

洋平

助

教

望月

敏光

特任講師

板谷

治郎

技術専門職員

金井輝人

教授（客員）

横谷尚睦

技術専門職員橋本

光博

Professor
Professor
Professor
Associate Professor
Associate Professor
Project Assistant Professor
Visiting Professor

徹助

Tohru SUEMOTO

埴Shik SHIN
Toshio TAKAHASHI
Hidefumi AKIYAMA
Yohei KOBAYASHIJiro ITATANI

Takayoshi YOKOYA

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

Makoto NAKAJIMA
Kyoko ISHIZAKA
Shunsuke ADACHI
Tetsuroh SHIRASAWA
Toshimitsu MOCHIZUKI
Teruto KANAI

Mitsuhiro HASHIMOTO

2 分割した高調波 (28 eV) の遅延を変えて得られる 2 光子超閾イ
オン化の電子スペクトル。10 階調の等高線で表してある。

左図から再生したアト秒パルスの波形 ( 青 ) と位相 ( 赤 )。破線はフーリエー
限界パルス。

Electron spectra of two-photon above-threshold ionization
versus optical decay between two harmonic replicas (28 eV).
The map was expressed by contours with 10 steps.

Pulse shape (blue) and phase (red) retrieved from left figure. The
dashed line corresponds to the Fourier transform-limited pulse.

研究テーマ Research Subjects
1.   超短パルス高出力レーザーの開発
Development of ultrashort, high-power lasers
2. 多光子過程（高次高調波、多光子イオン化）の研究
Research on high-order harmonics and multiphoton ionization
3. XUV、軟 X 線領域のフェムト秒非線形・時間分解分光
Nonlinear, femtosecond spectroscopy in the XUV and soft X-ray regions
4. XUV、軟 X 線アト秒パルスの発生
Attosecond pulse generation in the XUV and Soft X-ray regions

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

先端分光研究部門

先端分光研究部門

Division of Advanced Spectroscopy
http://suemoto.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Advanced Spectroscopy
http://shin.issp.u-tokyo.ac.jp/

末元研究室

末元

徹

Tohru SUEMOTO

Suemoto Group教授

Professor

光は強力な物性研究手段であるが、中でもパルスレー

中嶋誠

Makoto NAKAJIMA

助教

Research Associate

馬場基芳Motoyoshi BABA

助教

Research Associate

Optical spectroscopy provides versatile tools for solid state
research. Among them, the methods based on pulsed lasers areindispensable for investigation of ultrafast phenomena in solids.
While, the ultrafast technique has been developed mainlyin the visible and near infrared region, the spectral range is
growing to long wavelength (mid infrared, terahertz) andshort wavelength (EUV and soft X-ray), recently. Our group is
engaged in investigation of excited states and their dynamics invarious materials i.e., inorganic oxides, organic complexes andbio-molecules, taking full advantage of the pulsed light sourcesfrom visible to terahertz region.
For this purpose, we prepared various tunable light sources
and measurement environment which allow us to study transmission, reflection, luminescence and Raman scattering withhigh time resolution and accuracy down to low temperature.
Our main interest is in the dynamics of electron-lattice relaxation, and photoinduced phase transitions.
Wavepacket dynamics of the atoms in solids is investigated byluminescence up-conversion method and the time developmentof the wavepacket shape and splitting phenomena are observed.
Terahertz pump-and-probe method is developed and applied
to photoinduced insulator-metal transitions and other photoinduced phenomena to study their dynamical behavior.

ザー光源を用いた分光法は、固体における非常に高速の現象を研究するために必須である。可視から近赤外領域
で発展した超高速技術は、中赤外やテラヘルツの長波長領域、紫外や軟 X 線といった短波長領域へと拡張が進んでいる。当研究室では、可視からテラヘルツにいたる波
長領域で各種の短パルス光源を使いこなし、無機酸化物、有機錯体から生体分子にいたる幅広い物質群において、励起状態およびそのダイナミクスを研究している。この目的を達成するために、物質にあわせた波長可変の光源を用意し、吸収、反射、発光、ラマン散乱など各種の測定を高時間分解能で極低温まで精度よくかつ、効率的に行えるように整備を進めてきた。
現在、電子格子緩和、光誘起相転移など興味ある現象
をダイナミクスの視点から研究している。和周波ゲートによる発光の時間分解により、原子の波束形状の時間発
展、分裂現象などを超高速で追跡している。また、テラヘルツ電磁波をプローブとして用いたポンプ・プローブ
時間分解分光法の開発を進め、光誘起絶縁体金属転移など光誘起現象のダイナミクスの研究を行っている。

辛研究室

辛

埴

Shik SHIN

Shin Group教授

Professor

紫外光から軟Ｘ線レーザーの特長を利用した光電子分

石坂助教

Research Associate

We are developing laser-photoemission spectroscopy in orderto know the electronic structure of the materials, using vacuumultra-violet light and soft x-ray. Photoelectron can measure thewhole information of the electrons in solids, such as energy,
momentum, time, space and spin.
Ultra-high resolution laser-photoemission spectroscopy
has been developed and we obtained the resolution of about
ΔE=150μeV. This is the highest resolution of the world in thephotoemission spectroscopy. Ultra-high resolution photoemission spectroscopy is closely related with the transport properties of the solids. We can discuss electron-phonon or -magnon
interaction in solids. We observed superconducting gaps andpseudo-gaps of the strongly correlated materials in momentum
space. We are also developing the new time-resolved photoemission spectroscopy in order to know the photo-induced
phenomena in superconductors, transition metal compounds,
organic materials, and semiconductors. Furthermore, we are
now developing photoelectron microscope in order to know
the nano electronic structure in solids. Our aim is to have thenanometer size microscopy of electronic states.

光を開発しながら物性研究を行うことに力を入れている。
光電子分光は固体電子が持つエネルギー、運動量、時間、場所、スピンの全ての情報を知ることのできる実験方法である。
レーザーの持つ単色性を利用して新たに開発されたレーザー光電子分光は 150μeV のエネルギー分解能を有し、世界最高である。超伝導体や強相関物質のギャップ
や擬ギャップ等を観測し、輸送現象に直接関係した電子状態を運動量空間で知ることができる。また、固体中のフォノンやマグノン等の固体中の素励起との結合を知ることもできる。一方、レーザーのパルス的時間特性を利用してフェムト秒領域の時間分解光電子分光法を行っている。超伝導体、遷移金属化合物、有機物、半導体などの光誘起現象を研究している。一方、レーザーの持つ大強度や微小スポットサイズを利用してナノ構造の電子状態を知る顕微光電子分光を行っている。ＳＴＭにせまる
ようなナノメートル領域の空間分解能を目指している。

光電子分光で観測した１次元有機伝
導 体 TTF-TCNQ の フ ェ ル ミ 面 の 温
度変化

Temperature dependence of the
Fermi surface of the one-dimensional organic conductor TTFTCNQ(a) 擬１次元白金錯体（Pt-Br 系 ) における自己束縛励起子発光の時間応答から得られた波束のムービー。Q は原子の変位に相当しており、波束が周期 300fs で減衰振動を行っている様子がわかる。(b) 発光の時間波形の解析から復元した波束のリサージュ運動。赤い等高線で示された 2 次元的なポテンシャル面上を運動する波束の軌跡が緑の曲線で示されている。(c) フェムト秒時間分解発光測定装置の中心部分。

(a) Movie of the wavepacket taken for the self-trapped excitons in quasione-dimensional Pt complex (Pt-Br) by means of time-resolved luminescence. Q is the deviation of the atoms from the equilibrium position. The
damped wavepacket oscillation with a period of 300 fs is clearly seen. (b)Lissajous motion of the wavepaket retrieved from the time-dependent luminescence data. The contour of the 2D potential surface and the trajectory of
the wavepacket are shown by red and green curves, respectively. (c) central
part of the femotosecond luminescence measurement optics.

香子

Kyoko ISHIZAKA

世界最高のエネルギー分解能を持つ
極超高分解能光電子分光装置

The experimental system for thelaser-photoemission spectroscopythat has the highest resolution of
the world

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   超高速発光分光による波束運動の実時間観測とアトミック ･ ムービーAtomic movie based on ultrafast luminescence spectroscopy

1.   軟Ｘ線レーザー極超高分解能光電子分光による超伝導体、低次元物質、新物質等の電子状態の研究
Ultra-high resolution laser-photoemission study on the superconductors and the low dimensional materials

2. 時間分解赤外・テラヘルツ分光法による光誘起相転移のダイナミクス
Dynamics of photoinduced phase transitions by time-resolved infrared and terahertz spectroscopy

2. 軟Ｘ線レーザー時間分解光電子分光による光誘起現象の研究
Time-resolved laser-photoemission study on the photo-induced phenomena

3. 生体高分子における超高速電子緩和
Ultrafast electronic relaxation process in bio-molecules

3. 軟Ｘ線レーザー光電子顕微鏡によるナノ構造の電子状態の研究
Laser photoelectron microscopy on electronic states of nanomaterials

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

先端分光研究部門

先端分光研究部門

Division of Advanced Spectroscopy
http://ttaka.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Advanced Spectroscopy
http://aki.issp.u-tokyo.ac.jp/

高橋研究室

高橋

敏男

Toshio TAKAHASHI

Takahashi Group教授

Professor

Ｘ線などの回折・散乱の基礎研究とその応用。とくに、Ｘ線
や電子線の干渉現象を利用して、結晶の表面や界面の構造、ナノ構造などを解明する方法の開発を行い、その結果を利用して興味ある試料について新しい知見を得ている。
たとえば、表面Ｘ線回折法やＬＥＥＤを利用して半導体表面
上の金属２次元周期構造や１次元鎖状構造の解析、および、それらの相転移現象の研究を行っている。また、最近、低温にす
るとこれまで知られていなかった長周期構造が出現することが白澤徹郎

Tetsuroh SHIRASAWA

助教

Research Associate

Fundamental studies on X-ray, neutron, and electron
diffraction, in particular intended for the development of
new methods to solve the structure of surfaces, interfaces
and nano structures by using interference phenomena.
For instance, we have been studying the surface structure and phase transition of metals on semiconductor
systems using synchrotron X-ray diffraction and LEED.
We have been also developing new methods to solve thephase problem in surface X-ray diffraction.

秋山研究室

秋山

准教授

Associate Professor

サイズや形に依存して変化する量子力学的な物性の光た量子ナノ構造とそれを用いた半導体レーザーについて、
レーザー分光と顕微分光を主として用いた研究を行っている。
GaAs 薄膜量子井戸構造をＴ型につないだような量子構
造では、Ｔ型の交点が量子細線として働く。現在、この手法を用いて世界一細くかつ均一な量子細線半導体レーザーを作り、低しきい値電流などの優れた性能を検証し究も行っている。他方、Si 基板上に高品質の Fe や Mn の超薄膜ようと研究を進めている。そこで出会う実験事実や問題が作製できるようになったが構造は未知であり、それらの構造

点新発見などは、1 次元物性、電子正孔系多体問題、レーをＸ線 CTR 散乱を利用して決定を試みている。

ザー、結晶成長、物質科学、半導体デバイスなど様々な

一方、位相問題に関する研究も進めている。回折散乱の実験分野に関わる物理研究の題材を提供してくれる。FET（電では、観測されるのは散乱波の振幅ではなく強度である。この界効果トランジスタ）型のドープ細線構造も実現し、一ため、散乱波が本来もっていた位相情報が消えてしまうという次元多体電子系の光学物理も調べている。

位相問題が発生する。この位相問題は、結晶の構造解析では直上記の研究のため、微細なナノ構造の発光を高感度に接法などによりかなり解決しているが、表面や界面ではまだ研検出する技術、絶対量を定量計測する技術、ナノ構造のSiC(0001) 表面上に成長した結晶性 SiON 絶縁膜。左図は X 線
回折によって決定した界面構造。右図は軟 X 線吸収・発光分光によって得られた原子層分解のエネルギーバンドプロファイル。

他方、Ｘ線レーザの開発とともに今後の発展が期待される非線形光学現象の研究を進めている。

The crystalline SiON layer epitaxially grown on the
SiC(0001) surface. Left figure shows the structure model
determined by XRD analysis. Right figure shows the layerresolved energy band profiles obtained by X-ray absorption/emission spectroscopy measurements.

望月

敏光

Toshimitsu MOCHIZUKI

助教

Research Associate

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

学的な理解と制御を目的に、半導体量子細線を中心としいくつかの興味ある系で報告されており、その相転移現象の研究が進んでいない。

英文

Hidefumi AKIYAMA

Akiyama Group

透過吸収を計測する技術、顕微分光や画像計測の技術、ソリッドイマージョン顕微技術などを開発している。最近は、それらの技術をもちいて、ホタルやクラゲやウミホタルの生物発光やルミノール化学発光などの研究を、生物学の専門家や民間会社と共同で進めている。

単一 T 型量子細線の透過吸収スペクトルSi(111)-5×2-Au 表面のパターソン図。微小角入射Ｘ線回折法により観測された非整数次反射の積分回折強度より計算された。これまでに提唱されているモデルを多少修正した結果が得られた。A,B,Dの矢印は、Au の原子間ベクトルに対応する。

Patterson map calculated from integrated intensities observed
for the Si(111)-5×2-Au surface. The arrows indicated by A,B
and D correspond to the interatomic vectors between two Au
atoms on the surface.

Transmission/absorption
spectrum of a T-shaped
single quantum wire.

ホタル ( 有馬温泉、日本 ) とウミホタル ( 横須賀、日本 )。

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

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   回折散乱法を利用した結晶表面・界面構造、ナノ構造の解析と相転移現象
Studies on surfaces, interfaces and nano-structures by diffraction/scattering

1.   電流注入及び光励起型の超微細低しきい値量子細線レーザーの作製と顕微分光
Ultra-thin low-threshold high-quality semiconductor quantum-wire lasers and their micro-spectroscopy and imaging

2. 表面界面などの構造評価法の開発
Development of new methods to study the surfaces and interfaces

2. 1 次元高密度電子正孔系および電子系の光学応答と多体相互作用効果
Optical physics and many-body physics of dense electron-hole or electron systems in 1D

3. Ｘ線領域における非線形光学など新しい光学分野の開拓
Optical phenomena such as nonlinear optics in X-ray wavelength region

3. 半導体量子構造およびデバイスの作製、高品質化、構造評価、顕微分光計測、画像計測
Material physics and development of high-quality semiconductor nano-structures via microscopy

4. Ｘ線回折物理、Ｘ線・中性子光学、干渉計
X-ray diffraction physics, X-ray and neutron optics, and X-ray interferometry

4. ホタル・クラゲ・ウミホタルなどの生物発光と生物化学発光計測標準
Bioluminescence of firefly, jelly fish, sea firefly, etc. and bio/chemiluminescence measurement standards

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

先端分光研究部門

先端分光研究部門

Division of Advanced Spectroscopy
http://yohei.issp.u-tokyo.ac.jp/

Division of Advanced Spectroscopy
http://itatani.issp.u-tokyo.ac.jp/

小林研究室

小林

洋平

Yohei KOBAYASHI

Kobayashi Group

准教授

Associate Professor

先端レーザー光源開発及びこれを用いた応用研究を

We have been studied about advanced laser technology andits applications, such as sub 6-fs Ti:sapphire laser oscillator that
produces an octave-spanning spectrum.
The technologies of an ultrashort pulse generation and an
ultra-narrow linewidth laser were developed independently.
However, the combination of these two technologies realized
brand-new research area recently. Precisely-controlled femtosecond laser can be regarded as many cw lasers. This technology
can be applied for the attosecond physics in the time domain,and for the precision spectroscopy in the frequency domain.
It is applied for the optical atomic clock through the opticalfrequency comb. One key word for this research area is thehigh-repetition rate, high-intensity laser. High power fiber laser
system is one of the most promising candidates for this study.
The combination between the precision spectroscopy in solidstate or gases and the high-field physics will be the main interestin our lab.

