•THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICSTHE UNIVERSITY OF TOKYO

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/Publications

13

予算・職員
Budget/Staff Members

14

凝縮系物性研究部門
Division of Condensed Matter Science21

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

26

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

33

機能物性研究グループ
Functional Materials Group37

量子物質研究グループ
Quantum Materials Group41

物質設計評価施設
Materials Design and Characterization Laboratory52

中性子科学研究施設
Neutron Science Laboratory

58

国際超強磁場科学研究施設
International MegaGauss Science Laboratory64

計算物質科学研究センター
Center of Computational Materials Science67

極限コヒーレント光科学研究センター
Laser and Synchrotron Research Center
78

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

79

共通施設
Supporting Facilities84

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 年に設立されて以来、物性科学における日本の中核的研究機関として活動を続けてきました。その間、2000 年には都心の六本木キャンパスから、誕生したばかりの柏キャンパスへと移転、2004 年の国立大学法人化を経て、2010 年には文部科学省よる共同
利用・共同研究拠点制度 ( 全国の研究者が施設等を共同で利用し、共同研究を行うシステム ) の発足と同時に物性科学研究拠点として認定され、今年度から 2 期目となる新しい中期目標期間 (6 年 ) をスタートしています。
物性科学は、我々の身の回りにある物質の多様な性質を、ミクロな構成要素である原子や電子の運動法則に基づいて解明する学問として、発展してきました。近年、そのような知識をもとに、新奇な性質を持つ新物
質を化学的に合成し、あるいは物理的に原子層を積み重ねて新しい機能を示すナノメーターサイズの構造を作製するといった研究が盛んになり、現在では物理学、化学、材料工学にまたがる融合的な学問として発展しています。物性科学の大きな魅力は、物質中の原子・電子集団が示す現象の解明が、人類の自然認識を深めると同時に、新規な材料やデバイスの開発によって社会に貢献できるところにあります。物性科学の対象がます
ます広がりつつある中で、今年度、物性研究所では既存の分野の枠を超えた二つの新しい研究グループ「機能物性グループ」と「量子物質グループ」を創設しました。前者は、さまざまな機能発現の舞台となる階層構造を持つ物質系において、電子励起や化学反応などの動的過程を微視的に理解することを目的とし、後者は、新
奇な量子現象を示す物質やナノ構造において、新たな自然概念の確立や革新的機能の実現を目指しています。
新しい物質やその複合体の性質を解明するためには、強磁場や高圧力など極限的な実験環境、様々な量子ビームを用いた計測装置、スーパーコンピュータなどの大型設備が重要な役割を果たしますが、物性研究所ではこれら最先端の技術開発にも力を注いでいます。強磁場については、電磁濃縮法を用いた破壊型短時間パルス磁場によって 1000 テスラを目指す計画と、フライホイール電源を用いて 100 テスラ非破壊型長時間パルス
磁場を実現する計画が進行しています。中性子科学に関しては、高エネルギー加速器研究機構 (KEK) と共同
で茨城県東海村の J-PARC に建設した、高分解能非弾性散乱分光器の共同利用を推進する一方で、2011 年
3 月の大震災以降停止している JRR-3 原子炉の再稼働に備え、装置の高度化を行っています。計算物質科学
については、物性科学専用のスーパーコンピュータの共同利用に加えて、国内最大規模の「京」の後継機であるポスト「京」で重点的に取り組むべき研究課題の 1 つ「次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成」の代表機関として、計算手法・ソフトウェアの開発や、その普及活動を行っています。光を用いた物
質科学については、兵庫県 ( 播磨 ) の放射光施設 SPring-8 に建設した軟 X 線分光実験装置を用いた研究と、柏での極限的なコヒーレントレーザー光源開発、およびこれを用いた最先端分光研究によって、新たなフロンティ
アが開かれつつあります。
物性研究所はこれからも物性科学の最先端を開拓し、国内外の物性科学研究者に最高水準の共同研究拠点を提供していきます。皆様にはこれまでと変わらぬご支援をお願い申し上げます。
2016 年 10 月
瀧川 仁

2THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

The Institute for Solid State Physics (ISSP) was established in1957 as a joint-use research institute attached to the University ofTokyo. Since then, ISSP has been acting as a central organization ofcondensed matter science in Japan. After relocation from Roppongiin the central part of Tokyo to Kashiwa in 2000 and the reform of thenational universities into national university corporations in 2004,
ISSP was appointed as a joint-use/joint-research institute in 2010 inaccordance with the new scheme set by the government. This year,
ISSP has started the second 6-year period for the Mid-term Plan.
Condensed matter science had started as a discipline, whichenables us to understand a wide variety of properties of materials on
the basis of fundamental laws of motion of the constituent microscopic particles, i.e. electrons and nuclei. Based on such knowledge, the major current efforts are being devoted to synthesize new

所長 Director

瀧川 仁  TAKIGAWA, Masashi

materials that may show unprecedented properties, or to fabricate structures with nanometer scale by depositing atomic
layers to produce new functions, bridging boundaries between physics, chemistry, and materials science. What is fascinating about condensed matter science is that studies of novel collective phenomena exhibited by atoms and electrons inmaterials not only deepen our understanding of nature but also contribute to technological innovations important to thehuman society. This year, expecting further expansion of the scope of condensed matter science, we launched two interdisciplinary research groups on “functional materials” and “quantum materials”. While the former aims at microscopic
understanding of the dynamic processes including electronic excitations and chemical reactions in complex materials
with hierarchical structures, the goal of the latter is to discover new concepts and functions both in bulk materials and innanostructures, that exhibit novel quantum phenomena.
In elucidating the properties of materials and their composite systems, extreme environments such as high magnetic
fields and high pressure, as well as large facilities such as supercomputers and advanced measurement systems play
important roles. We have been working hard to develop state-of-the-art technologies. The International MegaGauss
Science Laboratory is pursuing generation of 1000 tesla destructive short-pulse magnetic fields by electromagnetic
compression method and 100 tesla non-destructive long-pulse fields using a flywheel dc-generator. The Neutron Science
Laboratory operates the High Resolution Chopper (HRC) spectrometer in J-PARC constructed jointly with KEK
and prepares for restarting of the JRR-3 reactor, which has been shut down after the earthquake in March 2011, with
upgraded instruments. Concerning the Computational Materials Science, ISSP is selected as the representative for the
Flagship 2020 Project “Creation of New Function Devices and High Performance Materials for Supporting Industry of
Next Generation“ to develop algorithm and software for the massively parallel “post K” supercomputer. Concerning thephoton science, ISSP has constructed state-of-the-art soft X-ray spectrometers at the BL07 beam line in SPring-8 locatedin Harima, providing a platform for international user program. This is collaborated with the activities in Kashiwa todevelop high performance laser dedicated to advanced spectroscopy, opening new frontier in photon-matter science.
We at ISSP continue to aim at conducting cutting-edge research at the forefront of the condensed matter science, andthereby, provide an excellent collaborative center for both domestic and international researchers. We appreciate yourcontinued support for our research activities. 										October 2016
Masashi Takigawa