行っている。これまでサブ６ｆｓオクターブバンドチタ
ンサファイアレーザーなど数多くのレーザーの研究開発、
およびそれらの超精密制御を行ってきた。
高強度物理や超高速分光に用いられる超短パルスレー
ザーと、光原子時計など超精密分光に用いられるレーザーとは一見対極にあるが、近年これらの技術が融合し新しい分野が開けつつある。図に示すような超広帯域のレー
ザースペクトルに含まれる縦モードを精密にコントロー
ルすることにより無数のｃｗレーザーをフェムト秒レー
ザー一つに置き換えることが出来るのである。この技術
は時間の極限ではアト秒物理等の発展に寄与し、周波数の極限では超精密な時計の研究等に貢献している。これ
らを結びつけるキーワードの一つは高繰り返し高強度レーザーであり、ファイバーレーザーを中心とした新た

板谷研究室

板谷

治郎

Jiro ITATANI

Itatani Group

特任講師

Project Assistant Professor

短波長域での超高速光科学の創成を目指して、先端的We study ultrafast phenomena in strong optical fields using
high-peak-power ultrashort-pulse lasers, aiming to establish
ultrafast optical sciences in short wavelength (extreme ultraviolet to soft x-ray). In particular we focus on the generation andapplication of high harmonics that are produced by atoms or
molecules exposed to intense laser fields. Following are the main
research topics:
Attosecond physics -- high harmonic generation is based on
the coherent interaction between strong laser fields and atoms(or molecules). It is a promising route to produce attosecond
optical pulses. We study the fundamental process of HHG for
producing, controlling, and measuring attosecond pulses, which
will become the foundation of attosecond spectroscopy.
Molecular Dynamic Imaging -- high harmonics are temporally and spatially coherent light. Furthermore, their generation
processes contain coherent interactions between strong laser
fields and electrons. We study how these coherences can be
exploited for imaging molecular orbitals of gas-phase moleculesand scattering imaging of nanostructures in solids.

な高強度超短パルスレーザーの開発と、それを用いた強レーザー場中の超高速現象に関する研究を行っている。
特に、強レーザー場中の原子や分子から発生する「高次高調波」と呼ばれるコヒーレント短波長光の発生と応用に関する実験的研究を行っている。現在、以下に述べる
二つの研究分野を推進している。
アト秒物理学の開拓 -- 高次高調波は原子や分子が強レーザー場中でイオン化する際に発生するコヒーレント
な短波長光であり、アト秒領域の極短パルスを発生するための手法として期待されている。本研究室では、強レーザー場中での原子分子の量子力学的な振る舞いを理解し制御することによって、アト秒領域の短波長光を発生し、それを利用した原子分子や凝縮系の電子状態の超高速分光の確立を目指している。

な展開が期待される。本研究室では超短パルス新光源を分子動画 -- 高次高調波は時間的・空間的なコヒーレン

ベースに物質科学や原子分子分光などと、精密 - 高強度

トな光であり、その発生機構には光電場に対する電子の物理とを組み合わせた研究を進めていく。

コヒーレントな応答が埋め込まれている。本研究室では、これらの光や電子の高度なコヒーレンスを利用した新しい計測手法に関する研究を行っている。特に、気相分子の電子状態の超高速イメージング手法と凝縮系の時分割
散乱イメージングを目指している。

強レーザー場中の原子からの高次高調波発生の概念図。連続準位中の電子波束と束縛状態の電子の波動関数の干渉によって振動する双極子が誘起され、アト秒の光が放射される。

オクターブバンドチタンサファイアレーザーのスペクトル。レーザーの出力を回折格子で分光したもの。繰り返し１GH ｚ、パルス幅は 5.6 fs。

Illustration of the elementary process of high harmonic
generation. Electron wavepackets in the continuum
interfere with the bound-state electrons to induce oscillating dipoles that emit high harmonic photons.

Spectrum of the octave-spanning Ti:sapphire laser oscillator. The
repetition frequency is 1 GHz, and the pulse duration is 5.6 fs.

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   超短パルスレーザーシステムの研究開発及びレーザーの超精密制御
Development and precise control of ultrashort pulse laser system

1.   高強度超短パルスレーザー光源の開発
Development of intense ultrafast lasers

2. 高繰り返し－高強度物理
High-rep rate, high-field physics

2. 高次高調波によるアト秒コヒーレント短波長光の発生と制御
Generation and control of attosecond short-wavelength light via high harmonics

3. 精密分光
Precision spectroscopy

3. 高次高調波を用いた超高速イメージング技術の開発
Novel molecular dynamic imaging using high harmonics

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

軌道放射物性研究施設

先端分光研究部門

Division of Advanced Spectroscopy

Synchrotron Radiation Laboratory

横谷研究室

横谷

尚睦

Takayoshi YOKOYA

Yokoya Group

客員教授

Visiting Professor

高エネルギー加速器から放射される極紫外か
超高分解能レーザー光電子分光を f 電子系超伝導体にWe study the mechanism of low temperature phase transitions (magnetic transitions, superconducting transitions, and soon) of f electron superconductors by using ultrahigh-resolution
laser photoemission spectroscopy.
Variety of physical properties of solids is intimately related
to the distributions of energy and momentum of electrons(electronic structure) near the Fermi level. Photoemission
spectroscopy is a unique experimental technique to directly
observe temperature dependent electronic structure of a solid.
By using laser photoemission spectroscopy with very highenergy resolution, high cooling power, and high bulk sensitivity, we observe bulk electronic structure of URu2Si2 acrossthe hidden order transition, which has been difficult to study
by using conventional photoemission spectroscopy, in order tounderstand its mechanism.

適用することにより、磁性転移や超伝導転移等によるエ
ネルギーギャップ構造を直接的に観測し、転移のメカニ
ズムを研究する。
固体物質の示す様々な性質（物性）は、固体内で最高エネルギーを持つ電子のエネルギーおよび運動量分布（電子構造）と密接に関連している。光電子分光は、温度に依存した固体内電子の電子構造を直接的に観測できる唯一の実験手法である。我々は、極めて高いエネルギー分
解能と冷却能力、バルク敏感性を兼ね備えたレーザー光
電子分光により、従来の光電子分光装置では難しかった
URu2Si2 の隠れた秩序転移に伴う電子状態変化を高い精度かつ高い信頼性で観測し、相転移のメカニズムを明らかにする。

ら軟Ｘ線領域の光（放射光）は、物質の性質（電子状態）を調べるうえで重要な役割を果たしている。とくに最近は、アンジュレータなどの輝度の高い放射光を利用した極紫外・軟Ｘ線領域の吸収、光電子分光、発光分光などの実験によって物質の機能発現のしくみが微視的に解明され、放射光は物質科学の発展に不可欠なプローブとなっている。本施設の測定系グループは、高エネルギー加速器研究機構（KEK）内に分室を設置してフォトンファクトリー・リング（KEK-PF）に設置した３つの実験ステーションを全国共同利用実験に提供するとともに、放射光を利用する先端的物性研究や新しい実験技術の開発・研究を行っている。また、加速器グループは、先端的放射光源および将来の放射光源に関する技
術開発と加速器物理研究を行っている。本施設
では、スプリングエイトに世界最高性能の軟Ｘ
線アンジュレータ、ビ−ムライン分光光学系を建設・整備しており、時間分解分光実験や軟Ｘ
線発光分光実験などによる最先端の物質科学研

Synchrotron radiation from insertion devices
provides researchers with a powerful probe, easily
tunable over an extreme wide range of energy andwavelength to understand the complex world of
atoms, molecules and solid states. The Synchrotron
Radiation Laboratory (SRL) has a branch laboratory
in the High Energy Accelerator Research Organization(KEK) at Tsukuba. The branch laboratory maintains
an undulator called Revolver, two beamlines andthree experimental stations, which are installed in
the Photon Factory (PF) and fully opened to outsideusers. The in-house staffs of SRL not only serve theoutside users with technical support and advices, butalso carry out their own research works on advanced
solid state spectroscopy as well as instrumentation.
The accelerator group is studying accelerator physics
and developing the accelerator related technology foradvanced and future synchrotron light sources. The
members of SRL have been playing an essential role in
the new beamline project of the University of Tokyo.
They are constructing a new undulator in soft X-ray
region and promoting new research plans by meansof time-resolved spectroscopy, soft X-ray emission
spectroscopy, etc.

究を推進している。

柿崎

明人

助

教

藤澤

正美

准教授

中村

典雄

助

教

髙木

宏之

准教授

松田

巌

技術専門職員

福島

昭子

教

近藤

寛

技術専門職員澁谷孝

技術専門職員

原沢あゆみ

技術専門職員篠江

憲治

技術専門職員工藤博文

技  術  職  員

伊藤

功

教

授（施設長）

Professor (Director)

Associate Professor
Associate Professor

授（客員）Visiting Professor

Akito KAKIZAKI
Norio NAKAMURA
Iwao MATSUDA
Hiroshi KONDOH

Research Associate
Research Associate
Technical Associate
Technical Associate

Technical Associate
Technical Associate
Technical Associate
Technical Associate

Masami FUJISAWA
Hiroyuki TAKAKI
Akiko FUKUSHIMA
Takashi SHIBUYA

Ayumi HARASAWA
Kenji SHINOE

Hirofumi KUDO
Isao ITO

56

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

軌道放射物性研究施設

Synchrotron Radiation Laboratory
柿崎研究室
http://kakizaki.issp.u-tokyo.ac.jp/

測定系グループ

柿崎

松田巌研究室
http://imatsuda.issp.u-tokyo.ac.jp/

Solid State Spectroscopy Group明人

松田

Akito KAKIZAKI

教授

准教授

Professor

測定系グループは２つの研究室（柿崎研究室、松田研

The solid state spectroscopy group consists of two laboratories, the members of which are promoting advanced solid state
spectroscopy using synchrotron radiation in soft X-ray andvacuum ultraviolet region. They operate, maintain and improve
two undulator beamlines and three experimental stations at the
Photon Factory (KEK-PF); an angle-resolved photoelectron
spectrometer (BL-18A), a spin- and angle-resolved photoelectron spectrometer (BL-19A) and a soft X-ray emission
spectrometer (BL-19B). Furthermore, they make leading
researches on electronic and spin states in surface and ultrathin
film systems by themselves with these facilities.

究室）で構成され、高輝度放射光を利用する先端的物性研究や新しい実験技術の開発・研究を共同で行っている。
測定系グループでは、KEK-PF に設置した偏向電磁石からの放射光を使う角度分解光電子分光実験装置 (BL-18A)、
リボルバー型アンジュレータからの高輝度放射光を利用するスピン・角度分解光電子分光実験装置 (BL-19A) と軟
Ｘ線発光分光実験装置 (BL-19B) の 3 基の実験ステーショ
ンを維持管理して共同利用実験に提供している。また、それだけでなく各装置性能を向上させ、さらにこれらをまた本グループでは放射光 X 線と走査型トンネル顕微

巌

Iwao MATSUDA
Associate Professor

藤澤正美

Masami FUJISAWA

助教

Research Associate

Furthermore, they have actively worked on developing newexperiments for synchrotron radiation. By combining scanningtunneling microscope and synchrotron radiation X-ray spectroscopy, they have constructed a new chemical imaging method.
They also worked on ultrafast spectroscopy experiments througha combination of ultra short laser pulse and synchrotron radiation pulse.

鏡を組み合わせた新しい元素イメージング法や、放射光と超短パルスレーザーを組み合わせた超高速分光実験の立ち上げなどを行うなど、新しい放射光利用実験へも積極的に取り組んでる。

使って表面・超薄膜系における電子状態やスピン状態をテーマに先端的物性研究もおこなっている。ビームライ
ンの年間利用者数は 200 人を超えている。また、東京大学が SPring-8 に計画している軟Ｘ線領域の高輝度放射光
光源及びビームラインの分光光学系設計や建設の中心的な役割を担っている。
最近の主な技術開発はスピン分解光電子分光装置の高スピン効率化である。検出器として低速電子線のスピンに依存した回折現象を利用することで通常の Mott 検出器に較べて約 100 倍性能の高いスピン検出器を開発することができた。また、
BL-18A に高分解能電子分析器を回転・並進駆動機構も合わせて導入し、フェルミ面マッピング
BL-18A とエンドステーション。 ここで、真空紫外線から
軟 X 線放射光による高分解能フェルミマッピング、バンド
マッピング、波動関数の対称性決定などの実験を行うことができる。

や波動関数の対称性決定など多種多用な光電子分光測定ができるようにした。
主な研究テーマは、金属超薄膜の界面単原子層によるスピン及びフェルミ面トポロジーの変化である。金属超薄膜の厚さをフェルミ波長まで薄くすれば膜内に量子井BL-19A に設置された高効率スピン検出器 (VLEED)。高分解能電子分析器と組み合わせたことで、非常に高いエネルギー分解能でスピン分解光電子スペクトルの測定がでる。

戸状態が実現し、面直方向の状態は離散化し、面内方向は等方的２次元電子系を形成する。最近，薄膜 / 基板界A New Spin-polarized Photoemission Spectrometer with Very High Efficiency andEnergy Resolution for high-resolution spin-resolved photoemission spectroscopy

面単原子層に原子鎖列を導入すると膜内電子系は擬 1 次
元電子系を成すことを見出した。さらに、薄膜 / 真空界面単原子層として強い 2 次元 Rashba 系を用意すると、The beamline BL-18A and the experimental chamberequipped with high-resolution electron spectrometer.
Here, varieties of photoemission experiments, Fermi
surface mapping, band mapping, wave function-symmetry determining, are performed.

––

Ag(111) 単結晶超薄膜に Bi を吸着させて √ 3 × √ 3 表面超構造を作成した試料のフェルミ準位近傍の面内バンド分散。各膜厚は (a)2.6nm、(b)3.5 nm、(c) 5.2 nm。超薄膜の量子井戸状態の自由電子的な分散とラッシュバ効果によってスピン分裂した表面状態とが交差するところで、バンド分裂が生じている。

– –In-plane band dispersion near Fermi level of √ 3 × √ 3 surface superstructure prepared by
Bi deposition on Ag(111) ultrathin film at various thickness of (a)2.6nm, (b)3.5 nm, (c) 5.2
nm. Band splits are found at the crossing points of free-electron-like bands of quantumwell states in the films and spin-polarized bands of the Rashba effect at the surface.

研究テーマ Research Subjects
1.   スピン分解光電子分光および磁気円二色性実験による表面磁性の研究
Surface magnetism studied by spin-resolved photoemission and magnetic linear- and circular- dichroism
2. 光電子および逆光電子分光実験による金属および半導体表面・界面の電子状態の研究
Electronic structures of metal and semiconductor surfaces studied by means of photoelectron and inverse
photoelectron spectroscopy

波動関数の混成によって膜内電子系のスピン縮退が解けることが分かった。

3. 時間分解分光実験による表面スピンダイナミクスの研究
Electron spin dynamics by means of time-resolved spectroscopy
4. 光電子顕微鏡による微小試料、微小領域のイメ−ジングと電子状態の研究
Imaging of nano-structure materials by means of photoelectron emission microscope (PEEM)
5. 光電子分光と in situ 表面電気伝導測定による固体表面上低次元構造体内を流れる電子の輸送現象の研究
Electron transport through low-dimensional structures on solid surfaces studied by means of combination ofphotoemission spectroscopy and in situ surface conductivity measurements

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

軌道放射物性研究施設

軌道放射物性研究施設

Synchrotron Radiation Laboratory
http://nakamura.issp.u-tokyo.ac.jp/

Synchrotron Radiation Laboratory

加速器グループ

中村典雄

Norio NAKAMURA

Accelerator Physics Group

准教授

Associate Professor

我々のグループの研究テーマは、放射光源を中心とし髙木宏之

Hiroyuki TAKAKI

助教

Research Associate

Our research subjects are particle accelerators mainly usedas synchrotron radiation sources. We study beam physics inthese accelerators and develop advanced accelerator components, subsystems and technology. One of our recent activities is research of a next-generation light source based on anenergy recovery linac (ERL), which is expected to be superior inbrilliance, coherence and temporal characteristic to the existing
synchrotron light sources based on electron storage rings. We
are studying beam dynamics in ERLs and developing ERL
components such as a superconducting RF cavity and a fiber
laser for driving a photocathode gun in collaboration with someother SR facilities. We also developed a pulsed sextupole magnet
in collaboration with KEK-PF and successfully tested a new
injection scheme using it at the PF ring. Furthermore we areconstructing a polarization-controlled undulator for a materialscience beam line of the University of Tokyo at SPring-8 anddeveloping a phase shifter for fast helicity switching of theundulator radiation.

た粒子加速器である。我々はこれらの加速器におけるビーム物理を研究するとともに、先端的な加速器要素や加速器技術の開発を行っている。最近の活動の１つとしては、輝度、コヒーレンス、時間特性で蓄積リング型の
既存放射光源を凌駕するものと期待されるエネルギー回
収ライナック（ERL）による次世代放射光源の研究がある。ERL におけるビーム力学の研究と超伝導加速空洞や電子銃励起用ファイバーレーザーなどの要素開発を他機関との協力の下で行っている。また、パルス六極電磁石を KEK-PF と共同開発して、この新しい入射方式を PF リ
ングにて試験することに成功している。さらに、東京大学が SPring-8 に建設中である物質科学ビームラインのための偏光制御軟 X 線アンジュレータの建設と高速円偏光
切替用移相器の開発を進めている。

次世代放射光源のための超伝導加速空洞の単セルモデル（左）と新しい入射方式のために PF リングに設置されたパルス六極電磁石（右）。

SPring-8 に建設する東京大学物質科学ビームラインの偏光制御アンジュレータ（左）と高速円偏光切替のための移相器プロトタイプ（右）。

A single-cell superconducting RF cavity model for a next-generation synchrotron light source (left) and a pulsed sextupole magnet installed at thePF ring for a new injection scheme (right).

A polarization-controlled undulator for the material science beamline of the
University of Tokyo at SPring-8 (left) and a phase shifter prototype for fast
helicity switching of the undulator radiation (right).

近藤研究室

近藤

寛

Hiroshi KONDOH

Kondoh Group

客員教授

Visiting Professor

東大放射光物質科学アウトステーションとして

The time-resolved (TR) synchrotron radiation (SR) photoemission spectroscopy is one of key application projects
of BL07LSU which is under construction at SPring-8 as a
University-of-Tokyo Materials Science outstation. The TR
photoemission experiment planned for BL07LSU is characterized by the combination of laser-pump-SR-probe technique andhigh-resolution TOF electron analyzer, which will enable us tomeasure efficiently TR core-level photoemission spectra withresolving vibrational structures and hence to trace temporalchanges in electronic state, chemical shift, structure, density, andfurthermore molecular vibration for adsorbate and substrate.
This technique will open a new pathway to approach elucidationof photo-induced dynamic processes such as photo-induced
surface phase transition, site-switching of adsorbate, interactions of carriers in photocatalyst with adsorbates and so on. We
are going to set up the TR-SR photoemission system and tune
up it for the application studies.

SPring-8 に建設中の BL07LSU の利用研究の柱の一つが時間分解放射光光電子分光である。BL07LSU で計画している時間分解光電子分光実験の特徴は、レーザーポンプ－放射光プローブ法と TOF 型高分解能電子分析器を用いて、振動構造まで分解した時間分解内殻光電子スペクト
ルを高効率で測定し、基板および吸着種の電子状態、化学シフト、吸着構造、吸着量、さらに分子振動の変化を
時間分解的に追跡する点である。これにより、光誘起表
面相転移、吸着種の光誘起サイトスイッチ、光触媒におけるキャリア－と吸着分子の相互作用など、光に誘起される動的過程の解明に新しい切り口でアプローチすることが可能になる。客員期間中は、この測定システムの立
ち上げを行い、応用研究に備えた調整を行う。

研究テーマ Research Subjects
1.   高輝度光源
High-brilliance synchrotron light source
2. 次世代放射光源
Next-generation synchrotron light sources
3. 先端的な加速器要素技術の研究開発
Research and development of advanced accelerator components, subsystems and technology
4. 加速器におけるビーム物理
Beam physics in accelerators

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物質設計評価施設

物質設計評価施設

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

教授（施設長）

教授

Professor (Director)
Professor

准教授

Associate Professor

准教授

Associate Professor

准教授 *Associate Professor

助

教

助

教

助

教

助

教

助

教

助

教

Research Associate
Research Associate
Research Associate
Research Associate
Research Associate

Research Associate

助教Research Associate

廣井

善二

上田

寛

川島

直輝

野口

博司

杉野

修

山浦

淳一

吉本

芳英

富田

裕介

植田

浩明

鈴木

隆史

岡本

佳比古

Zenji HIROI

Yutaka UEDA
Naoki KAWASHIMA
Hiroshi NOGUCHI
Osamu SUGINO
Jun-Ichi YAMAURA
Yoshihide YOSHIMOTO
Yusuke TOMITA
Hiroaki UEDA

Takafumi SUZUKI

技術専門員

Technical Associate

技術専門職員Technical Associate

技術専門職員Technical Associate

技術専門職員Technical Associate

技術専門職員Technical Associate

技 術 職 員Technical Associate

技 術 職 員Technical Associate

技 術 職 員Technical Associate

学術支援専門職員

Technical Associate

学術支援専門職員

Technical Associate

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

廣井研究室

廣井

善二

Zenji HIROI

Hiroi Group教授

Professor

高温超伝導の発見とその後の研究の流れは、新物質の発見が如何に物性物理学に大きなインパクトを与えるかを如実に示した。その波紋は超伝導研究のみならず、強相関電子系一般における局在 - 非局在の概念の確立や磁性と伝導性の興味深い相関の研究へと大きな広がりを見せている。新物質探索を通して未知の物理現象を見出し、物性物理学の新しい方向を切り開くことは今後ますます重要になると考えられる。
遷移金属酸化物は強相関電子系の宝庫である。特に小さなスピン量子数を持つ低次元系（量子スピン系）において、強いクーロン反発によって局在しているｄ電子がキャリア数やバンド幅の制御によって動き始める時、量子効果による劇的な現象が期待される。本研究室では、様々な遷移金属酸化物の構造と物性の間に見られる相関に着目しながら、新物質探索を行い、強相関電子系の物
質科学の面白さを研究している。特に注目しているのは三角形を基本としたスピン格子で、そこでは磁気的なフラストレーションによって長距離秩序が抑えられ、量子揺らぎが効いた新規な基底状態が期待される。最近、３次元フラストレーション格子を有するパイロクロア酸化物 Cd2Re2O7 や AOs2O6 (A = K, Rb, Cs) において新たに超伝導転移を発見した。

北澤

恒男

小池

正義

礒部

正彦

山内

徹

矢田

裕行

福田

毅哉

木内

陽子

市原

正樹  

研究テーマ Research Subjects

荒木

繁行

山地

令子

1.   新しい量子スピン系及び強相関電子系物質の開発
Search for a new material realizing a quantum spin system or a strongly correlated electron system

Masayoshi KOIKE
Masahiko ISOBE

β パイロクロア酸化物超伝導体 AOs2O6 の電気抵抗。超伝導転移温度は 3.3 K (Cs)、6.3 K (Rb)、9.6 K (K) である。

Touru YAMAUCHISuperconducting transitions observed in resistivity for the
β-pyrochlore oxide superconductors AOs2O6. The Tc is 3.3 K, 6.3
K and 9.6 K for A = Cs, Rb and K, respectively.

Hiroyuki YATA

Takaki FUKUDA
Yoko KIUCHI

Masaki ICHIHARA
Shigeyuki ARAKI

2. スピン 1/2 カゴメ格子反強磁性体の基底状態
Ground state of the spin-1/2 kagome antiferromagnet

Reiko YAMAJI

スーパーコンピュータ システムＡ

隼人

Supercomputer
Hitachi SR11000/48 model J1

Hayato SHIBA

岡本

佳比古

Yoshihiko OKAMOTO

助教

Research Associate

The remarkable discovery of high-T c superconductivity
and the following enthusiastic research in the last decade haveclearly exemplified how the finding of new materials would givea great impact on the progress of solid state physics. Now the
related topics are spreading over not only superconductivity but
also unusual metallic behavior which is generally seen near the
metal-insulator transition in the strongly correlated electron
systems. We believe that for the next few decades it will become
more important to explore novel physics through searching for
new materials.
Transition-metal oxides are one of the most typical systems
where the effect of Coulomb interaction plays a critical role on
their magnetic and electronic properties. Especially interestingis what is expected when electrons localized due to the strong
Coulomb repulsion start moving by changing the bandwidthor the number of carriers. We anticipate there an unknown,
dramatic phenomenon governed by quantum fluctuations.
One of the topics we study now is a quantum spin lattice basedon triangle geometry where a magnetic frustration tends tosuppress ordinary long-range order and may lead to an unusual
spin liquid ground state. Recently, we found superconductivity
for the first time in the pyrochlore oxides Cd2Re2O7 and AOs2O6(A = K, Rb, Cs) which crystallize in such a three-dimensionally
frustrated lattice.

Tsuneo KITAZAWA

Yoshihiko OKAMOTO

芝Materials Design and Characterization Laboratory
http://hiroi.issp.u-tokyo.ac.jp/

3. 高温超伝導体
High-Tc superconductors* 物性理論研究部門と併任 /concurrent with Division of Condenced Matter Theory
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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物質設計評価施設

物質設計評価施設

Materials Design and Characterization Laboratory
http://yueda.issp.u-tokyo.ac.jp/

Materials Design and Characterization Laboratory
http://kawashima.issp.u-tokyo.ac.jp/

上田寛研究室上田寛

Yutaka UEDA

Y. Ueda Group教授

Professor

遷移金属を含む酸化物、カルコゲン化物などについて

植田浩明

Hiroaki UEDA

助教

Research Associate

Our primary research effort has been focused upon the development of inorganic materials possessing novel electromagnetic
properties such as superconductivity, metal-insulator transition,
charge/orbital order and various quantum spin phenomena.
The transition metal oxides and chalcogenide have been mainly
synthesized under various atmospheres and single crystals ofthem have been grown by FZ and flux methods. The nonstoichiometry, structure, phase transition and physical properties havebeen studied by TG-DTA (DSC), X-ray and neutron diffraction, electron microscopy, electrical resistivity and magnetic
susceptibility measurements etc. Our recent outcomes are thefinding of (1) quantized magnetization plateaus caused by
Wigner crystallization of triplets (magnons) in 2D frustrated
system SrCu2(BO3)2 with Shastry-Sutherland lattice, (2) novel
charge order transition and devil’s flower type phase diagramin NaV2O5 with a trellis lattice, (3) charge order transitions andpressure-induced superconductivity in quasi 1D conductors
β-A0.33V2O5 (A = Li, Na, Ag, Ca, Sr, Pb), (4) new charge/orbital
order transitions and room temperature CMR in A-site orderedperovskite manganites RBaMn2O6, (5) novel phase transitions
caused by the interplay among charge, orbital, spin and lattice
degrees of freedom in 3D frustrated spinel oxides, (6) metalinsulator transitions in hollandite vanadates, A2V8O16 (A = K
and Rb).

様々な雰囲気下での合成と単結晶育成および構造、相平
衡・相転移、電気的・磁気的性質について研究し、超伝導、金属―絶縁体転移、電荷 ･ 軌道秩序、量子スピン現象な
ど新奇な物性を示す無機化合物の開発研究を行っている。
当研究室で最近新たに発見、合成された物質としては、（１）シャストリー・サザーランド格子を持つ２次元
フラストレート系物質 SrCu2(BO3)2、（２）トレリス格子を持つ NaV2O5、（３）擬１次元導体バナジウムブロンズ
β -A0.33V2O5 (A = Li, Na, Ag, Ca, Sr, Pb)、（４）新規 A
サイト秩序型ペロフスカイト Mn 酸化物 RBaMn2O6、（５）
３次元フラストレート系スピネル酸化物、（６）ホランダ
イト型バナジウム酸化物、などが挙げられる。これらの物質において、それぞれ、（１）励起トリプレットのウィ
グナー結晶化と磁化プラトー現象、（２）新奇な電荷秩序転移と “ 悪魔の花 ” 相図、（３）電荷秩序転移と圧力誘起
超伝導、（４）新規電荷・軌道秩序転移と室温巨大磁気抵抗、（５）軌道秩序の絡んだスピン―パイエルス的相転移と磁場誘起相転移、（６）金属―絶縁体転移、を見出している。

β -Na0.33V2O5 の圧力－温度 (P-T) 相図。加圧により金属 (NM) －電荷秩序
絶 縁 体 転 移 は 抑 え ら れ、 電 荷 秩 序 相(CO) に隣接して超伝導相 (SC) が現れる。さらに高圧域では、新たに非超伝導金属相（ＮＰ）が出現する。

Pressure-temperature (P-T) phase
diagram of β-Na0.33V2O5. The metal(NM) to charge ordered (CO) insulator phase transition is suppressedby pressure and a superconducting phase (SC) appears, bordering
on CO. In much higher pressure
region, a nonsuperconducting
metallic phase (NP) newly emerges.

超高圧物性測定装置「圧太郎」と試料部の拡大図。

Physical property measurement system under ultra-highpressure, “Oshitaro”, and the enlarged sample part.

川島研究室

川島

直輝

Naoki KAWASHIMA

Kawashima Group

准教授

Associate Professor

本研究室では物性論で現れるさまざまな多体問題の数鈴木隆史

Takafumi SUZUKI

助教

Research Associate

富田裕介

Yusuke TOMITA

助教

Research Associate

We are developing new numerical methods for many-bodyproblems and investigating problems of condensed matterphysics and statistical mechanics. Developments in computer
technology that started in the middle of the 20th century bring
forth the third category of physics, namely, the computational
physics. This new category is playing a complementary role tothe other two traditional ones, experimental and theoreticalphysics. The computational physics is particularly powerful indealing with many body problems. We have been developing
new Monte Carlo methods for spin, boson and fermion models
defined on a lattice, and solved several problems. For example,
we extended the cluster algorithm to novel models that incolude
high order terms with respect to spin operators. Although thesemodels are highly artificial, considerable experimental efforts
are invested recently on creating real systems that correspondto artificial models. For example, in a super-cooled atom systemtrapped in an optically generated lattice, the Bose-Einsteincondensation was observed. One of our recent achievements
is observation of such a phase transition in the Bose-Hubbard
model.

値解法とそれを通じた物性基礎論の研究を行っている。
２０世紀半ばからスタートした計算機技術の急速な進展に伴って、従来の実験物理学、理論物理学を補うものとして、計算物理学と呼ばれる研究分野が成立しつつある。
計算機を援用した物理学研究の手法は特に多体問題の解法において威力を発揮し、多くの成果をあげてきている。
本研究室では、格子上で定義されたスピン系、ボーズ粒
子系、フェルミ粒子系に対する新しいモンテカルロ法の開発を行い、従来困難であったいくつかの問題を解決し、また現在も未解決の問題にとりくんでいる。たとえば、
ループ・クラスタ更新と呼ばれる量子モンテカルロ法があるが、我々はこれをスピン演算子について高次の項をもつモデルに拡張し、基底状態や臨界現象を解明した。
これはかなり人工的なモデルであるが、人工的なモデルに対応する現実の物理系を実験的に創出する試みも近年非常に盛んで、たとえば、光学的に作られた格子上に極低温に冷やされた原子を配置すると、ボーズ・ハバード
モデルに対応すると期待される系になる。実験で実際に観測されたギャップ相から超流動相への転移を説明する
数値シミュレーションも我々のグループの最近の成果の１つである。
通常のＳＵ（２）対称性をＳＵ（Ｎ）
対称性に拡張したハイゼンベルク
モデルにおいて実現されるＶＢＳ状態。線の濃淡はスピン対ごとの相関の強さを示す。

The VBS state that appears in
the two-dimensional SU(N)
Heisenberg model. A darker
line corresponds to a spin pairs
with stronger correlation.
ボーズハバードモデルの相図。 t はホッピング項の係数、U は斥力相互作用の強さである。赤線は凝縮温度，青線はギャップの大きさを表す。

Phase diagram of the Bose-Hubbard model. The red curve is the condensation temperature T/U, and the blue one is the gap. Both are plotted against
t/U, where t is the hopping amplitude and U is the onsite repulsion.