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物性研究所は、「物性物理学」の研究推進のため、昭和成するなど、伝統的な固体物理学の枠組みをこえる研究を展

32 年 4 月 1 日に、全国物性研究者の要望と日本学術会議開し、それを発信する国際共同利用研究所としての活動を志の勧告および、文部省と科学技術庁の合意に基づき、東京向することにある。この研究体制は、新物質科学、物性理論、

大学附置全国共同利用研究所として設立された。立ち遅れて

先端領域、極限環境、先端分光の 5 大研究部門と軌道放いた我が国の物性分野の研究設備・体制を国際的水準に高射物性研究施設、中性子散乱研究施設、物質設計評価施める拠点となるという設立当初の使命は、15 年ないし 20 年

設の 3 施設で構成された。このほかに所外研究者を一定期でほぼ達成された。

間所に迎えるための客員部門と外国人客員 2 名をおき、所内次の目標は先端的実験技術を開発することに設定され、そ外の交流・協力と、所の研究の活性化・流動化を促進している。

のための重点 5 計画のうち、まず超低温物性は昭和 55 年

平成 12 年 3 月に、43 年間活動を展開した六本木キャン

度に、超強磁場・極限レーザー・表面物性が昭和 59 年度

パスから東京大学の第 3 極としての柏新キャンパスに全面移に設備計画を終え、軌道放射物性設備計画も昭和 61 年度転した。同時に移転した宇宙線研究所および、新設された大にその緒についた。研究計画の展開に伴い、組織上でも昭学院・新領域創成科学研究科と共に、従来の枠をこえた新和 55 年に改組が行われた。従来の固有 21 部門を、超強しい学問領域の推進を目指した。平成 15 年度 には日米科

磁場・極限レーザー・表面物性・超低温物性・超高圧を含学技術協力事業や茨城県東海村パルス中性子源計画へ対応

む極限物性部門、軌道放射物性部門、中性子回折物性部門、するために、中性子散乱研究施設が中性子科学研究施設へ

凝縮系物性部門、理論部門の 5 大部門に改め第 2 世代にと改組された。平成 16 年に東京大学が法人化され、その中移行した。

での全国共同利用研究所としての新たな役割が期待された。

極限物性部門は、従来の実験装置では実現不可能な極

また同年、先端領域部門をナノスケール物性研究部門と名称

限的状況を創ると共にその下での新しい物性の探索を行なっ変更した。平成 18 年に国際超強磁場科学研究施設、平成た。軌道放射物性部門は加速器を光源に、中性子回折物性

23 年に計算物質科学研究センターが新設された。軌道放射

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

物性研究施設では、平成 9 年の SOR-RING 運転停止以降、の協力を得て研究を進めた。中性子回折物性部門では、日高エネルギー加速器研究機構内に設置したつくば分室（平本原子力研究所（現・日本原子力研究開発機構）の研究

成２６年廃止）や平成 21 年に大型放射光施設 SPring-8 内

用 3 号炉の改造に伴い、平成 2 年度から 4 年度までに線源に設置した播磨分室で活動を行っている。平成 24 年には、の大幅な性能向上が図られ、平成 5 年度から中性子散乱研

先端分光研究部門との統合により、極限コヒーレント光科学究施設に拡充改組された。一方で、軌道放射物性研究施設

研究センターが発足した。平成 28 年の改組では、新物質

は東京大学田無キャンパス内に設置された SOR-RING を運科学研究部門と極限環境物性研究部門の凝縮系物性研究転し、また、高エネルギー物理学研究所（現・高エネルギー部門への再編と、従来の枠を超えた新しい学問領域の推進

加速器研究機構）内に分室を設けビームラインと実験ステーを目指した機能物性研究グループと量子物質研究グループのションを維持してきた。また凝縮系物性部門は、理論部門と創設を行い、新たな一歩を踏み出している。

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

六本木キャンパス物性研究所研究棟（1963 年）

したり、また計算機物理学の支援の下に新物質を設計・合ISSP Main Building at Roppongi Campus（1963）

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

such as thin films, materials fabricated on surfaces andmesoscopic systems with nanoscale structure. Focused
efforts are also planned on synthesis and characterization of
new materials with the aid of computational physics, whichallows us to design and predict properties of new materials.
In order to reflect these developments, former researchdivisions were reorganized into five research divisions (NewMaterials Science, Condensed Matter Theory, Frontier
Areas, Physics in Extreme Conditions, and Advanced
Spectroscopy) and three research facilities (Synchrotron
Radiation, Neutron Scattering, and Materials Design andCharacterization Laboratories). In addition, a visiting staff
division as well as two foreign visiting professor positions
were created.
ISSP was relocated to the new campus in Kashiwa of
the University of Tokyo in March 2000 after the 43 yearsof activities at the Roppongi campus in downtown Tokyo.
Here ISSP is aiming at creating new areas of sciencein collaboration with other institutions in Kashiwa. In
2003, Neutron Scattering Laboratory was reorganized
to Neutron Science Laboratory. The University of Tokyo
was transformed into a national university corporation in2004 and thus ISSP is expected to play new roles as a joint
research Laboratory in the university corporation. In thesame year, Division of Frontier Areas Research changed its
name to Division of Nanoscale Science. In 2006, the ISSP
established International MegaGauss Science Laboratory
and started serving as an international center of physics
in high magnetic fields. In 2011, Center of Computational Materials Science was established in the ISSP, forpromoting materials science with advanced supercomputers. Regarding Synchrotron Radiation Laboratory, after
the closing of the SOR-RING in 1997, Harima branchof Synchrotron Radiation Laboratory was established at
SPring-8 in 2009. Furthermore, Division of Advanced
Spectroscopy and Synchrotron Radiation Laboratory werereorganized in 2012 into the newly established Laser andSynchrotron Research Center. In 2016, Divisions of New
Materials Science and Physics in Extreme Conditions werereorganized into Division of Condensed Matter Science,and Functional Materials Group and Quantum Materials
Group were launched in order to widen the scope ofcondensed matter science, as a new step forward in theinterdisciplinary research field.

The Institute for Solid State Physics (ISSP) of the University of Tokyo was established on April 1 in 1957 as a joint
research laboratory based upon the recommendation of
the Science Council of Japan and the concurrence between
the Ministry of Education, Science and Culture and theScience and Technology Agency in order to carry on basic
research in condensed matter physics. Within the first 15 to
20 years, ISSP had achieved its original mission, that is toserve as the central laboratory of materials science in Japanequipped with state-of-art facilities that were open for all
domestic researches in order to bring the research in Japan
up to par with the international level.
The next goal was set to develop advanced experimental techniques that were difficult to achieve in most
university laboratories. The reorganization of ISSP into the"second generation" took place in 1980. Division of Physics
in Extreme Conditions included groups in the areas ofultra-high magnetic field, laser physics, surface science,
ultra-low temperature and very high pressure. It aimed tocreate extreme conditions and to explore new phenomena.
Neutron Scattering Laboratory was constructed in Tokai
in collaboration with the Japan Atomic Energy Agency. Its
capability was significantly improved during 1990 - 1992
due to renovation of the research reactor. Synchrotron
Radiation Laboratory operated the SOR-RING in the
Tanashi Campus of the University of Tokyo and maintained
beam lines in the Photon Factory at the High Energy
Accelerator Research Organization (KEK) in Tsukuba.
Besides activities using such big facilities, the Condensed
Matter Division and the Theory Division maintained small
groups motivated by individual interests and ideas. Amongthese groups was formed Materials Development Divisionin 1989 aiming at exploring new materials and their novel
properties.
16 years after the reorganization, another major
reorganization of ISSP into the "third generation" took
place in 1996, in order to pursue new frontiers beyond
the traditional disciplines and become an international
center of materials science. One example is to explore newphenomena in combined environments of various extreme
conditions, since individual technologies for high magnetic
field, low temperature and high pressure had reachedcertain maturity during the "second generation". Anotherexample is the study of artificially designed materials

5
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

昭和 32 年

1957

共同利用研究所として発足

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

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

1958

誘電体 ･ 光物性部門､ 理工研から振替

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

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

半導体 ･ 分子 ･ 格子欠陥 ･ 塑性 ･ 放射線物性部門増設

Opening of Semiconductor, Molecular Physics, Lattice Imperfections, Plasticity, and Nuclear
Radiation divisions
昭和 35 年

1960

結晶第２･ 理論第１・固体核物性・界面物性部門増設

Opening of Crystallography II, Theory I, Solid State Nucleus, Surface Properties, and Molecular
Science divisions
物性研究所開所式

Inauguration of ISSP
昭和 36 年

1961

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

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

1965

非晶体部門を無機物性部門に名称変更

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

中性子回折部門増設

Opening of Neutron Diffraction division
昭和 47 年

1972

固体物性部門（客員部門）増設（22 部門となる）

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

1975

軌道放射物性研究施設設置

Foundation of Synchrotron Radiation Laboratory
昭和 54 年

1979

昭和 55 年

1980

超低温物性研究棟竣工

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

Reorganization of ISSP from 22 small divisions to five large divisions, Physics in Extreme
Conditions (including ultra-high magnetic field, laser physics, surface science, ultra-low
temperatures and very high pressure laboratory), Synchrotron Radiation, Neutron Diffraction,
Condensed Matter and Theory divisions and one Visiting Staff division
昭和 57 年

1982

超強磁場 ･ 極限レーザー実験棟竣工

Ultra-High Magnetic Field Laboratory and Laser Laboratory building completed
平成 元年

1989

新物質開発部門（時限 10 年）が増設され､ 6 大部門となる

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

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

1993

中性子散乱研究施設の新設

Foundation of Neutron Scattering Laboratory
6
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

平成 7 年

1995

国際外部評価が実施される

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

1996

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

Reorganization into five divisions; New Materials Science, Condensed Matter Theory, Frontier
Areas Research, Physics in Extreme Conditions and Advanced Spectroscopy divisions, and threefacilities; Synchrotron Radiation, Neutron Scattering and Materials Design and Characterization
Laboratories
東京大学柏キャンパスにおける物性研究所実験棟建設着工

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

1997

日米協力事業（中性子散乱）の国際外部評価が実施される

Evaluation of activities of the U.S.-Japan cooperative program on neutron scattering by theinternational review committee
平成 11 年

1999

柏キャンパスへの移転開始 (2000 年移転完了）

Relocation to Kashiwa campus started (completed in 2000)
平成 13 年

2001

平成 15 年

2003

外国人客員新設

Opening of foreign visiting professorship
中性子散乱研究施設が中性子科学研究施設に改組

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

Evaluation of scientific activities of the Material Design and Characterization Laboratory by theexternal committee
平成 16 年

2004

東京大学が国立大学法人東京大学となる

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

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

2005

平成 18 年

2006

国際外部評価が実施される

Evaluation of scientific achievements of ISSP by an international external committee
国際超強磁場科学研究施設の新設

Foundation of International MegaGauss Science Laboratory
平成 19 年

2007

創立 50 周年記念事業

Celebration of 50th anniversary
平成 22 年

2010

共同利用・共同研究拠点として認可

Authorization as a joint usage/research center
平成 23 年

2011

計算物質科学研究センターの新設

Foundation of Center of Computational Materials Science
平成 24 年

2012

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

Foundation of Laser and Synchrotron Research Center, as a reorganization of Division ofAdvanced Spectroscopy and Synchrotron Radiation Laboratory
平成 26 年

2014

日米協力事業（中性子散乱）の国際外部評価が実施される

Evaluation of activities of the U.S.-Japan cooperative program on neutron scattering by theinternational review committee
平成 27 年

2015

国際外部評価が実施される

Evaluation of scientific achievements of ISSP by an international external committee
平成 28 年

2016

新物質科学研究部門と極限環境物性研究部門が凝縮系物性研究部門へ再編される
機能物性研究グループと量子物質研究グループが創設されるReorganization to Division of Condensed Matter Science from Divisions of New Materials
Science and Physics in Extreme Conditions, and foundation of Functional Materials Group andQuantum Materials Group7
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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 sametime, its facilities are open to all domestic researchersに、全国物性科学研究者のための共同利用研究所でもparticipating in joint research. In April 2010, ISSP was
duly granted the authorization as a joint usage/research
center. The administrative decisions are made at theある。又、平成 22 年 4 月には共同利用・共同研究拠点として認可された。研究所の運営は、教授及び准教授から構成される所員会の議決を経て所長が行うが、faculty meeting chaired by the director and attended byprofessors and associate professors. The ISSP Advisory
Committee, consisting of nearly equal numbers of

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members from and outside of the University of Tokyo torepresent the interest of the outside users, gives advice
on various aspects of administration upon inquiry of thedirector. The Advisory Committee for Joint Research,
consisting of both the in-house and outside members,
evaluates proposals for joint research, workshops, andallocation of fund for user activities. The Research
Strategy Office headed by the director promotes futureplans to reinforce research and management of ISSP.
Currently ISSP consists of three Research Divisions,
two Research Groups, five Research Facilities, Visiting
Staff Division and Foreign Visiting Staff Division.
Among these, Synchrotron Radiation Laboratory has abranch in the SPring-8, Sayo, Hyogo, and the Neutron
Science Laboratory maintains spectrometers installed at
the research reactor in the Japan Atomic Energy Agency,

要望を 伝達する機能を果たしている。更に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。研究戦略室は所長が室長を務め、将来計画の策定など研究や運営を強化する取組を推進している。
物性研究所の研究体制は 3 研究部門、2 研究グルー
プ、5 研 究 施 設、 客 員 部 門、 外 国 人 客 員 部 門 よ り なる。このうち極限コヒーレント光科学研究センター軌
道放射物性研究施設に関しては兵庫県佐用郡佐用町のSPring-8 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いる。さらに、所内研究者や共同利用者が共通に利用できる施設
として低温液化室、工作室、放射線管理室、図書室、

Tokai, Ibaraki. Apart from the Research Divisions andFacilities, supporting facilities, which include Cryogenic

国際交流室などが置かれている。また、物性研究所にLaboratory, Machine Shop, Radiation Safety Laboratory, Library and International Liaison Office, provide
services to both in-house and outside users. Public
Relations Office offers various information, and Infor-

おける様々な情報の発信を担当する広報室や、ネット
ワーク関連の管理運用やサポートを行う情報技術室も設置されている。
本研究所の教授、准教授、助教の人事はすべて公募

mation Technology Office handles and supports networkrelated matters.