研究テーマ Research Subjects
1.   遷移金属を含む酸化物、カルコゲン化物等の合成と不定比性および相平衡の研究
Synthesis of transition metal oxides and chalcogenides by controlling stoichiometry and phase equilibrium

研究テーマ Research Subjects

2. 構造およびＸ線回折のその場観察による構造相転移の研究
Study on structure and phase transition by in situ observation of X-ray and neutron diffractions and electron microscopy

1.   新しい量子秩序相の探索と量子臨界現象
Search for novel ordered states in quantum systems and quantum critical phenomena

3. 電気的・磁気的性質の評価と化学結合および電子相関効果の研究
Study on novel electromagnetic properties related to correlated electrons
4. 雰囲気制御や反応前駆体の開発および極端条件下での合成による新物質の開発
Synthesis of new materials under various conditions including high-pressure

2. 多体問題の数値解法の研究、とくに量子モンテカルロ法の新手法の開発
Numerical methods for many-body physics, in particular, new quantum Monte Carlo techniques
3. フラストレーションや長距離相互作用のある古典スピン系
Classical spin systems with frustration and/or long-range interactions

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

Materials Design and Characterization Laboratory

物質設計評価施設

物質設計部 (Materials Design Division)Materials Design and Characterization Laboratory
http://noguchi.issp.u-tokyo.ac.jp/

野口研究室

野口

博司

Hiroshi NOGUCHI

Noguchi Group

准教授

Associate Professor

芝

電子計算機室Supercomputer Center

隼人

Hayato SHIBA

助教

Research Associate

担 当 所 員担 当 所 員

川島
杉野

直輝
修

技術専門職員Contact Person : O. SUGINO

技 術 職 員Contact Person : H. NOGUCHI

学術支援専門職員

Research Associate : Y. YOSHIMOTO

学術支援専門職員

We study soft-matter physics and biophysics theoretically andnumerically. Our main target is the physics of biomembrane andいる。特に、生体膜や細胞のダイナミクスの解明に力を
cells under various conditions. We develop membrane models
入れている。そのためのシミュレーション手法の開発、and hydrodynamics simulation methods.
改良も行っている。
We found the shape transitions of red blood cells and lipid
例えば、赤血球や脂質膜からなる小胞のさまざまな環 vesicles in shear and capillary flows using mesoscale hydrody境下での形態変化を調べている。これまで、流れによっ namic simulations: discocyte-to-parachute, stomatocyte-toて赤血球がパラシュート状に変形することや、脂質小胞 prolate, and prolate-to-discocyte, etc. We also clarify the several
fusion and fission pathways of the membrane using coarseが円盤状から棒状に変形することなどを明らかにしていgrained molecular simulations. In particular, the pathway via
る。
pore opening on the edge of stalk-like connection was newly
また、生体膜の融合、分裂過程についても研究している。 found by us, and later supported by an experiment.
生体内では膜の融合、分裂が物質運搬のために頻繁に起

1. 全国共同利用スーパーコンピュータ

こっている。その過程を粗視化分子模型を用いてシミュ

ソフトマター、生物物理を計算機を駆使して研究してレーションし、これまで言われていなかった経路も新しく発見した。融合の物理的な機構の全容解明に取り組んでいる。

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

融合途上の生体膜のスナップショット。球（紫）に外力を加えて、膜を挟み込み、融合を誘起。脂質分子は疎水部分（黄）と親水部分（赤）からなる。

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

Snapshot of fusing bilayer membrane. The fusion is induced by external
force on the particles (purple). Lipid membrane consists of hydrophobic(yellow) and hydrophilic (red) parts.

担 当 所 員
助

教

助

教

助

教

助

教

野口
吉本
富田
鈴木
芝

博司
芳英
裕介
隆史
隼人

矢田

Chairperson : N. KAWASHIMA

福田
荒木
山地

裕行

Technical Associate : H. YATA

毅哉

Technical Associate : T. FUKUDA

繁行

Technical Associate : S. ARAKI

令子

Technical Associate : R. YAMAJI

Research Associate : Y. TOMITA
Research Associate : T. SUZUKI
Research Associate : H. SHIBA

2. 所内ネットワーク関連

電子計算機室では計算物性物理学専用のスーパーコン

本室では、物性研究所 LAN、および、電子メールサー

ピュータシステムを、スーパーコンピュータ共同利用委

バ、ファイルサーバ、WWW サーバ（物性研ホームペー

員会の審議に基づき全国の物性研究者の共同利用に供しジ http://www.issp.u-tokyo.ac.jp）他の各種サーバの管ている。現在のシステムは平成 17 年３月に更新された

理運用を行い、大学院生を含めた所内に提供している。

もので、密結合により高いノード単体性能を持つ計算機

物性研ネットワークでは東京大学キャンパスネットワー（Hitachi SR11000 model J1/48）と高い総処理能力を持

ク (UTnet) を通したインターネットへの接続のため、ファつ疎結合並列計算機（SGI Altix3700Bx2/1280）を核とイアウォールの設置、電子メールに関するウイルスの検した複合システムである。本室では、システムのベンダー

査と除去、ウイルス対策ソフトウエアの所内への配布なと協議しながら高度なシステム性能を維持するとともに、どのセキュリティ対策を行っている。また、所内でのコ

全国ユーザからの相談に応ずるなどして、システムの管

ンピュータおよびネットワーク関係の Q&A、テレビ会議

理運用を行っている。スーパーコンピュータの利用申請システムなどの機器の管理と利用促進、本館の各フロアに つ い て は、 ホ ー ム ペ ー ジ（http://www.issp.u-tokyo.

に設置された大型レーザープリンタの管理なども行ってac.jp/center/）を参照されたい。

いる。さらに、
広報・出版委員会の下で、物性研ホームペー
ジ、物性研要覧、アクティビティレポートなどの電子情

The Supercomputer Center (SCC-ISSP) operates a supercomputer system, which serves all researchers on condensed matterphysics in Japan with no charge through User Programs supervised by the Supercomputer Steering Committee. The present
system, installed in March 2005, consists of two parts: a systemof high performance nodes powered by closely united processors (Hitachi SR11000 model J1/48) and another system ofsparsely connected processors with high total arithmetic performance (SGI Altix3700Bx2/1280). While the Center responds toquestions and inquiries from all the users on daily basis, it also
maintains high performance of the system in cooperation withthe venders, Hitachi and SGI.

報の収集管理を行っている。
The Center also operates the local area network in ISSP, ande-mail servers, file servers, WWW servers for the ISSP home
page (http://www.issp.u-tokyo.ac.jp), and other servers, tosupport all the users in ISSP. It takes severe measures of network
security, which is connected to the internet via UTnet (thecampus network of the University of Tokyo), by monitoring
electronic traffics for virus infection and by distributing
anti-virus softwares to in-house users.

研究テーマ Research Subjects
1.   流れによる赤血球の変形
Flow-induced deformation of red blood cells
2. 生体膜の融合、分裂
Fusion and fission of biomembrane
3. 脂質膜の自己集合、形態転移
Self-assembly and morphological transition of lipid membrane
4. ２次元粒子系での融解転移
Melting transition in two dimension

物性研究所共同利用スーパーコ
ンピュータシステム構成図

The Supercomputer Systemat the SCC-ISSP.

スーパーコンピュータ

システムＢ （SGI Altix3700Bx2/1280）

The supercomputer system B (SGI Altix3700Bx2/1280)

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67

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

物質設計評価施設

Materials Design and Characterization Laboratory

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

物質合成室
Materials Synthesis Section
担 当 所 員
技術専門員
技 術 専門職員

廣井
北澤
礒部

善二
恒男
正彦

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

化学分析室
Chemical Analysis Section

Contact Person : Z. HIROI

担 当 所 員Technical Associate : T. KITAZAWA

技 術 職 員

上田
木内

寛

陽子

Ｘ線測定室
X-Ray Diffraction Section

Contact Person : Y. UEDA

担 当 所 員Technical Associate : Y. KIUCHI

助

教

廣井
山浦

善二
淳一

電子顕微鏡室Electron Microscope Section

Contact Person : Z. HIROI

担 当 所 員Research Associate : J. YAMAURA

技術専門職員
技 術 職 員Technical Associate : M. ISOBE

上田
小池
市原

寛

正義
正樹

Contact Person : Y. UEDA
Technical Associate : M. KOIKE
Technical Associate : M. ICHIHARA

本室では、新物質の合成、既知物質の良質化、単結晶

本室では、物性研究に有用な物質についての化学分析

興味深い物性を示す物質の開発や評価において、結晶

電子顕微鏡は物質の微細構造評価の有力な手段である。

育成など研究用試料の合成を行っている。また、各種高や新しい物質の分析方法の検討および化学的手法による構造解析は極めて重要な位置を占める。本室では、Ｘ線

本室では、格子像レベルでの透過像を観察するため、高温電気炉や単結晶育成炉、試料調整加工機などを所内外

材料の精製および調整を行うと共に、秤量・分析・化学

回折を用いて、新規物質の結晶構造や温度による構造変分解能形と電界放射形分析電子顕微鏡を備え、物質の微の共同利用研究機器として供している。

処理に関わる各種機器を所内外の共同利用に供している。

化など物質構造の研究を行うと共に、所内外の研究者に

細構造研究を行うと共に、設備を所内外の利用に供し、対して施設利用の提供、依頼研究を行っている。

共同利用研究や依頼研究を行っている。

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

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

主要設備

フローティングゾーン単結晶育成炉、単結晶引上炉、各種電気炉（抵抗

主要設備

加熱式ブリッジマン炉、フラックス炉、アーク溶解炉、シリコニット炉）、The Electron Microscope Section supports electron diffraction measurements, lattice image observation and microscopic analysis of various solid materials, both crystalline
and non-crystalline with atomic-scale resolution, by using ahigh-resolution electron microscope and an electron microscope with an X-ray micro-analyzer.

The main purposes of the X-ray Diffraction Section are structural analysis and identification of the powder and single crystal
specimens for solid state physics. By using the 4-circle diffractometer equipped with the warped imaging plate diffractometerand a refrigerator the structural analysis is performed in thetemperature range of 2-300 K.

走査電子顕微鏡―Ｘ線マイクロアナライザー、誘導結合高周波プラズマ

真空蒸着装置（10-6 Torr）、精密切断機

発光分光分析装置、各種顕微鏡、電子天秤、真空蒸着装置、研磨器、電位差滴定装置、純水製造装置、凍結乾燥機

Main Facilities

Floating-zone furnaces, Czochralski pulling apparatus with an

Main Facilities

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

SEM-EDX/WDX, ICP-AES, Microscopes, Automatic balances,

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

Potentiometric titration apparatus, Various apparatuses for sample

and Cutting machine.

preparation, The system for preparation of ultra-high purity water,

and Freeze-dried machine.

主要設備

主要設備

粉末Ｘ線回折装置、ラウエカメラ、ワイセンベルグカメラ

低温・高温ホルダー、集束イオンビーム装置、薄膜試料作成のための種々

200 kV 電界放射形分析電子顕微鏡、
200 kV 電子顕微鏡 (LaB6 タイプ )、四軸型Ｘ線回折計、CCD システム、イメージングプレート型Ｘ線回折計、の装置

Main Facilities

Main Facilities

Automatic 4-circle X-ray diffractometer, Curved imaging plate

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

diffractometer, Powder X-ray diffractometer, Laue camera, and200 kV electron microscope with a LaB 6 gun, High- and low-

Weissenberg camera.

temperature holders, Focused ion-beam milling, and Various

apparatuses for sample preparation.

山浦 助教

走査電子顕微鏡―Ｘ線マイクロアナライザー

単結晶引上炉SEM-EDX/WDX

Czochralski pulling apparatus with an induction heating system

極低温用イメージングプレート型Ｘ線回折計

200 kV 電界放射形分析電子顕微鏡

Imaging plate type X-ray diffractometer for low temperature application

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

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

中性子科学研究施設

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

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

家

泰弘

瀧川
廣井
山内

仁

善二
徹

Neutron Science Laboratory

光学測定室
Spectroscopy Section

Contact Person : Y. IYE

担 当 所 員Contact Person : M. TAKIGAWA

担 当 所 員

田島
末元

裕之
徹

Contact Person : H. TAJIMA
Contact Person : T. SUEMOTO

Contact Person : Z. HIROI

中性子は透過力に優れ、微小磁石の性質を持つので、原子の中心にある原子核やその周りにある電子のつくる磁場と力を及ぼし合う。このTechnical Associate : T. YAMAUCHI

性質を利用して物質による中性子の散乱のされ汎用性のある光学測定機器を備え、所内外の共同利用

本室では、物質の基本的性質である電気的磁気的性質に供している。

を、温度および磁場の広い範囲にわたって測定するとともに、磁気特性測定装置、物理特性測定装置、超伝導磁

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

可視紫外分光光度計、赤外分光光度計、ラマン分光光度計、波長可変パルスレーザー光源、パリレンコーター
Main Facilities

UV and VIS absorption spectrometer, IR spectrometer, Raman

spectrometer with Ar ion laser, Tunable dye laser equipped

１５/ １７テスラ超伝導マグネット、スプリット型５テスラ超伝導マグwith excimer laser, and Monochromator and related electronic

ネット（ヘリウムフリー）、振動試料磁化測定装置（ＶＳＭ）、１６/ １８

instruments, Parylene coater.

テスラ高均一超伝導マグネット（ＮＭＲ）、ＳＱＵＩＤ磁化測定装置（ＭＰでは中性子散乱実験による物性研究のための全国共同利用を推進してきた。現在、日本原子力
研究開発機構の研究用原子炉 JRR-3 に大学が設置する中性子散乱装置は 14 台を数え、全国共同利用の規模は年間約 300 課題、6,000 人・日に達している。当施設の実施する全国共同利用

主要設備

主要設備

配列や運動の様子を知る実験方法を「中性子散乱」という。物性研究所の中性子科学研究施設

The Spectroscopy Section offers joint-use facilities forstandard optical measurements. The facilities can be used formeasurements of conventional absorption spectrum in the UV,
visible and IR regions, luminescence and its action spectrum,and Raman scattering.

石などの設備を所内外の共同利用に供している。

方を測定し、物質内の原子や磁気モーメントのにより、高温超伝導体の研究、フラストレート
した磁性体や重い電子系、低次元磁性体等の様々な磁性体の研究をはじめとして、複雑凝縮系の化学物理、高分子やコロイドの構造や相転移、生体物質の高次構造と機能の研究、などハード
マテリアルからソフトマテリアルまで含む幅広ＭＳ）、汎用物性測定装置（ＰＰＭＳ）、クロスコイル型超伝導マグネット

い物質や材料の基礎研究が中性子散乱を用いてMain Facilities

盛んに行われている。また、当施設では日米協

Superconducting magnet (15/17 T), Split type superconducting

Since 1961, the ISSP has been playing a central rolein neutron scattering activities in Japan not only by
performing its own research programs but also by
providing a general user program for the university
owned various neutron scattering spectrometers
installed at the research reactor of JAEA (Tokai). In
the JRR-3 reactor (20MW), the university group owns
14 spectrometers, and the Neutron Science Laboratory (NSL) provided a general user program. Under
this program, about 300 proposals are submitted
every year, and the number of visiting users under
this program reaches over 6000 (person-day/year).
Major research areas are solid state physics (strongly
correlated electron systems, high-Tc superconductors,
heavy Fermions systems, low dimensional magnetism,high-pressure physics, etc.), fundamental physics andneutron beam optics, structure and phase transitionsof polymers, gels, and colloidal systems, physicalchemistry of complex condensed matter, structureand functions of biological systems, and materialsciences. The NSL also operates the U.S.-Japan
cooperative program on neutron scattering, andsupports the development of the neutron-beam-basedmaterial sciences in Japan.