され、物性研内外ほぼ同数の委員よりなる人事選考協
議会 の議決を経て所員会で決定される。なお、一部のOpen faculty positions of professors, associate
professors and research associates at ISSP are advertised publicly. Candidates are selected by the Selection Committee consisting of nearly equal numbers of

職には任期がついている。

in-house and outside members and then approved by the
Faculty Meeting. Some of the positions have finite terms
of appointment.

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

全国の物性科学研究者に対する共同利用・共同研究

The facilities of ISSP are open to domestic
researchers, who are encouraged to submit joint
research proposals. In addition, ISSP provides oppor-を促進するため、次の制度が設けられている。
１．一般研究員 ––– 所外研究者が研究の必要上、本所を利用したい場合、その便宜を提供するための制度でtunities for young scientists including graduate students
across the country to do research for extended periods.
ISSP supports travel and research expenses for visitors.

ある。申請された研究計画等を検討のうえ決定している。
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のThe supercomputer system of ISSP is used via
internet by domestic researchers.

機会を提供する制度である。
本所所員の指導のもと、３ヶ月を超えて研究を行う長期留学研究員と、新技術の習得などを目的として３ヶ月以下の滞在を行う短期留学研究員の２種類の制度がある。
３．嘱託研究員 ––– 所外研究者に本所の研究計画並びに共同研究計画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提供する制度で、期間は６ヶ月を限度としている。
その他、物性研スーパーコンピュータシステムは、インターネットを通じ全国の物性研究者の利用に供されている。

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）
Number of subjects and researchers adopted to domestic joint research

共同利用で来所する外来研究者は、柏キャンパス内

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

の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）

物性研究上興味深い特定テーマについて、２〜３日

ISSP holds domestic workshops on specific subjectsof condensed matter science typically with a two to

程度集中的な討議を行うための制度である。全国の物性研究者からの申請に基づき、共同利用施設専門委員

three-day schedule and one hundred participants.
Proposals for workshops are submitted by researchers会によって採択が審議決定される。

over the country and selected by the Advisory
Committee for Joint Research.
※上記の共同利用制度の詳細については
本所共同利用係までお問い合わせください。
なお、３ヶ月毎（平成 15 年度〜）に発行している「物性研だより」には、各種共同利用の公募や短期研究会報告などの情報が掲載されています。

短期研究会 Workshops
10
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物性研究所は、物性研究の国際的拠点としても重要

ISSP plays an important role as an international
center of materials science. The unique facilities ofな役割を担っている。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

ISSP have been used in many international collaborations. Many foreign researchers have been spending
their early careers at ISSP supported by various

省や日本学術振興会の外国人招聘制度などを利用した研究者も多数在籍している。また、1981 年以降、中性子散乱に関する日米協力事業の実施機関の役割も果た

fellowship programs sponsored by the Japan Society
for Promotion of Science, the Ministry of Education,
Culture, Sports, Science and Technology, and other

している。この他にも、国際シンポジウム及び国際ワー
クショップを開催している。

agencies. ISSP has also been coordinating the US-Japan
cooperative research program on neutron scattering
since 1981. In addition, ISSP organizes international
symposiums and workshops.

●テーマ

●開催期日

●参加者数（外国人）

International Workshop on 3D Atomic Imaging at Nano-scale Active Sites inMaterials

2012･8･6-868（10）

Emergent Quantum Phases in Condensed Matter (EQPCM2013)2013･6･3-21

160（35）The 2nd DYCE-Asia and ISSP-International Workshop on “Life Science andPhotonics”

2013･12･17-18

58（11）New Horizon of Strongly Correlated Physics (NHSCP2014)

2014･6･16-7･4

161（34）

ISSP International Workshop: Joint Symposium of Polymer Networks andResearch Group on Polymer Gels

2014･11･10-14

282（94）Topological Aspects in Correlated Electron Systems

2015･3･2670（8）ISSP-MPIPKS Joint Workshop, "Dynamics of Strongly Correlated Systems"

2015･3･30-31

89（11）New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics (NPSMP2015)

2015･6･1-19

229（54）

The 18th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations

2015･11･9-11

197（94）Topological Phenomena in Novel Quantum Matter: Laboratory Realization ofRelativistic Fermions and Spin Liquids

2016･2･29-3･490（70）

International Workshop on Tensor Networks and Quantum Many-Body
Problems (TNQMP2016)

2016･6･27-7･15

125（35）

The 17th International Conference on High Pressure in Semiconductor Physics(HPSP-17) & Workshop on High-pressure Study on Superconducting (WHS)

2016･8･7-11

110（37）

Title

Date

Participants（overseas）

最近の国際シンポジウム及び国際ワークショップ Recent international symposiums and workshops

11
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物性研究所では、特色ある施設を利用し、物性科学

ISSP contributes to the graduate education in materialsに関連した大学院教育に力を注いでいる。物性研究所のscience using its unique facilities. The faculties partici-

教員は、研究分野に応じて、大学院理学系研究科物理

pate in the following departments of the graduate school

学専攻、化学専攻、工学系研究科物理工学専攻、新領of the University of Tokyo: Physics, Chemistry, Applied

域創成科学研究科物質系専攻、及び複雑理工学専攻にPhysics, Advanced Materials, and Complexity Science属しているが、これら従来の枠を越えた総合的視野に立and Engineering. However, students are encouraged to

つ若い物性科学研究者の養成に力を入れている。物性

develop their careers across the established disciplines.

研究所では、毎年大学院進学希望者のためのガイダンス

Every year a guidance and guided tour are given toを開催するとともに、教養学部の学生を対象に物性科学

those who are interested in graduate courses in ISSP.

入門として、
全学自由研究ゼミナール「物性科学の最前線」

For undergraduate students, introductory lectures onを開講している。

condensed matter science are given as one of Seminars
at Komaba campus.

修士課程 Master Course

博士課程 Doctor Course

2013 年

2014 年2015 年

2016 年2013 年

2014 年2015 年

2016 年

物理学専攻 Physics

41

32

28

18

21

27

34

35

化学専攻 Chemistry

4

3

1

5

2

3

0

0

物理工学専攻 Appl. Phys.

11

8

7

9

7

7

8

4

物質系専攻 Advanced Materials

38

33

39

43

16

18

24

28

複雑理工学専攻 Complexity Sci. and Eng.
合

計

0

0

3

2

0

0

1

1

94

76

78

77

46

55

67

68

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

物性研究所では、年間 300 から 400 編前後の学 術文献を発表している。2015 年度の学術文献 299 編の内訳は、学術論文 290、解説記事 8、本（または本の一部）
1 となっている。

About 300 to 400 scientific issues are publishedthrough annual activity in ISSP. The 299 articles
published in 2015 consist of 290 papers in refereed
journals, 8 reviews, 1 books.

年間発表論文数（プロシーディング・解説記事含む）

Number of scientific papers (including proceedings and reviews)

12
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

予算/Budget

平成 27 年度（2015 fiscal year）（Ａ）人件費：文部科学省より（Ｂ）物件費：文部科学省より（Ｃ）寄附金：民間等より（Ｄ）受託研究・共同研究：民間・他省庁等より（Ｅ）科学研究費：文部科学省・日本学術振興会より（Ａ）Regular Budget (Personnel) from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology（Ｂ）Regular Budget (Non-Personnel) from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology（Ｃ）Grant-in-Aid from Private Corporations（Ｄ）Grant-in-Aid from Governmental Agencies and Private Corporations（Ｅ）Grant-in-Aid from Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, and Japan Society
for the Promotion of Science

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

計

人件費

物件費

寄附金

受託研究・共同研究

科学研究費

Total

平成 27 年度（2015）

1,657,078

2,146,989

17,829500,211464,165

4,786.272

平成 26 年度（2014）

1,700,581

2,713,528

28,071

435,229585,279

5,462,688

平成 25 年度（2013）

1,545,996

2,307,864

30,847545,717427,515

4,857,939

平成 24 年度（2012） 1,326,798

2,843,602

15,344

296,078

361,530

4,843,352

平成 23 年度（2011）

1,466,060

3,502,123

21,312

222,097

666,184

5,877,776

平成 22 年度（2010）

1,348,475

2,659,755

48,472

298,615

691,061

5,046,378

平成 21 年度（2009）

1,363,182

2,748,055

7,575

405,342754,798

5,278,952

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

平成 28 年 7 月１日 現在
教授

現

員

Number ofstaffs

特任教授

准教授

特任准教授
Project
Associate
Professors

Research
Associates

Project
Research
Associates

Technical
Associates

Administrative
Staff

Total

1

39

2

30

12

122

Professors

Project
Professors

Associate
Professors

20

2

16

助

教

特任助教

13
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

技術職員

事務職員

合計

凝縮系物性研究部門
Division of Condensed Matter Science
酸化物高温超伝導体、有機伝導体、フラーレン、
カーボンナノチューブ、グラフフェン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。また、物質系
を超低温、超高圧、強磁場など、「極限環境下」に置くと、通常の状態とは全く異なる性質を示す様になる。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。凝縮系物性研究部
門では、無機・有機結晶に加え、単原子層や薄膜を含む新しい物質系を合成し、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、6 つの研究室から構成されている。各研究室は自由な発想のもとに新物質や高品質試料の合成、単原子層やナノ構造体の作製、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。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し、トポロジー、多極子、分子自由度など新たな自由度が加わった物質における多彩な現象の解明を主要なテーマの１つとしている。
多様な物質合成や原子層やナノ構造体の作製、構造解析、常温常圧ばかりでなく、極低温、超高圧、強磁場下における輸送測定、精密磁化、熱測定、
核磁気共鳴など、高度な実験技術を駆使した研究が進められている。

Discoveries of new materials have often opened
new horizons in materials science. High temperatureoxide superconductors, carbon clusters, nanotubes,
graphene, and organic conductors are good examples.
Materials under extreme conditions such as low
temperatures, high pressure, and high magnetic fielddemonstrate unusual electronic states. New materials
also lead to the future development of new devices andtechnologies. The goal of the Division of Condensed
Matter Science is to uncover novel phenomena thatlead to new concepts of matter, through combined
efforts of search, synthesis and characterization of
new materials. Currently, our division consists of six
groups. Although each group has its own researchstyle and projects, we try to maintain close collaboration between those groups working on production ofhigh quality materials and those working on advanced
technology for measuring physical properties.
One of the subjects of our current intensive research isthe effects of strong electronic correlation, in particular,
novel phenomena related to topological, multipoles,
molecular degrees of freedoms in transition metal oxides,
heavy electron systems, and organic conductors. Here,various advanced experimental techniques are employed,such as materials syntheses, fabrication of monoatomic
layer and nano structures, structural characterization,transport, magnetic and calorimetric measurements, andnuclear magnetic resonance under low temperatures,
high pressure, and high magnetic field.

教

授

瀧川

仁

助

教

上田

顕

特任研究員

孫

教

授

榊原

俊郎

助

教

下澤

雅明

特任研究員

武田

晃

教

授

森

助

教

田縁

俊光

特任研究員

東野

寿樹

教

授 *1

助

教 *1

松本

洋介

特任研究員 *2

大槻

匠

酒井

明人

特任研究員 *

ティアン ザオミン

特任研究員 *1

冨田崇弘

Professor
Professor
Professor

TAKIGAWA, Masashi
SAKAKIBARA, Toshiro

初果

MORI, Hatsumi

Research Associate
Research Associate
Research Associate

UEDA, Akira
SHIMOZAWA, Masaaki
TAEN, Toshihiro

Project Researcher

悦SUN, Yue

Project Researcher

TAKEDA, Hikaru

Project Researcher

HIGASHINO, Toshiki

Professor

NAKATSUJI, Satoru

中辻

知

准教授

Associate Professor OSADA, Toshihito

長田

俊人

准教授

山下 穣

Project Research Associate SAKAI, Akito

教務職員

村山

千壽子

教授（客員）

立川仁典

技術専門職員

内田和人

特任研究員 *肥後友也

教授(外国人客員） 高野

安正

特任研究員

酒井

謙一

特任研究員 *1

マン

フィユアン

裕幸

特任研究員

佐藤

光幸

学振特別研究員

吉田

順哉

俊一郎

特任研究員

杉井 かおり志村恭通

Associate Professor YAMASHITA, Minoru

Visiting Professor

TACHIKAWA, Masanori

Visiting Professor

TAKANO, Yasumasa

助

教

三田村

助

教

橘高

Research Associate MITAMURA, Hiroyuki
Research Associate KITTAKA, Shunichiro

Research Associate

特任助教 *

1

Technical Associate

Technical Associate
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher

MATSUMOTO, Yousuke

MURAYAMA, Chizuko

UCHIDA, Kazuhito
SAKAI, Kenichi

SATO, Mitsuyuki
SUGII, Kaori

Project Researcher
1

Project Researcher

14

TIAN, Zhaoming

Project Researcher

TOMITA, Takahiro

2

Project Researcher

HIGO, Tomoya

Project Researcher

MAN, Huiyuan

JSPS Research Fellow

学振特別研究員 *1

JSPS Research Fellow*1 所内兼務。本務は量子物質研究グループ。 /concurrent with Quantum Materials Group*2 所内兼務。本務はナノスケール物性研究部門。 /concurrent with Division of Nanoscale Science
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