力事業「中性子散乱分野」の実施機関としても

magnet (5 T), Vibrating sample magnetometer (VSM), High

活動し、我が国の中性子散乱研究の発展に貢献

homogeneity superconducting magnet (16/18 T) for NMR

experiments, SQUID magnetometer (7 T), PPMS (physical

している。

properties measurement system), and Cross-coil-type
superconducting magnet.

教

授（施設長）

教授

Professor (Director)
Professor

充弘

助

教

西

正和

吉澤

英樹

助

教

大原

泰明

山室

修

助

教

遠藤

仁

佐藤

卓

助

教

古府

麻衣子

門脇

広明

技  術  職  員

川村義久

技  術  職  員

浅見俊夫

技  術  職  員

杉浦

良介

専

大津

勝美

Hideki YOSHIZAWA

准教授

Associate Professor

准教授

Associate Professor

日本原子力研究開発機構の研究用原子炉
JRR-3 に設置された中性子散乱実験装置群。
この原子炉から２本の熱中性子導管と３本の冷中性子導管が左方向に引き出され、隣接するガイドホールの中性子ビーム実験装置群に中性子を供給している。

柴山

Mitsuhiro SHIBAYAMA

准教授（客員）Visiting Associate Professor

Osamu YAMAMURO
Taku J. SATO
Hiroaki KADOWAKI

Research Associate
Research Associate
Research Associate
Research Associate
Technical Associate

Technical Associate

The reactor hall of JRR-3. The eight neutron scattering instruments are attachedto the horizontal beam tubes in thereactor experimental hall. Two thermal
and three cold guides are extracted fromthe reactor core towards the guide halllocated to the left.

Technical Associate

員

Yasuaki OOHARA
Hitoshi ENDO
Maiko KOFU

Yoshihisa KAWAMURA

Toshio ASAMI

Ryosuke SUGIURA

Administrative Secretary Katsumi OOTSU

光学測定機器

磁気特性測定装置

Spectrometers (Room A468)

SQUID magnetometer (MPMS)門

Masakazu NISHI

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

中性子科学研究施設

中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory
http://shibayama.issp.u-tokyo.ac.jp/

Neutron Science Laboratory
http://yoshizawa.issp.u-tokyo.ac.jp/

柴山研究室

柴山

充弘

Mitsuhiro SHIBAYAMA

Shibayama Group教授

Professor

ソフトマターとは、我々の身の回りの物や生体物質を遠藤仁

Hitoshi ENDO

助教

Research Associate

Polymers, gels, colloids, and liquid crystals are classified tosoft materials, which undergo various transitions in response toa slight change of an environmental variable. We are interested
in the physics of soft-matter, particularly in the physics of gelsand micro-emulsion. Nano-order structure investigations andstudies on dynamics of soft matter are carried out with state-ofthe-art equipments, such as the small-angle neutron scattering
instrument (SANS-U; upgraded in 2003) and the neutron
spin-echo spectrometer (iNSE; upgraded in 2004). Other
scattering techniques, such as dynamic/static light scattering,
microscopy, mechanical/thermal analyses, UV/IR spectroscopy, and rheological studies, are also employed if necessary.
Current interests cover (1) inhomogeneities in polymer gels, (2)hydrophobic interactions in polymer gels and block copolymer
solutions, (3) pressure-induced phase transition of soft-matter,(4) structure investigation of slide-ring gels and nanocomposite
gels, (5) oil gelators, and (6) structure and dynamics of molecular chaperone.

構成する高分子・ゲル・コロイド・液晶などに代表される物質・材料のことである。磁性体や超伝導物質などのハードマターでは超高圧や極低温という極限環境において特異的な物性を示すのに対し、ソフトマターでは常温・常圧付近で興味深い物性を示し、多様な機能を果たす。
特に生命機構の解明や自己組織化の本質を理解するには「ソフトマターの物理」が重要である。
柴山研究室では高分子ゲル、マイクロエマルションを対象として、ソフトマターにおける分子結合相関系の物理の構築・体系化を目指している。特に最近では、ゲルの不均一性の研究のほか、疎水性相互作用の原理の探求、
驚異的な力学物性をもつ環動ゲルや有機—無機ハイブ
リッドナノコンポジットスーパーゲルの構造解明、オイ
ルゲル化剤のゲル化機構の研究、分子シャペロンの研究などを行っている。
世界有数の二次元位置測定小角中性子散乱装置

吉澤研究室

吉澤
教授

Professor

遷移金属酸化物の示す金属・絶縁体転移は、スピン・
電荷・格子・軌道状態などが密接に関連して生じる現象
として大きな注目を集め盛んに研究されている。当研究室では遷移金属酸化物の示す電荷・軌道秩序や磁性および構造相転移と電気伝導との関連などを中性子散乱をもちいて系統的に研究している。左下の図は、日本原子力
研究開発機構（JAEA) の研究炉に設置された物性研究所の中性子分光器のうちの 1 台である。中性子散乱実験では、このような分光器を使用して物質の非弾性散乱スペ
クトル等を測定する。右下の図は、高温超伝導を示す銅
酸化物の一つである La2-xSrxCuO4 と同型の結晶構造を持つ La2-xSrxNiO4 の系において観測されるストライプ秩序のドープ濃度依存性を x=1/2 までの高ドープ領域まで測定した結果得られたストライプ秩序の形成温度とストラ
イプ秩序のストライプの間隔のホール濃度依存性を示したものである。ストライプ秩序と付随した磁気秩序の転移温度はともに x=1/3 で極大を示したあと減少に転ずる。
るが、詳細に見てやると x=1/3 の前後で特徴的なずれを

静的動的光散乱装置 (SLS/DLS ALV-5000、３台 )、力学・

大原

泰明

西

正和

Yasuaki OOHARA

Masakazu NISHI

Research Associate

Research Associate

助教

助教

Metal-insulator transition in transition-metal oxides has
drawn much attention because it is a phenomenon whichreflects interplay among spin, charge, lattice, and orbital degrees
of freedom. Our group has been performing systematic investigations of such transition-metal oxides in view of influenceof charge/orbital ordering, spin ordering, and structural transitions to transport property. The triple axis neutron spectrometer owned by the ISSP is shown in the left figure below. Withuse of these spectrometers, the hole-doping dependences of
the incommensurability and the transition temperature of the
stripe ordering for hole concentration x up to x = 0.5 have been
observed in the highly-doped La2-xSrxNiO4 which is one of theisomorphic compounds of the High Tc cuprate superconductors.
The ordering temperatures of the stripe charge as well as spinorderings have the maxima at x = 1/3, and they decrease beyond
x = 1/3. Although the incommensurability is approximately
linear to the hole concentration, close inspection of the data
indicates that the incommensurability exhibits a subtle deviation
form the linear relation for both sides of x = 1/3. Such an exotic
stripe ordering exists widely in the two-dimensional transitionmetal oxides.

またストライプ秩序の間隔はホール濃度に比例して広がSANS-U と中性子スピンエコー測定装置 iNSE を中心に、

英樹

Hideki YOSHIZAWA

Yoshizawa Group

示し、x=1/3 の濃度の特殊性を際だたせている。このよ

熱物性測定装置、レオメーター、偏光顕微鏡などを用いて、うなストライプ秩序は高温超伝導酸化物ばかりでなく、 高温超伝導を示す銅酸化物の一つ

ナノオーダーの構造解析からナノ秒から数千秒までのダで あ る La2-xSrxCuO4 と 同 型 の 結
晶 構 造 を 持 つ La2-xSrxNiO4 の 系
において観測されたストライプ秩
序のドープ濃度依存性。ストライ
プ秩序の転移温度と付随した磁気秩序の転移温度は x=1/3 で極大を示したあと減少に転ずる。またストライプ秩序の周期は
x=1/2 までドープ濃度と近似的に線形な関係をしめすが、詳細に見てやると x=1/3 の前後で特徴的なずれを示し x=1/3 の濃度の特殊性を際だたせている。この特異な振舞いは、ストライプ内のキャリアー濃度の変化と関係があることがホール効果の測定
結果から示唆されている。

広く低次元遷移金属酸化物で存在していることが最近のイナミクスをカバーした幅広い研究を展開している。

研究で明らかにされつつある。

異なる臨界相溶温度をもつブロック鎖からなるブロック共重合体水溶液の温度—圧力
相図。常圧では、温度の上昇とともに分子オーダーでのミクロ相分離が起こる。一方、
常温で静水圧を加えていくと、ブロック鎖の個性が発現しないままゆらぎが増大し、二次転移を伴うマクロ相分離が起こる。このことから、疎水性相互作用は常圧において特徴的な相互作用であることがわかる。

Pressure-Temperature (T-P) phase diagram for A-B diblock copolymer aqueous solution. By increasing T at ambient pressure, the system undergoes microphase separation, indicating the presence of strong hydrophobic solvation(SHS). On the other hand, a macrophase separation takes place by pressurizing
at ambient temperature, suggesting weak hydrophobic solvation (WHS) at highpressures. This observation suggests that hydrophobic interaction is exclusively
important at ambient pressure, i.e., the atmospheric environment.

研究テーマ Research Subjects

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

1.   機能性高分子ゲルの構造とダイナミックス、体積相転移、ゾルーゲル転移
Structure and dynamics, phase separation, and sol-gel transition of functional polymer gels

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

2. ソフトマターの圧力誘起相転移現象の研究
Pressure-induced phase transition of soft-matter
3. 疎水性相互作用と相転移に関する分子論的研究
Molecular studies on the relationship between hydrophobic interaction and phase transition
4. 環動ゲルやナノコンポジットゲルの構造とダイナミクス
Structure and dynamics of slide-ring gels and nanocomposite gels
5. 分子シャペロンの構造とダイナミクス
Structure and dynamics of molecular chaperone

Doping dependence of the stripe ordering in highly-doped
La2-xSrxNiO4, which is an isomorphic compounds of one ofHigh Tc cuprate superconductors La2-xSrxCuO4. Unlike theexpectation from the previous studies, the transition temperatures of the stripe charge and spin orderings exhibit
the maximums at x = 1/3, and decreases above x = 1/3. The
periodicity of the stripe order is approximately linear in x,
but the systematic deviation from the linearity around x =1/3 strongly indicates that it is related to the change of thecarrier concentration within the stripes, being consistent
with recent Hall-coefficient measurement.

研究テーマ Research Subjects
1.   遷移金属酸化物が示す金属・絶縁体転移や、その際に出現する磁気秩序・電荷秩序・軌道秩序などの中性子散乱による研究
Neutron scattering study of metal-insulator transition, magnetic ordering, charge/orbital orderings in transition-metal oxides
2. 超伝導体におけるスピン揺動の影響の微視的研究
Microscopic study of influence of spin fluctuations in magnetic superconductors
3. クラスレート型熱電結晶における格子振動の研究
Lattice dynamics of thermoelectro-clathrates

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

中性子科学研究施設

中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory
http://yamamuro.issp.u-tokyo.ac.jp/

Neutron Science Laboratory
http://sato.issp.u-tokyo.ac.jp/

山室研究室

山室

修

Osamu YAMAMURO

Yamamuro Group

准教授

Associate Professor

本研究室では複雑凝縮系の化学物理を研究している。

古府

麻衣子

Maiko KOFU

助教

Research Associate

We are studying chemical physics of complex condensed
matters, especially glasses and supercooled liquids, water andaqueous solutions, ionic liquids, and proton conductors. Glasstransition is a mysterious phenomenon in which supercooled
liquids solidify without structural change. This phenomenon
cannot be explained by current physics. Water is the mostfamiliar and important material for humans and also exhibits
various unique phenomena derived by hydrogen bonds. Ionic
liquids, found recently, exhibit many interesting physicalproperties originating from the competing electrostatic and vander Waals interactions and the entropy effect. Proton conductors
are significant not only for applications such as fuel batteries but
also for basic condensed matter physics such as quantum effecton atomic diffusion. These substances are investigated fromneutron scattering, X-ray diffraction, heat capacity, and dielectric measurements. Our aim is to find simple (?) rules involvedin complex systems from the three different points of view, i.e.,
structure, dynamics, and thermodynamic.

現在の主な対象は、ガラス・過冷却液体、水・水溶液、イオン液体、プロトン伝導体などである。ガラス転移は
過冷却液体が構造変化を起こさずに固化する不思議な現象であり、現在の物理学の理論では説明できない。水は人類にとって最も身近で重要な物質であるが、水素結合が織りなす様々な特異物性を示す。イオン液体は最近発見された希有な液体で、静電力とファンデルワールス力の競合およびエントロピー効果から、様々な新しい物性が現れる。プロトン伝導体は燃料電池などの応用で重要であるだけでなく、拡散の量子効果など基礎物性科学的にも興味深い。これらの物質に対して、中性子散乱、Ｘ
線回折、熱容量、誘電緩和などを測定し、構造・ダイナ
ミクス・熱力学の３視点から、複雑な物質に内在する単純（？）な法則を明らかにすることを目指している。

佐藤研究室

佐藤

卓

Taku J. SATO

Sato Group

准教授

Associate Professor

我々は中性子散乱を用いて固体中の原子やスピンの運動をUsing neutron scattering we study dynamics of atoms andspins in materials that have large remaining fluctuations at low
temperatures preventing trivial long-range order. We aim toelucidate origins of the fluctuations and resulting non-trivial
ordering scheme.
Here, as an example of recent study, observation of localized
collective magnetic excitations in the f-Zn-Mg-Tb magnetic
quasicrystal will be described. A quasicrystal is a highly-orderedsolid without translational invariance. It is expected thatmagnetic moments in the quasicrystal may behave differently
than those in the periodic crystal. Figure 1 shows the magnetic
excitation spectrum in the f-Zn-Mg-Tb magnetic quasicrystal;a broad peak around 2.5 meV is readily seen, indicating
existence of a certain collective excitation mode. Figure 2 shows
Q-dependence of the integrated intensity of the broad inelastic
peak. The Q-dependence can be explained by collective excitations localized in dodecahedral spin clusters.
Not only the neutron scattering but also macroscopic
measurements, such as electrical resistivity and magnetic
susceptibility measurements, are carried out in our group. We
also work on crystal growth, as well as development of new
neutron scattering techniques.

研究している。多くの物質では低温で原子やスピンは静止し長距離秩序を示すが、中には種々の原因で低温まで大きな揺らぎを持つものがある。このような物質の揺らぎの原因やそこから現れる特異な秩序状態を解明する事が目的である。
最近の研究例として f-Zn-Mg-Tb 準結晶磁性体に於ける局在磁気励起モードの観測を紹介する。準結晶とは、その原子配列が並進対称性を持たないにもかかわらず高い秩序を持つという特殊な固体である。準結晶中に磁気モーメントが置かれた場合、周期的な結晶中に置かれた場合とは異なる振る舞いが期待されるため、その運動や秩序化について精力的な研究が行われている。Fig. 1 に f-Zn-Mg-Tb 準結
晶磁性体の磁気励起スペクトルを示す。2.5 meV 程度に幅の広い非弾性散乱ピークが観測されており、何らかの協力的な磁気励起モードが存在する事が分かる。Fig. 2 にはこのピークの積分強度の逆格子空間中の分布を示す。この強度分布は正 20 面体磁気クラスターに局在する協力的スピン
励起モードで説明されることが分かった。
我々は中性子散乱のみならず、磁化測定や電気抵抗測定等を駆使して研究を行っている。試料育成や新しい中性子
散乱分光法の研究も進めている。

イミダゾリウム系イオン液体の熱容量。全ての試料において 170-230 K の温度範
囲で大きな熱容量ジャンプを伴うガラス転移が見いだされた。

ルベアン酸銅水和物およびビイミダゾールクロム錯体水和物（water nanotube）の中性子非弾性散乱スペクトル。制約空間に存在することで水分子のフォノン励起が低エネルギー側にシフトしている。

Heat capacities of imidazolium-based ionic liquids. We have found a glasstransition with a large heat capacity jump in the temperature range 170-230
K for every substance.

Inelastic neutron scattering spectra of copper rubeanate hydrate and biimidazole chromium complex hydrate. The phonon excitations of water molecules are shifted to the low-energy side due to the confinement effects.

Fig. 2Fig.1

単結晶準結晶試料を用いて測定された
磁気励起ピーク強度の Q 依存性。

f-Zn-Mg-Tb 磁性準結晶の磁気励起スペクトル。多結晶試料での測定結果。

Q-dependence of the integrated
intensity of the broad inelastic peak,measured using a single grain of the
f-Zn-Mg-Tb quasicrystal.

Magnetic excitation spectrum
in the f-Zn-Mg-Tb magnetic
quasicrystal. Polycrystalline
sample was used.

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   ガラス転移、ボゾンピークなどの不規則凝縮系のダイナミクス
Dynamics of disordered condensed systems, such as glass transitions and boson peaks

1.   準結晶等の非周期系物質の原子、スピンダイナミクス
Atom and spin dynamics of quasiperiodic systems

2. 水および関連物質（クラスレート水和物など）の構造とダイナミクス
Structure and dynamics of water and related materials such as clathrate hydrates

2. 相互作用がフラストレートしているスピン系の磁気揺動
Spin fluctuations in geometrically frustrated magnets

3. 常温イオン液体の熱力学的性質とダイナミクス
Thermal and dynamical properties of room-temperature ionic liquids

3. 新規な物性を示す物質探索および中性子散乱による評価
Neutron scattering study on new materials with novel physical properties

4. プロトン伝導体の構造とダイナミクス
Structure and dynamics of proton conducting materials

4. 中性子を用いた新しい実験手法の開発
Development of neutron scattering techniques

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

国際超強磁場科学研究施設

中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory

International MegaGauss Science Laboratory

門脇研究室

門脇

広明

Hiroaki KADOWAKI

Kadowaki Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

当施設ではパルスマグネットを用いて強力な2009 年度（前・後期）に、首都大学東京に最近できたIn 2009, I take part in the neutron scattering group of ISSP
and investigate two subjects as a guest scientist by using thesabbatical half-year of Tokyo Metropolitan University. In thisperiod, "Quantum phase transitions of correlated electron
systems" and "Kasteleyn transitions in spin ice" are studied
especially in view of complemental utilization of JRR3 andJ-PARC that will become available in the near future.
Since divergence of order parameters in quantum criticalphenomena are weak in comparison with second-order phasetransitions occurring at finite temperatures, it is generally difficult to observe singularity of quantum critical points (QCP). For
example, specific heat measurements clearly showing existenceof QCPs frequently fall short of determining the singularities.
An interesting point of phase transitions is the idea of universality, i.e., many QCPs are classified into a single universality
class exhibiting the same singularity characterized by the same
effective action. Our aim is to investigate quantum criticalbehavior of typical systems by directly observing correlationsof order parameters using neutron scattering to discuss their
universalities. The spin ice (e.g. Dy2Ti2O7) has attracted muchattention because of its intriguing frustration mechanism. The
ground states of this system are macroscopically degeneratewith the finite zero-temperature entropy. Interesting theoreticalpredictions, which have not been seriously investigated to dateby experiments, are Kasteleyn transitions in three and two spacedimensions, which may occur under magnetic fields along a[100] direction and fields tilted slightly from a [111] direction.
These transitions are so-called topological phase transitions
which are characterized by line (string) defects. We plan toinvestigate these by directly observing string defects.

サバティカルの制度が利用できることになったので、客員として研究させて頂くこととなった。専門分野は、中性子散乱を用いた実験研究である。この客員の期間は、二つのテーマ「強相関電子系の量子相転移」と「スピンアイスのカステレイン転移」を取り上げて、JRR3 とJ-PARC を相補的に用いて今後研究が進展するように取り組んでいる。
一般に量子臨界現象は、有限温度の２次相転移に比較すると、オーダーパラメーターの発散が弱く、量子臨界
点 (QCP) の特異性の観測は容易ではない。例えば、比熱測定では QCP に起因する異常が大きくはないため、QCPの存在は分かるが、特異性までは明確に結論できないという場合が多い。相転移の面白さのひとつは、全く違う
系も effective action が同じならば、同一のクラスに属するというユニバーサリティの考え方であるので、いく
つかのクリーンな系における、強い発散を示すオーダー
パラメーターの相関を直接観測して QCP の特異性（ユニバーサリティ）を決めることを目標とする。第二のテーマであるスピンアイス（例えば Dy2Ti2O7）は、非常に大きいゼロ点エントロピーを持つ典型例として知られている。スピンアイスにおける未開拓の研究のひとつは、低温＆磁場中において線欠陥の有無により相転移が起こる
所謂トポロジカル相転移である。この転移は、今までには理論的にしか研究されてこなかった、希有な相転移（カステレイン転移）であるので、線欠陥を直接観測するような実験研究を行ないたいと考えている。

磁場を発生し、様々な物質（半導体、磁性体、金属、絶縁体など）の性質を変化させたり、その電子状態を調べたり、極限磁場での新物質相の探索を行っている。非破壊的に 80 テスラ程度のパルス磁場が発生できる。

数ミリ秒間の磁場発生ができるショートパルスマグネットと数十ミ
リ秒発生できるロングパルスマグネットがある。
これらの高性能マグネットは、精密な物性計
測（電気伝導、光学、磁化測定など）、他の極限
物理環境（高圧、低温）と組み合わせた実験、
また、国内外の強い磁場を必要とする物性科学の研究に幅広く利用されている。世界最大の直流発電機 (210 メガジュール ) を用いた超ロングパルス（１～ 10 秒程度）や非破壊 100 テス
ラ磁場発生の開発も強力に推進している。他方、破壊的ではあるが、800 テスラ程度まで発生できる磁場発生装置（一巻きコイル法、
電磁濃縮法）
は世界的にも類をみない。100 テスラ以上での様々な物性測定に用いられている。破壊型装置
では、超強磁場という量子極限状態での新しい

The aim of this laboratory is to study the physicalproperties of matter (such as semiconductors,
magnetic materials, metals, insulators) under ultrahigh magnetic field conditions. Such a high magnetic
field is also used for realizing the new material phaseand functions. Our pulse magnets can generate up to
80 Tesla by non-destructive way, and up to 800 Teslaby destructive (the single turn coil and the electromagnetic flux compression) methods. The former
serves for the physical precision measurements (theelectro-conductance, the optics, and the magnetization). The multiple extreme physical conditions
combining the strong magnetic field with ultra-low
temperature and ultra-high pressure are also available,
and are open for domestic as well as for international
scientists. The magnet technologies are intensively
devoted to developments for the quasi-steady longpulse magnet (an order of 1-10 sec) energized by theworld largest DC generator (210 MJ), and also toa 100 Tesla class nondestructive magnet. Whereas,
the explosive pulse magnets capable of generatingover 100 T are oriented for new horizons in materialscience under such extreme quantum limit conditions.

物性を探索する研究を行っている。
教

授（施設長）

教授

Professor (Director)
Professor

准教授

Associate Professor

准教授

金道

浩一

嶽山

正二郎

徳永

将史

松田

康弘

長田

俊人

Koichi KINDO

Shojiro TAKEYAMA
Masashi TOKUNAGA

Associate Professor

Yasuhiro MATSUDA

Associate Professor

Toshihito OSADA

准教授 *
教

授（客員）

教

授（客員）

Visiting Professor
Visiting Professor

鄭

国慶

室

清文

技術専門職員Technical Associate

技  術  職  員

Technical Associate

技  術  職  員

Technical Associate

小嶋

映二

川口

孝志

澤部

博信

松尾

晶

Eiji KOJIMA

Koushi KAWAGUCHI
Hironobu SAWABE
Akira MATSUO

Kiyofumi MURO

ツァンハイ

Zhanghai CHEN

教授（外国人客員） ユードソン ヴラディミール
Visiting Professor

教

Guo-qing ZHENG

教授（外国人客員） チェン
Visiting Professor

助

Research Associate

Vladimir YUDSON

   極限環境物性研究部門と併任*
   concurrent with Division of Physics in Extreme Conditions

世界最大のフライホイール付き直流発電機の外観写真。回転の運動としてエネルギーを蓄積することが出来、最大 460rpm で回転する時の蓄積エネルギーが 210MJ である。最大出力は 51.3MW にも達し、その内訳は最大電圧が 2.7kV、最大電流が19kA となっている。この発電機を用いることで、パルス幅が約１秒間となる 60T の磁場を発生する予定である。

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

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

国際超強磁場科学研究施設

国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory
http://kindo.issp.u-tokyo.ac.jp/

International MegaGauss Science Laboratory
http://takeyama.issp.u-tokyo.ac.jp/

金道研究室

金道

浩一

Koichi KINDO

Kindo Group教授

Professor

当施設に設置されたコンデンサー電源およびフライホ

We carry out precise measurements under non-destructive
pulsed high magnetic fields that are generated by capacitor
banks and flywheel DC generator installed at the facility. Various
magnets have been developed at user’s requests. Up to now,available field conditions for users are as follows.
1. Short pulse magnet: Pulse duration 6 ms, maximum field 70 T
2. Long pulse magnet: Pulse duration 30 ms, maximum field 65 T
Short pulse magnet is used mainly for magnetization
measurements on insulating materials and Long pulse magnet isused for magnetization and magneto-resistance measurements
on metallic materials. Our magnet has been breaking the world
record of non-destructive magnetic field and we continue todevelop a new magnet aiming at the new world record of 100
T. We have installed the flywheel DC generator on May, 2008.
The generator enable us to generate long pulsed field with theduration of 1-10 seconds. The longer pulsed fields can provide
much better conditions for precise measurements that had beenthought to be difficult before.
We are in collaboration with many researchers in otheruniversities or institution by developing or supplying magnets.
Recent topic is the development of X-ray diffractometer underpulsed field that is collaborated with SPring-8 in Harima.

イール付き直流発電機を用いて、非破壊パルス強磁場を発生し、その強磁場下で精密な物性測定を行う。様々な用途に応じて、特殊なパルスマグネットの開発を行っており、現在、ユーザーが利用可能な磁場条件は以下の二種類である。
① シ ョ ー ト パ ル ス マ グ ネ ッ ト： パ ル ス 幅 6 ミ リ 秒、最大磁場 70 テスラ② ロ ン グ パ ル ス マ グ ネ ッ ト： パ ル ス 幅 30 ミ リ 秒、最大磁場 65 テスラ
ショートパルスマグネットは主に非金属の磁化測定に用いられ、ロングパルスマグネットは金属試料の磁化測定および磁気抵抗測定などに用いている。当研究室で製作されたマグネットは非破壊パルス強磁場の世界記録を更新しており、現在も 100 テスラの発生を目指した開発を行っている。平成 20 年 5 月より世界最大のフライホ
イール付き直流発電機の運転が始まり、これを電源として用いることでパルス幅が 1 〜 10 秒の磁場発生が可能となる。これまで時間の制約で不可能と考えられていた測定にも強磁場を提供することができ、より精密な物性測定に向けての開発も進行中である。
これ以外にも他研究機関との共同研究により様々な

嶽山研究室

嶽山

正二郎

Shojiro TAKEYAMA

Takeyama Group教授

Professor

100 テスラ以上の超強磁場発生技術開発とそのような

小嶋

映二

Eiji KOJIMA

助教

Research Associate

We are engaged in developments for generating ultra-highmagnetic fields above 100 T, and pursue the solid state science
realized under such an extreme condition. We employ two
methods for the ultra-high magnetic field generation, one isthe electro-magnetic flux compression (EMFC) and the otheris the single-turn coil (STC) method. We have established a
new world record for the highest indoor magnetic field by the
EMFC technique; currently the maximum magnetic field is
730 T. Further developments are underway for achieving muchhigher fields, more precise and reliable measurements for thesolid state physics. The horizontal and vertical STCs are used
for more precise measurements up to 200 T, respectively, in
accordance with their magnetic field axes. The former is mainly
used for magneto-optical measurements by use of lasers, whilst
the later is more suited for the study of low-temperature magnetization in a cryogenic bath. We are conducting the studies onmagneto-optics of carbon nano-materials or of semiconductor
nano-structures as well as on the high-field magnetization
processes of the magnetic materials with highly frustrated
quantum spin systems.

極限環境下で発現する物性の探索的研究を行っている。
磁場の発生方法として、電磁エネルギーを利用して磁束濃縮を行う「電磁濃縮法」と一巻きの銅コイルに高速大電流を投入して超強磁場を発生する「一巻きコイル法」を採用している。
「電磁濃縮法」では、すでに室内世界最高磁場発生 730 テスラを実現しているが、 更に高い磁場発生とより精度と信頼度を高めた物性計測を目指した研究を進めている。
「一巻きコイル法」では、発生磁場の方向により横および縦型をそれぞれ有し、横型は主にレーザーを用いた磁気光学測定に、縦型では極低温容器と組み合わせた低温磁化測定に用いている。
「一巻きコイル法」
では再現性と高い測定精度が得られ、およそ 200 テスラ
まで物性実験を行っている。当研究室では、このような
超強磁場量子極限環境下で、カーボンナノチューブや半導体ナノ構造での超強磁場磁気光学、フラストレート量
子スピン磁性体などの超強磁場磁化過程の解明などを進めている。

パ ル ス マ グ ネ ッ ト の 開 発・ 供 給 を 行 っ て い る。 特 に、
SPring-8 と共同開発を行った強磁場下Ｘ線回折測定装置
は最新のトピックスのひとつである。
電 磁 濃 縮 法 に よ り 400 T 強 ま で 測 定 さ れ た フ ラ ス ト レ ー ト ス ピ ネ ル
ZnCr2O4 の超強磁場磁化過程。ファラデー回転から得られた磁化過程。矢印は特徴的な 1/2 プラトー相より強磁場側で新たに発見された様々な磁気相転移を示す。左上は電磁濃縮で使用する銅内張り主コイル。右上は超強磁場磁気光学測定用に開発された手製の全スタイキャスト製の低温用ミニ
チュアクライオスタット。試料は 5K までの冷却が可能である。

70T マグネットによる BaVS3 の磁化過程。

Mag ne t i z at i on pro c e ss i n
BaVS3 by use of 70 T magnets

フライホイール付き直流発電機を用いたロングパルスモードの電流波形。

Time dependence of output-current from flywheel-DC
generator for long pulsed field

Magnetization of frustrate spinel ZnCr2O4 measured by the Faraday
rotation method under ultra-high magnetic fields up to 400 T generated by the electro-magnetic flux compression method. Arrows show
the phase transitions above the plateau phase. The upper left picture
shows a primary coil for the electro-magnetic flux compression. The
upper right picture shows a handmade miniature optical cryostat
made of “stycast” resin. The sample can be cooled down to 5 K.