OHTSUKI, Takumi

YOSHIDA, Junya
SHIMURA, Yasuyuki

凝縮系物性研究部門

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

瀧川研究室

瀧川

仁

TAKIGAWA, Masashi

Takigawa Group教授

Professor

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

の強い電子間相互作用に起因する現象を研究している。強相関電子系では、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。

ＮＭＲスペクトルの解析から得られた、亜鉛不純物の周りの銅スピンの分布の様子。× は亜鉛不純物を、赤い丸は銅原子を示す。また
塗りつぶした赤丸は磁場と同じ向きのスピン、中抜きの赤丸は磁場と反対向きのスピンを表し、丸の大きさ
は ス ピ ン の 大 き さ を 表 す。
黒丸はホウ素の位置を示し、その中の番号は左図のスペクトル線の番号に対応する。
ＮＭＲスペクトルでは、亜鉛不純物と同じ原子層だけ
でなく、その上下に隣り合う原子層からの信号も観測されている。

隣り合うスピン２量体が平面内で直交配列した量子磁性体 SrCu2(BO3)2 の、極低温・高磁場におけるホウ素（B）原子核のＮＭＲスペクトル。測定に用いた試料は、磁性元素である銅（Cu）のうち 0.5% を非磁性元素である亜鉛（Zn）で置き換え、
意図的に不純物を導入してある。不純物から遠いスピン 2 量体はシングレットを形成するが、不純物によって孤立した銅スピンの周囲には、局所的な反強磁性磁化パターン（スピン・ポーラロン）が現れる。前者は内部磁場ゼロ付近の強い共鳴線（図の矢印）として、後者はそれ以外の 15 種類の共鳴線によって実証される。

The boron NMR spectrum at a very low temperature and a high magnetic
field obtained from SrCu2(BO3)2, a quantum magnet in which spin-dimers
have a planer orthogonal configuration. The sample used in the measurement was intentionally doped with impurities by replacing 0.5 % of magnetic Cu by non-magnetic Zn. The spin-dimers far from impurities form
singlet, however, those in the neighborhood of Zn impurity generate local
staggered magnetization (spin polaron). While the former corresponds
to the intense resonance lines with nearly zero internal field (shown byarrows), additional 15 resonance lines provide a fingerprint of the spinpolaron generated by a Zn impurity.

Distribution of Cu-spin moments in the neighborhood of a Zn impurity
obtained from analysis of the NMR spectrum The location of the Zn impurity is indicated by × and red circles show Cu atoms. The solid (open) red
circles indicate Cu spins directed along (opposite to) the external magnetic
field. The Black circles show boron sites, where the numbers show correspondence to the resonance lines in the NMR spectrum. In the NMR spectrum, not only the boron sites on the same layer as the Zn impurity but also
the boron sites on the neighboring layers are observed.

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
2. 特異な超伝導体
Exotic superconductors
3. 強相関電子系における電荷・軌道・多極子の秩序と揺らぎ
Ordering and fluctuations of charge, orbital, and multipoles in strongly correlated electron systems
4. 磁性有機伝導体におけるスピンと電荷のダイナミクス
Spin and charge dynamics in magnetic organic conductors

15
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

凝縮系物性研究部門

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

榊原研究室

榊原

俊郎

SAKAKIBARA, Toshiro

教授

Sakakibara Group

Professor物質の示す磁気現象は広い温度範囲にわたっている。そ

橘高

俊一郎

KITTAKA, Shunichiro

助教

Research Associate

三田村

裕幸

MITAMURA, Hiroyuki

助教

Research Associate

Magnetic phenomena in condensed matter can be observed
at a wide range of temperatures. In heavy fermions and certain
other systems, interesting magnetic behavior often occurs at
low temperatures much below 1 K. Because of difficulty inmaking magnetic measurements at such low temperatures, little
work has been done to date. Our interest is to research thosemagnetic materials having low characteristic temperatures,such as f-electron compounds, heavy fermions, quantum spin
systems, and geometrically frustrated spin systems. To study
these systems, we also develop necessary equipment. Equipment
we have successfully developed includes: high sensitivity magnetometers which are operable even at extremely low temperatures
down to the lowest of 30 mK, and equipment to perform angleresolved specific heat measurements in a rotating magnetic field.
The latter is an effective tool for investigating the nodal structures of anisotropic superconductors.

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

重い電子系超伝導体 UPd2Al3 (Tc = 2.0 K) の比熱を温度で割った量
C/T について、磁場を六方晶結晶の ac 面内で回転させたときの角度依存性。(a) は温度 0.2K における実験結果、(b) は水平ラインノードを仮定した場合の、各磁場におけるゼロエネルギー準粒子状態密度の仰角依存性。計算結果は実験結果をよく再現しており、回転磁場下のUPd2Al3 の C/T の仰角依存性は超伝導ギャップの水平ラインノードの存在を強く支持している。

The polar-angle (θ) variation of the heat capacity divided
by temperature, C/T, of the heavy-fermion superconductor UPd2Al3 (Tc = 2.0 K) obtained in various magnetic fields
rotated in the ac plane of the hexagonal crystal. (a) The experimental results obtained at T = 0.2 K. (b) Calculated results ofthe field-angular variation of the zero-energy density of states,
assuming a horizontal line node. The calculated results reproduce the experimental data satisfactorily. The angular variationof C/T of UPd2Al3 strongly suggests the existence of a horizontal line node in the superconducting gap.

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

16
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

凝縮系物性研究部門

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

森研究室

森

Mori Group上田顕

UEDA, Akira

Professor

Research Associate

教授

物質科学は、新しい概念を与える新物質の発見を契機に初果

MORI, Hatsumi

助教

Development of “materials science” is started from discoveriesof novel materials with new concepts.
The development of novel functionalities (electron andproton conductivities, magnetism, dielectrics, and responses byexternal stimuli such as light and electric field) has been aimed
based upon molecular materials with utilizing intra- and intermolecular degrees of freedom.
The attractive points of molecular materials are 1) that avariety of intra- and inter-molecular degrees of freedoms aredesignable and controllable, 2) that large Coulomb interactions(electron correlation) reflect the magnetism (electron particle) as
well as conductivity (electron wave) in molecular materials, and3) that large responses by external stimuli are observable due tosoftness of molecules and strong electron-phonon coupling.
In Mori group, novel Mott-type organic superconductor
κ-ET 2 Cu(NCS) 2 and charge-ordered-type one β-(mesoDMBEDT-TTF)2PF6 have been developed and characterized(Fig. 1). Moreover, novel electron-proton coupled purely organic
conductors, where conductivity and magnetism switching due
to coupled deuteron and electron transfers, have been developed
and characterized (Fig. 2).