研究テーマ Research Subjects
研究テーマ Research Subjects

1.   量子スピン系物質の磁性研究
Study on magnetism of quantum spin systems
2. 強相関伝導物質の磁性と伝導の研究
Study on magnetism and conductivity of strongly correlated electron systems
3. 非破壊 100 テスラマグネットの開発
Development of non-destructive 100 T-magnet

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

4. 超ロングパルスマグネットの開発
Development of ultra-long pulse magnet

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

国際超強磁場科学研究施設

国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory
http://tokunaga.issp.u-tokyo.ac.jp/

International MegaGauss Science Laboratory
http://ymatsuda.issp.u-tokyo.ac.jp/

徳永研究室

徳永

将史

Masashi TOKUNAGA

Tokunaga Group

准教授

Associate Professor

強磁場下における構造相転移を観察する手段として、Recently, X-ray and neutron diffraction measurements inpulsed magnetic fields succeeded in studying field-induced
structural transitions. However, these techniques are not applicable to detect the change in faint signal originating from superstructures, and are limited by the available machine time inradiation facilities.
As an alternative method to investigate field-induced structural transitions, we developed a high-speed polarizing microscope imaging system combined with a pulse magnet. As a firsttarget for this system, we observed field-induced melting of
charge/orbital ordering in a layered manganite La1/2Sr3/2MnO4.
Intensity in the polarizing microscope images reflects the opticalanisotropy originating from the orbital ordering. Numericalanalyses of the obtained images demonstrate the field-induced
melting transition clearly in comparison with the results inmagnetization and magnetoresistance measurements.

パルス強磁場下における X 線や中性子線回折の実験が成功を収めている。しかしこれらの手法では微弱な超格子
反射の変化を検出する事は困難であり、また大型放射光施設を使用するためマシンタイムによる制約も存在する。
我々は磁場誘起構造相転移を研究する新たな手法としてパルス強磁場下における高速偏光イメージングシステ
ムを開発した。本システムを用いた最初の研究対象として、層状マンガン酸化物 La1/2Sr3/2MnO4 における電荷軌
道秩序の磁場融解現象を実空間画像として観測することに成功した。軌道秩序に由来する光学異方性は偏光顕微
鏡像の強度として観測される。画像の定量的解析結果は、磁化や磁気抵抗など他の物理量で見るよりも明瞭にこの相転移の存在を表している。

松田康弘研究室松田康弘

Yasuhiro MATSUDA

Y. Matsuda Group

准教授

Associate Professor

本研究室では嶽山研究室と連携し、磁場誘起相転移やWe investigate electronic and magnetic properties of matterat ultra-high magnetic fields in the multi-megagauss range incollaboration with Takeyama Group. Magnetic-field-induced
phase transitions and crossover phenomena in strongly correlated systems are the main subjects.
Magnetic field can precisely control the properties of matter
through the Zeeman effect and Landau quantization. However,in general, magnetic-field effect is smaller than pressure ortemperature effect. Hence, a high magnetic field is required toinduce the dramatic phenomena such as a phase transition.
In ISSP, 800-Tesla magnetic field is generated by the electromagnetic flux compression method. Since the Zeeman energy
in such a high field much exceeds an energy corresponding to aroom temperature, significant field effect is expected in variety
of materials including antiferromagnetic or non-magnetic
materials.
We also carry out X-ray magneto-spectroscopy usingsynchrotron X-rays at the SPring-8 and KEK-PF that is a usefulmeans to study the electronic states in high magnetic fields.
Element- and shell-selective X-ray magneto-spectroscopy using
a non-destructive 50-Tesla pulsed magnet is expected to develop
an understanding of microscopic mechanisms of the magneticfield-induced phenomena.

クロスオーバー現象を中心に、100 テスラを超える超強磁場領域での固体の電子・磁気物性の研究を行っている。
磁場は電子のスピンや軌道運動に直接作用するため、精密な物性制御が可能である。しかし一般に、磁場の効
果は温度や圧力に比べて小さく、相転移などの劇的な変化を起こすには、強い磁場が必要となる。物性研究所の電磁濃縮法は 700 テスラ級の超強磁場発生が可能であり、その際のゼーマンエネルギーは温度換算で室温を遙かに超え、反強磁性体や非磁性体も含む多くの物質で顕著な磁場効果が期待できる。
また、本研究室では、磁場中電子状態解明に威力を発揮する、X 線磁気分光研究を推進しており、SPring-8 や
KEK-PF において非破壊型 50 テスラ級パルス強磁場を用いた X 線吸収分光や X 線磁気円二色性分光の研究も行っている。X 線領域の高エネルギーフォトンを用いた分光
は、物質を構成する元素の内殻遷移をみるため、共鳴エ
ネルギーを選ぶことで、元素・軌道選択が可能である。
強磁場 X 線分光により、これまで未解明の磁場誘起現象の理解が大きく進展すると期待される。

価数揺動物質 EuNi2(Si1-xGex)2 x=0.82の 40 テスラまでのパルス強磁場における Eu L2 吸収端の X 線吸収スペクトル(XAS) と X 線 磁 気 円 二 色 性（XMCD）
スペクトル。状態混成に起因した特徴的なスペクトル形状が観測されている。

X-ray absorption spectrum (XAS)and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) spectra near Eu L2-edge
in EuNi2(Si1-xGex)2 x=0.82 at pulsedmagnetic fields up to 40 T. Peculiarfeatures attributed to the hybridization between different valence states
are found in the spectra.

偏光顕微鏡像から求めた軌道秩序由来の強度の磁場依存性。見やすくするため各温度のデータは縦軸方向にオフセットを施している。

(a) ゼロ磁場および (b)28 T の磁場中で撮影した 200 K における La1/2Sr3/2MnO4の偏光顕微鏡写真。観測面は劈開して得られた ab 面であり、磁場は c 軸方向に印加している。

Field dependence of the optical intensity originating from the orbital ordering derived from the polarizing microscope images. Data for various temperatures are offset for clarity.

Polarizing microscope images on the cleaved ab-plane of La1/2Sr3/2MnO4
at 200 K in fields of (a) 0 T and (b) 28 T. Magnetic fields were applied along
the c-axis.

放射光 X 線実験に用いる超小型パルスマグネット。内径3 mm の小ささながら、50 テスラの強磁場発生が可能。

A miniature pulsed magnet for the synchrotron
X-ray experiments. The inner diameter is 3 mm. A
50-Tesla field can be generated.

研究テーマ Research Subjects

研究テーマ Research Subjects

1.   マルチフェロイック物質の磁場誘起相転移
Field-induced transitions in multiferroic materials

1.   超強磁場領域における磁性体の磁場誘起相転移現象
Magnetic-field-induced phase transitions in magnetic materials at megagauss fields

2. 高温超伝導体の強磁場物性
High-field studies on high temperature superconductors
3. パルス強磁場下における高速偏光顕微鏡観察
High-speed polarizing microscope imaging in pulsed-high magnetic fields
4. スピン・電荷・格子結合系の交差相関物性
Cross correlation effects in materials with coupled spin, charge, and lattice degrees of freedom

2. 強磁場 X 線 MCD による希土類磁性体の伝導電子−局在電子相関の解明
High-magnetic-field X-ray magnetic circular dichroism study on correlation between conduction and localized electronsin rare-earth compounds
3. 強磁場 X 線吸収分光によるスピンクロスオーバー現象の解明
Study on the spin-crossover phenomena by high-magnetic-field X-ray absorption spectroscopy

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国際超強磁場科学研究施設

国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory

International MegaGauss Science Laboratory

鄭研究室

鄭

国慶

Guo-qing ZHENG

Zheng Group

客員教授

Visiting Professor

物性研究における強磁場の重要性は日々増加している。

Importance of high magnetic fields is increasing in scientificresearches, since a magnetic field has a strong effect on the
motion of electronic spin as well as on electronic orbits. Among
various measurements under high magnetic fields, nuclear
magnetic resonance (NMR) is one of the major techniques inphysics, chemistry and biology. In addition to the apparent meritof enhanced signal-to-noise ratio, high-field NMR has advantage of providing unique insights in the quest of the phenomena
such as field-induced phase transition, superconductivity andquantum spin. With the installation of resistive magnet and the
hybrid magnet, NMR experiments have been conducted at highfields up to 45 T. However, in many cases, the currently available highest static field is not enough. For example, study on theupper critical field for the copper-oxide high temperature superconductors is in the range of 100 T. Long pulsed high magnetic
field can offer the way to lead the high-field NMR to higher
field. Experimental techniques for high field NMR by use of longpulsed high magnetic fields will be developed.

その理由は、磁場が電子の軌道や振る舞いに強く影響するからである。強磁場を用いた多くの測定の中で核磁気共鳴（NMR）は重要な実験技術のひとつであり、物理のみならず化学や生物の分野で力を発揮している。強磁場を用いた NMR の利点は、SN 比が向上するという明らかなメリッ
トだけでなく、物理現象としての磁場誘起相転移や超伝導あるいは量子スピンといった対象を調べる時にユニー
クな測定手段となりうる点にある。今日では、いくつかの世界の定常強磁場施設において、水冷マグネットやハ
イブリッドマグネットを用いることにより最大 45 テスラまでの範囲での強磁場 NMR が可能となっている。しかしながら強磁場で観測される興味深い現象の解明には、定常強磁場では不十分である場合も多く見られる。例えば、
銅酸化物高温超伝導体における上部臨界磁場が関わる研究には 100 テスラ領域の強磁場が必要となる。この領域での測定を可能にするためにはロングパルス強磁場を用いた NMR の実施が不可欠である。今年度はロングパルス

チェン研究室チェン

外国人客員教授

Visiting Professor

強磁場下での固体中不純物状態における電子の量子カ

We study the quantum chaotic dynamics of impurity electron
in solid-state environment under strong magnetic fields. Its
potential applications in optoelectronics are also studied. Inlate 19 century, French mathematician Poincare found that in
the macro-world governed by classical mechanics, a nonlinear
Lagrange Equation for a deterministic dynamical system could
result in the irregular or unpredictable motion behaviors,
known as classical chaos. Since early 20 century when quantum
mechanics was just emerging, scientists have been looking for
the quantum mechanical correspondence of classical chaos. Ever
since 1990s, highly excited Rydberg atom has provided a main
test bed for investigating quantum chaotic dynamics, thanks to
the developments of advanced laser and computer technologies.
Quasi-Landau resonance, which manifests the periodic orbital
motion of a chaotic semi-classical system, has been generally
accepted as one of the direct evidences of quantum chaotic
motions of electrons. We plan to study the absorption or photoconductivity spectroscopy of phosphorus-doped silicon understrong magnetic fields, and demonstrate experimentally theelectron quantum chaotic motion in solid-state environment.

オス的運動について研究を行う。また、オプトエレクト
ロニクスにおけるその新たな可能性についても探る。
19 世紀後半、フランスの数学者ポアンカレは、古典力学に支配されたマクロな世界では決定論的な力学系を記述する非線形ラグランジュ方程式が変則的または予想不可能な運動を導く可能性があることに気づくが、これが古典的カオスである。以来、20 世紀初頭の量子力学の登場から古典カオスに対応する量子カオスの探求がなされてきた。1990 年代から、高性能レーザーとコンピュータ技術の発展により、強励起されたリドベルグ原子が量子カオスの研究の舞台として注目されてきた。擬ランダウ準位間の共鳴は、カオス的な半古典系における周期的軌道運動を反映し、量子カオス的な電子の運動の直接的な証
拠の 1 つとして理解されている。我々は、光吸収や光伝導度分光の手法により、リン（P）ドープ Si の不純物状
態を強磁場中で調べ、固体中電子の量子カオス的運動を実験的に明らかにする。

強磁場を利用するための NMR 技術の開発を目指す。

国際超強磁場科学研究施設

ツァンハイ

Zhanghai CHEN

Chen Group

国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory

International MegaGauss Science Laboratory

室研究室

室

清文

Kiyofumi MURO

Muro Group

客員教授

Visiting Professor

磁場は半導体の電子状態に大きな影響を与え、量子ホーMagnetic field brings a strong influence to the electronic
states of semiconductors, and induces various interesting
phenomena, like quantum Hall effect and Aharonov Bohm
effect. Strong field may bring more fascinating phenomena.
However, the measurement in high magnetic field is restricted
to basic ones, like photo-luminescence and absorption, becauseof the confined environment and the transient behaviors.
We develop a high-sensitive measurement system of Kerr
rotation spectrum (magnetic circular dichroic spectrum) basedon multi-channel homodyne detection, which utilizes superluminescent diode, polarization maintaining fiber, multichannel detector and phase modulation.
High-sensitive measurement system of Kerr rotation
spectrum becomes an effective tool to investigate spin-related
phenomena of quantum Hall two-dimensional electron systemand single-wall carbon nanotubes under very high magnetic
field.

ル効果やアハラノフ・ボーム効果などの興味ある現象を引き起こす。超強磁場では更に新奇な現象の観測が期待できる。しかしながら、強磁場では様々な技術的困難のため、計測は制限され、分光測定も発光や吸収などの基本的なものに限られている。
私たちは光ファイバーを用いて、超強磁場下におかれたサンプルのカー回転スペクトルの高感度測定を可能にする偏光干渉計測システムを開発する。具体的には、スーパールミネッセントダイオードと偏波面保存ファイバー、
マルチチャンネル光検知器、位相変調を組み合わせたマ
ルチチャンネルホモダイン計測システムを構築する。
超強磁場における高感度なカー回転スペクトルの測定
は量子ホール２次元電子系やカーボンナノチューブのス
ピン物性の解明に有力な研究手段となる。

ユードソン研究室

ユードソン

ヴラディミール

Vladimir YUDSON

Yudson Group

外国人客員教授

Visiting Professor

ナノ構造体に閉じ込められた電子・正孔対の強磁場下

The subject of our research is a system of electrons and holes
in nanostructures in the presence of a strong magnetic field.
There are variety of interesting physical effects in such systems
when a characteristic magnetic energy (first the cyclotron andlater the Zeeman ones) is becoming greater than the Coulomb
energy of electron-electron and electron-hole interaction. These
effects manifest both in transport and optical experiments.
Our current goal is to study effects of the Coulomb interaction
and disorder on transport and optical properties of electrons
and holes in coupled quantum wells in the presence of a strong
perpendicular or parallel magnetic field. In particular, we areplanning to study the diffusion vs localization regimes causedby an intrinsic disorder. We are interested also in manifestationsof multi-particle complexes in a cyclotron resonance and in
the system photoluminescence resulted from spatially indirect
optical transitions.

での振る舞いを調べる。磁気エネルギー（最初はサイクロトロンエネルギーであり、もっと強磁場ではゼーマン
エネルギー）が電子・電子あるいは電子・正孔クーロン
相互作用のエネルギーより大きくなると様々な新現象が期待される。
結合量子井戸中の電子・正孔を対象とし、この系に垂直および水平磁場を印加したとき、その輸送および光学特性がどのようにクーロン相互作用および擾乱ポテン
シャルの影響を受けるかを調べることを一つの目的とする。また、これらの系で複合素励起が生じた場合の強磁場サイクロトロン共鳴との関係、および、量子空間的間
接光学遷移がどのように発光現象として現れるかを明ら
かにする。

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

共通施設

Supporting Facilities

Supporting Facilities
物性研究所には研究活動を円滑に進めていく
ために、いくつかの共通施設が設けられている。
低温実験に不可欠な液体ヘリウムや液体窒素を製造・供給する低温液化室、様々な機械工作を行う工作室、X 線装置や放射性試料の管理を行う放射線管理室、本や雑誌を多数取り揃え、科学文献や情報の供覧・管理を行う図書室、研究上頻繁に必要となる実験用の消耗品や文具類を多数取り揃えたストックルーム、物性研究所に在籍する外国人研究者に関する様々な業務を助We have various facilities in order to support
research activities. Cryogenic Service Laboratory forsupplying liquid helium and liquid nitrogen, Model
Shop for various machining, Radiation Laboratory
for the safety in experiments that utilize X-ray, γ-ray
and radioactive materials, Library, Stock Room for
supplying common expendables, International Liaison
Office for supporting foreign researchers, and Publication Section for advertisement and publication. In
each facility, several staff members are working under
supervision of corresponding committee.