大きな発展を遂げている。
本研究室では、内部自由度をもつ分子を基盤とし、それら分子が凝縮した分子性物質において、分子自身の個性と、分子間の相互作用による自由度が相関した、特異な機能性（電子・プロトン伝導性、磁性、誘電性およびその光・電場
による外場応答性）の開拓を行っている。
分子性物質の魅力は、１）多彩な分子内および分子間の自由度が設計・制御可能であること、２）電子間クーロン相
互作用（電子相関）が大きく、電子の波動性（伝導性）と粒子性（磁性）が競合すること、３）分子が非常に柔らかい
ため環境および外場応答性が大きく、光および電場による励起状態を経て特異な機能を発現することなどが挙げられる。
森グループでは、新しい有 機 超 伝 導 体としてモット型

κ-ET2Cu(NCS)2 や電荷秩序型 β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6（図１）を発見し、物性研究を行った。さらに最近では、水
素結合プロトンと伝導電子が動的に連動して、伝導性と磁性の切り替え現象を示す純有機伝導体（図２）を開発した。

図 1. 新規有機超伝導体 : (i) モット型 κ-ET2Cu(NCS)2の 単 結 晶 と (ii) 電 荷 秩 序 型 β -(meso-DMBEDTTTF)2PF6 の電気抵抗の圧力依存性。

図 2. 伝 導 電 子 と 水 素 結 合 プ ロ ト ン が 相 関 す る 純 有 機 伝 導 体
κ-X3(Cat-EDT-TTF)2 (X = H, D) において、大きな重水素効果により高温で伝導性および磁性が切り替わる。

Fig.1. Novel organic superconductors: (i)single
crystals of Mott-type κ-ET 2Cu(NCS) 2 and (ii)electrical resistivities under pressures for chargeordered-type β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6.

Fig.2. Switching behavior of electrical resistivity and magnetism due to large deuteron isotope effect in proton-electron
correlated purely organic conductors κ-X3(Cat-EDT-TTF)2 (X= H, D).

研究テーマ Research Subjects

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

17
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

凝縮系物性研究部門

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

長田研究室

長田

俊人

OSADA, Toshihito

Osada Group

准教授

Associate Professor

低次元電子系の量子伝導。トポロジカルな性質を持つ電系が示す新しい電子状態や伝導現象の探索・解明・制御に関する研究を行う。バンド構造のベリー曲率、トポロジカル
電子相、擬スピン自由度、電子軌道・磁束配置・系の空間構造の整合性などに関連した量子効果・幾何効果・多体効
果に興味がある。研究対象はグラフェンなどの原子層物質、有機導体などの低次元物質、半導体・超伝導体の人工ナノ構造である。複合原子層（ファンデルワールスヘテロ構造）
形成、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など、微小試料の形成と低温高圧強磁場下の微小試料の電気的・磁気的・熱的測定を主な実験手段とする。最近はグラフェン、フォスフォレンなどの原子層物質や、トポロジカル相表面に形成されたヘリカル／カイラル表面電子系の量子伝導に関する研究を集中的に行っている。

原子層転写 積 層
装 置。 不 活 性 ガス雰囲気中で、バルク結晶から劈開単離した単原子層 結 晶 を、 位 置
調 整 して 積 層 圧
着し、複合原子層（ ファンデルワー
ルスヘテロ構 造 ）を作成する。空気中で不安定な原子層 物 質や複 合
原子層系の試 料
作 製に威 力を発揮する。

研究テーマ Research Subjects

俊光

TAEN, Toshihiro

助教

Research Associate

Transport study of low-dimensional electron system. To search
for new phenomena in topological electron systems and electron
systems confined by small spatial structures or strong magnetic
fields, to clarify their mechanisms, and to control them for application. We have a great interest in quantum effects, topologicaleffects, and many-body effects, which relate to Berry curvature ofband structure, pseudo-spin degrees of freedom, and commensurability among electron orbital motions, vortex (magnetic flux)
configuration, and spatial structures. Our targets are atomic layermaterials such as graphene, low-dimensional materials such asorganic conductors, and artificial semiconductor/superconductor
nano-structures. We flexibly explore new transport phenomena
and electronic states in small samples by electric, magnetic, andthermal measurements using fabrication techniques for building
up atomic layer complexes (van derWaals heterostructures),nano-processing techniques like EB, precise field rotation,
miniature pulse magnet, etc. under strong magnetic fields, highpressures, and low temperatures. Recently, we have concentrated
our studies on quantum transport in atomic layer materials(graphene, phosphorene, etc.) and helical/chiral electron systems
formed at the surface of topological phases.

子系や、強磁場やナノ構造により空間的に閉じ込めた電子

Alignment and transfer device installed in a glovebox. This
device can precisely align and fix an atomic layer on anotheratomic layer one by one, to build up atomic layer complexes (vander Waals heterostructures) in inert gas atmosphere. It is usefulparticularly for atomic layer materials unstable in the air.

田縁

平坦で不活性な表面を持つ
h-BN 少 数 原 子 層 結 晶 上 に転写積層して高移動度化した単層 /2 層グラフェン接合
素子とその量子ホール伝導。
接合をまたぐ縦抵抗とホール抵抗の振舞は、接合に沿ってトポロジカルに保護されたエッジチャネルのみが残ることを表す。占有率 (filling
factor) ゼロ近傍の微細構造
は基底ランダウ準位の対称性の破れを示唆する。

Quantum Hall transport in monolayer/bilayer graphene junction. The sample was fabricatedon the h-BN few atomic layer substrate, of which surface is flat and inactive, to develop thesample mobility. The behaviors of the longitudinal and Hall resistance across the junction
indicate that only the topologically protected edge channels remain along junction. The finestructures around zero filling suggests the symmetry breaking of the ground Landau level.

1.   原子層物質（グラフェン、フォスフォレン等）の電子状態と量子伝導
Electronic structure and quantum transport in atomic layers (graphene, phosphorene, etc.)
2. 有機ディラック電子系の量子ホール強磁性相におけるヘリカル表面状態
Helical surface state in quantum Hall ferromagnetic phase in an organic Dirac fermion system
3. 多層量子ホール系におけるカイラル表面状態の量子伝導
Quantum transport of chiral surface state in multilayer quantum Hall systems
4. 層状物質の角度依存磁気伝導と層間コヒーレンス
Interlayer coherence and angle-dependent magnetotransport in layered conductors
5. 電場磁場中ブロッホ電子系におけるカオスと電気伝導
Chaos and electron transport in Bloch electron systems under magnetic and electronic fields

18
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

凝縮系物性研究部門

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

山下研究室

山下

穣

YAMASHITA, Minoru

Yamashita Group

准教授

Associate Professor

温度の下限である絶対零度では全ての物質は凍りついて

下澤雅明

SHIMOZAWA, Masaaki

助教

Research Associate

What happens when materials are cooled down close toabsolute zero temperature? It sounds a boring question because
everything freezes at T = 0. It is NOT true, however, because
quantum fluctuations persist even at absolute zero temperature.
The richness of low-temperature physics was first demonstrated
by Heike Kamerlingh Onnes at 1911, who was the first to liquify
Helium and reach ~ 1 K. He discovered that the resistance of
mercury suddenly vanished at low temperature. Followed bythis discovery of the superconducting transition, many amazing
quantum phenomena – superfluid transition of Helium, BoseEinstein condensations of Alkali Bose gases – were found at low
temperatures.
We are interested in these quantum condensed states at
low temperatures where the thermal fluctuation is negligible.
Especially, we are now challenging measurements of correlated
electron systems at ultra-low temperature (below 20 mK) where
many interesting phenomena have remained unexplored due totechnical difficulties. Further, we are studying thermal-transport properties of quantum spin liquids emerged in frustrated
magnetic materials.