低温液化室
Cryogenics Service Laboratory
榊原

低温委員長

土屋

技術専門職員

鷺山

技 術 職 員

俊郎
光

玲子

工作室
Model Shop

Chairperson: T. SAKAKIBARA

工作委員長

Technical Associate: H. TSUCHIYA

技術専門職員Technical Associate: R. SAGIYAMA

技術専門職員
研究支援推進員
研究支援推進員

低温液化室は液体ヘリウムと液体窒素を供給し、あわ研究支援推進員

せて低温技術に関するサービスや柏キャンパス全体の高圧ガスボンベの管理も行っている。液体ヘリウムは物

末元
岡部
山崎
今井
榎本
村貫

徹

清信
淳

忠雄
泰道
静二

Chairperson: T. SUEMOTO
Technical Associate: K. OKABE
Technical Associate: J. YAMAZAKI
Technical Staff: T. IMAITechnical Staff: Y. ENOMOTOTechnical Staff: S. MURANUKI

工作室は，研究上緊急を要する工作物の加工、研究用性研究に必要で、研究者や学生に供給される。蒸発しの特色ある装置と部品の製作及びその改良、そして装置たヘリウムガスは回収し、精製して再液化に利用する。

設計の相談と助言を行っている。また、研究者自らが研2008 年度の液体ヘリウムの生産量と供給量はそれぞれ究に必要な機械工作を行うための研究者工作室も設置さける国際交流室、ホームページや要覧・アクティ

294,100 L、211,000 L である。液体窒素は外部より購

ビティレポートに関する業務を行う広報出版委

入し、供給している。2008 年度の液体窒素の使用量はれている。

員会などである。これらの共通室の運営は、そ647,100 L となっている。

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

れぞれ対応する委員会の委員長が責任者となり、担当の技術職員または非常勤職員により実際の業務が行われる。
低温委員長

Chairperson
Cryogenics service

榊原俊郎

Technical Associate

Hikaru TSUCHIYA

土屋光

技 術 職 員

鷺山

玲子

技術専門職員Technical Associate

岡部清信

Kiyonobu OKABE

技術専門職員

山崎淳

研究支援推進員

今井忠雄

研究支援推進員

榎本泰道

研究支援推進員

村貫

静二

技術専門職員

Toshiro SAKAKIBARA

Technical Associate

工作委員長
Chairperson
Model shop

末元徹

Tohru SUEMOTO

Technical Associate
Technical Staff
Technical Staff
Technical Staff

放射線管理委員長
Chairperson
Radiation lab.

図書委員長
Chairperson
Library

高橋敏男

技術専門職員

Stock room
Chairperson
International liaison office

Chairperson
Public relations

Yasumichi ENOMOTO
Seiji MURANUKI

野澤清和

Kiyokazu NOZAWA

金道

係

渡邉

留美（柏図書館研究情報係所属）

曽我典子（柏図書館研究情報係所属）

浩一

Koichi KINDO

長Administrative Staff

一 般 職 員敏男

事務補佐員

Toshio TAKAHASHI

金道

Administrative Staff

浩一

川島

直輝

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

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

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

Glass shop:      Lathe for Glass Work, Polishing Tool,

液体ヘリウム貯槽

Liquid helium storage vessel

6,000 L                                        Milling Machines

回収用ヘリウムガス圧縮機

Helium gas recovery compressor

液体窒素貯槽遠心式ヘリウム汲上ポンプ

Liquid nitrogen storage tanks

150 L/hr

Supporting Machine Shop: Universal Lathes, Precision Lathes,

20,000 L

190 m3/hr

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

英子

Hideko AIZUMI

亀田

秋子

事務補佐員

久保

美穂子

石塚

みづゑ

Technical Staff                          操作フライス盤、放電加工機                       Ultrasonic Machining Tool

ヘリウム液化装置Ⅱ（リンデ）Helium liquefier system Ⅱ (Linde)

Noriko SOGA

Akiko KAMEDA

技術補佐員

Naoki KAWASHIMA

機械工作室   ： 5 軸制御マシニングセンター、ＮＣ旋盤、

200 L/hr

移動用ヘリウムガス容器

四十住

主要設備

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

Rumi WATANABE

Administrative Staff

事務補佐員

Koichi KINDO

Administrative Staff

広報出版委員長

Tadao IMAITechnical Associate

管理委員長（ストックルーム） 高橋
国際交流委員長

Jun YAMAZAKI

Toshio TAKAHASHI

Administrative Staff

Chairperson

Reiko SAGIYAMA

The aim of this laboratory is to supply liquid helium andliquid nitrogen, and to give general services concerning
cryogenic techniques. The laboratory also takes care ofhigh-pressure gas cylinders used in Kashiwa Campus. Liquid
helium is produced by the laboratory’s own liquefier andsupplied to the researchers and students. The evaporated helium
gas is recovered and purified in this laboratory for recyclingliquefactions. In the 2008 fiscal year, 294,100 L of liquid helium
was produced as a total and 211,000 L was supplied to the users.
Liquid helium is transferred from the 6,000 L storage vessel tovarious small storages with the centrifugal immersion pumpsystem. Liquid nitrogen is purchased from outside manufacturers. The supplied liquid nitrogen was 647,100 L in the sameyear.

Mihoko KUBO

Mizue ISHIZUKA

ヘリウム液化機、貯槽および遠心汲み上げポンプ

NC 旋盤による作業

Helium liquefier, storage and transfer system

Numerically controlled lathe

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

共通施設

Supporting Facilities

放射線管理室Radiation Safety Laboratory
放射線管理委員長

高橋

敏男

図書室
Library
図書委員長

Chairperson : T. TATAHASHI

技術専門職員野澤 清和 Technical Associate: K. NOZAWA（放射線取扱主任者）
                          (Radiation Protection Supervisor)

係

長

一般

職

員

金道
渡邉
曽我

浩一
留美
典子

ストックルーム
Stock Room

Chairperson : K. KINDO

管理委員長

Administrative Staff: R. WATANABE

事務補佐員

高橋

敏男

国際交流室
International Liaison Office
国際交流委員長

Chairperson: T. TAKAHASHI

四十住 英子 Administrative Staff: H. AIZUMI

事 務 補 佐 員
事 務 補 佐 員

Administrative Staff: N. SOGA

金道
亀田
久保

浩一
秋子

Chairperson: K. KINDO
Administrative Staff: A. KAMEDA

美穂子 Administrative Staff: M. KUBO

放射線管理室は、物性研究所における放射性物質（Ｕ

物性研究所図書室は研究所設立の目的に沿い、所内研

ストックルームは、回路部品、真空部品、薬品など実

物性研究所における国際交流にかかわる業務を行う。

等核燃料物質を含む）や放射線発生装置（Ｘ線装置を含究者の研究や大学院生の教育とともに、全国の共同利用

験に共通して必要とされる消耗品、その他文房具などの国際交流委員会のもと、外国人客員所員の募集、招聘、む）の取扱において、放射線取扱者の放射線障害を防止し、研究者のために、物性科学を中心とした資料を多数所蔵

共通物品をそろえている。研究者の便宜を図るため自動

宿 舎 の 管 理、 物 性 研 究 所 国 際 ワ ー ク シ ョ ッ プ の 募 集，

安全を確保することを目的として設置されている。そのし、利用に供している。

払い出しシステムを用いて 24 時間オープンしており、必ISSP 国際シンポジウムの運営に関する業務やノウハウのため、放射線取扱に関わる全所的な放射線管理業務とし所蔵資料はインターネットで検索できる。所蔵資料以要な物品を迅速かつ安価に入手することができる。使用蓄積などを行っている。その他、日常の外国人滞在者のて、放射性物質や放射線発生装置の新規使用、変更及び外にも東京大学内で公開されている電子ジャーナルや頻度は高いが、一般市場で入手が容易でないものや、一生活支援や、さまざまな情報提供をしている。

廃止に伴う法律手続き、監督官庁に提出する放射線管理

データベースが利用できる。

括購入によりコストダウンできる物品も在庫の対象であ「国際交流」

報告書等の作成、放射線管理区域の線量測定、Ｘ線装置

また未所蔵資料については図書館間相互利用による文等の定期検査の実施及び放射線取扱者の被ばく線量や特献複写、現物貸借サービスを行い資料の提供に努めてい別健康診断の記録、放射線取扱者の教育訓練等を行ってる。

いる。また、当室には、Ｕ、Th などの非密封核燃料物質
やThe ISSP Library holds many documents concerningmaterials science for researchers. The online catalogue can beused to find books and journals held in the Library. The IT
facility gives the access to many electronic journals and online
databases. If an item is not available locally, the Library canarrange an inter-library loan.
Service hours: Monday-Friday 9:30-17:00

22

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

概要
面積

主要設備

蔵書数

化学実験室（非密封核燃料物質を解放で扱える物性研究所唯一の実験

www.issp.u-tokyo.ac.jp/contents/sections/stockroom/

研究プロジェクトの申請・実施に関する事務「国内交流」

list.html)

客員所員の支援（事務手続き・住居の準備）

The stock room supplies stationery and parts that arecommonly used in reseach and experiments at low cost. By theautomated system control, it is open 24 hours.
The available items and prices can be checked on the webpageof ISSP. (http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/contents/sections/stockroom/list.html)

レクリエーションの企画・実施
The International Liaison Office handles various international
matters at ISSP under the supervision of the Committee forinternational affairs. The major functions are the coordinationof a visiting professorship program, the assistance in ISSP international symposiums, and the accumulation of “know-how” forcontinuous improvement of our services. The Office also serves
as an information center for researchers from abroad.

（洋書 57,156 冊、和書 6,446 冊、製本雑誌を含む）

シンチレーションカウンター、各種サーベイメーター等、汚染検査室（ハ座席数

ンドフットクロスモニターによる汚染の確認）（住居・学内外・諸事務手続き、日常生活等）：783m2

雑誌種類数 ：734 種（洋雑誌 630 種、和雑誌 104 種）
開室時間

在庫品目と価格はウェブページで参照できる。(http://：63,602 冊（平成 20 年度末現在）室）、ポジトロン実験室（22Na 密封線源を用いた低速ポジトロンビームによる実験が行える）、熱蛍光線量計、Ge 半導体検出器、α線検出器、液体

外国人訪問者の支援る。

：平日 9:30-17:00（時間外利用

6:00-24:00）：24 席（内 8 席は LAN ケーブル、電源コンセント設置）

検索用端末 ：3 台

Main Facilities

複写機

：3 台

職員数

：3 人（非常勤職員含む）

運営

The rooms for radiation experiments and radiochemical opera-

tions (unsealed U, Th and sealed 22Na source), various types of：図書委員会

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

survey-meters, and, 7ch hand-foot-clothing monitor.

ストックルーム

国際交流室

Stock RoomInternational Liaison Office86

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

■東京大学物性研究所

東京大学柏キャンパス
物性研究所

The Institute for Solid State Physics,
The University of Tokyo

数物連携宇宙研究機構
Institute for the Physics and Mathematics of the UniversⓂ プレハブ研究棟
Prefabricated Research Bldg.
Ⓝ 本館（建設中）
Main Bildg. (under construction))
5
駐車場 Parking

7

4

$

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至 上野

●柏の葉公園Kashiwanoha Park

%

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●東葛
テクノプラザTokatsu
Techno Plaza(

2

駐車場 Parking

駐車場 Parking●常磐自動車道柏 I.C. から車で約 5 分（高エネルギー加速器研究機構内）
Tsukuba Branch of Synchrotron
Radiation Laboratory〒 305-0801 茨城県つくば市大穂 1-1
1-1 Oho, Tsukuba, Ibaraki 305-0801
TEL：（029）864-1171

附属中性子科学研究施設

栃木県

Ibaraki
茨城県

附属軌道放射物性
研究施設つくば分室
茨城県つくば市

埼玉県■附属中性子科学研究施設

東京大学物性研究所

Neutron Science Laboratory〒 319-1106 茨城県那珂郡東海村白方 106-1
106-1 Shirakata, Tokai, Ibaraki 319-1106
TEL：（029）287-8900

守衛所
Gate House

東大前
Todai Mae

至 船橋

●羽田空港から■高速バス利用で、「柏駅西口行き」約 75 分「国立がんセンター」下車  徒歩 4 分

Tokyo
東京

柏の葉公園北Kashiwanoha Kouen Kita

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2009

●国立がんセンター
東病院
National Cancer Center Hospital East

千葉県柏市

ISSP

東京大学

Univ. of Tokyo
Main campus
神奈川県

国立がんセンター
National Cancer Center
東大西Todai Nishi

柏駅 Kashiwa

至 東京■附属軌道放射物性研究施設つくば分室

-

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至秋

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至 水戸

…………………………………………………………………………………………

は入口
Entrance1●東武野田線江戸川台駅東口から■徒歩の場合  約 35 分
■タクシー利用の場合  約 5 分■バス利用の場合、東武バス「柏の葉キャンパス駅西口行き」で約 6 分「東大前」下車  徒歩約 1分

柏の葉キャンパス駅
Kashiwanoha-campus

柏の葉
公園

国道

共用施設
Supporting FacilitiesⓇ 環境安全研究センター柏支所
		 Environmental Science Center, Kashiwa BranchⓈ 柏図書館
		 Kashiwa LibraryⓉ 福利厚生棟		 Cafeteria and Shop
Ⓤ 共同利用研究員宿泊施設
		 Guest HouseⓋ 東大柏どんぐり保育園
		 Todai Kashiwa Donguri Day Nursery

新領域創成科学研究科
Graduate School of Frontier SciencesⒽ 基盤棟
		 Transdisciplinary Sciences Bldg.
Ⓘ 基盤科学実験棟
		 Transdisciplinary Sciences LaboratoryⒿ 生命棟
		 Biosciences Bldg.
Ⓚ 環境棟
		 Environmental Bldg.
Ⓛ 情報生命科学実験棟
		 Computational Biology Laboratory● JR 常磐線柏駅西口から■バス利用で、東武バス「国立がんセンター行き」で約 25 分
○柏の葉公園経由の場合「東大前」下車  徒歩約 1分○税関研修所経由の場合「国立がんセンター」下車  徒歩約 4 分

至 つくば

がんセンター

流山
おおたかの森駅

宇宙線研究所 Ⓖ
Institute for Cosmic Ray Research

交通案内●つくばエクスプレス 柏の葉キャンパス駅西口から■徒歩の場合  約 25 分
■タクシー利用の場合  約 5 分
至 東京■バス利用の場合、東武バス「柏の葉公園循環」または「江戸川台駅東口行き」で約 10 分「東大前」下車  徒歩約 1分

至 水戸

柏たなか駅

柏I.C.

駅

総合研究棟 Ⓠ
General Research Building〒 277-8581 千葉県柏市柏の葉 5-1-5
5-1-5 Kashiwanoha, Kashiwa, Chiba 277-8581
東武野田線
TEL：
（04）7136-3207
Tobu Noda-Line
http：//www.issp.u-tokyo.ac.jp/

初石

海洋研究所
Ocean Research InstituteⓄ 本館（建設中）
Main Bildg. (under construction)Ⓟ 観測機器・資料保管棟（建設中）		 Observation warehouse (under construction)

至 野田

駅
川台 dai
江戸 gawa
Edo

物性研究所
The Institute for Solid State PhysicsⒶ 本館
Main BuildingⒷ 低温・多重極限実験棟
		 Cryogenic/Multiple Extreme Conditions LaboratoryⒸ ショートパルス強磁場実験棟
		 Short Pulse Magnet LaboratoryⒹ 先端分光実験棟
		 Advanced Spectroscopy LaboratoryⒺ 軌道放射実験棟（SOR 実験棟）
		 Synchrotron Radiation LaboratoryⒻ ロングパルス強磁場実験棟
		 Long Pulse Magnet Laboratory

道 ay
車
動 hw
自 Hig
磐
常 an
b
Jo

東京大学物性研究所要覧
2009 年 10 月

Chiba
千葉県

茨城県那珂郡東海村
Neutron
Science Lab.

Synchrotron
Radiation Lab.