しまって、何も面白い現象は無いように思われる。ところが、
１ケルビンという低温領域で金属の電気抵抗が突然０になるという超伝導現象が発見されて以来、液体ヘリウムの超流動
転移、希薄アルカリ気体のボース凝縮など様々な量子凝縮相が極低温で発見された。室温では熱揺らぎに隠れてしまって見えない、多彩で不思議な物理現象が低温領域に隠れていたわけである。
当研究室ではこのような量子凝縮現象に興味を持ち、技術的に可能な限り低温まで精密測定する事でその物性を明らかにする研究を行っている。特に、電子系研究が全く行われてこなかった 20 mK 以下の超低温領域における量子臨界現
象、超伝導現象の解明に力を入れている。さらに、二次元三角格子やカゴメ格子といった幾何学的フラストレーションをもつ磁性体において近年新しく発見された量子スピン液体状態の熱ホール測定などによってその素励起の解明に力を入れて研究を進めている。

物性研の核断熱消磁冷凍機。超低温（1 mK）
・高磁場 (10 T) の実験が可能。右下挿図が実験空間拡大写真。左下挿図が超低温トルク測定用カンチ
レバー。

The ultra-low temperature cryostat at ISSP.
By nuclear demagnetization cooling, theexperiments can be
performed down to 1
mK under a magnetic
field up to 10 T. The
lower right picture
is an enlarged-viewof the experimental
space. The lower left
picture shows a cantilever cell for torquemeasurements.

フラストレート磁性体ボルボサイトで観測された熱ホール伝導率 (κxy) と磁化率(M/H) の温度依存性。低温でスピン間相関が強くなるにしたがって熱ホール伝導率が上昇していることがわかる。

Temperature dependence of the thermal-Hall conductivity and the magnetic susceptibility of the frustrated antiferromagnet volborthite, showing
intimate relation between the thermal-Hall conductivity and the spin correlation.

研究テーマ Research Subjects

1.   超低温における強相関電子系の研究
Study of strongly correlated-electron systems at ultra-low temperautures
2. 超低温における精密測定技術の開発
Developments of ultra-low temperature cryostats and the precision measurement systems
3. 幾何学的フラストレーションをもつ磁性体における量子スピン液体
Quantum spin liquid state in geometrically-frustrated magnets

19
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

凝縮系物性研究部門

Division of Condensed Matter Science

立川研究室

立川

仁典

TACHIKAWA, Masanori

Tachikawa Group

客員教授

Visiting Professor

従来の第一原理計算だけでは取扱えない量子水素（水素In Tachikawa group, the development of accurate and efficientcomputational methodologies to elucidate a wide variety ofmolecular phenomena has been performed. For instance, Tachikawa group has been developing new ab initio schemes to multicomponent (including electron, proton, and muon) systems
for nuclear quantum effects in molecular properties. The novel
methodologies are (a) Ab initio multi component molecularorbital (MC_MO) method, (b) Ab initio multi component
quantum Monte Carlo (MC_QMC) method, (c) Multi component density functional theory (MC_DFT) method, and (d) Ab
initio multi-component path integral (MC-PI) method.
By using these multi-component theories, the mechanism of
isotope effect for proton-electron coupled molecular conductors
developed in Mori lab. is aimed to be theoretically disclosed. By
focusing on quantum hydrogen and π-π stacking, the deuterium
isotope effects on crystal and electronic structures are elucidated. The highly accurate multiscale calculation methods will
be simultaneously developed.

原子核の量子揺らぎ）に着眼し、(a) 多成分系分子軌道 (MO)法、(b) 多成分系量子モンテカルロ (QMC) 法、(c) 多成分系
密度汎関数 (DFT) 法、(d) 多成分系経路積分 (PI) 法など様々な量子多成分系理論を開発・実装し、世界最高精度の精密
計算 (kcal/mol オーダの化学的精度 ) から、新しい核電子汎関数の開発、量子水素系の計算、そして生体分子の大規模計算に至る、幅広い対象の第一原理計算を実現している。
このように、立川研究室で開拓してきた量子多成分系理論を駆使することにより、森研究室で開発されている「π電子と水素の相関する有機伝導体」の重水素効果を理論的に解明することを目的とする。特に量子水素とπ - πスタッキン
グに着目することで、水素と重水素の量子性の違いが、結晶構造や電子状態に及ぼす影響を理解する。またそのための高精度マルチスケール手法（ハイブリッド手法・超並列化）も同時に開発・実装することで、本研究課題にあたる。

凝縮系物性研究部門

Division of Condensed Matter Science

高野研 究 室高野

安正

TAKANO, Yasumasa

Takano Group

外国人客員教授

Visiting Professor

我々は、スピン間の相互作用がフラストレートした磁性体

Our research is focused on magnetic materials in whichinteractions between spins are frustrated. Such frustration isoften a consequence of the geometry of the lattice on whichmagnetic ions are located, prime examples being the triangularlattice, kagome lattice, and pyrochlore lattice. In these materials,
unusual magnetically ordered states may appear at low temperatures. In a few celebrated cases, spins can even remain disordered down to the lowest temperature of experiment. The
true nature of such disordered states is one of the importantquestions in physics and is often a matter of strong debate. We
primarily use calorimetric techniques at low temperatures andin high magnetic fields to investigate these materials and draw
inference on their magnetic ground states and low-energy
excitations. Many of our investigations benefit from close collaboration with the ISSP group headed by Professor Sakakibara, theworld expert on high-precision magnetization measurements.

を主体に研究を行っている。
このようなフラストレーションは、スピンが組む格子の幾何学的配列によってもたらされることが多く、そのような例として三角格子やカゴメ格子、パイロ
クロア格子などがある。これらの物質では特異な磁気秩序が低温で現れる可能性がある。また少数ではあるが注目すべきケースとして、実験で到達しうる最低温までスピンが無秩序状態に留まる場合もある。そのような無秩序状態の本質の解明は物理学における重要課題の一つであり、しばしば激しい論争の的となっている。我々は主に低温強磁場下の比熱測定を通してこれらの物質の研究を行い、それらの基底状態や低エネルギー励起に関する推論を行っている。
また我々の多くの研究では、精密磁化測定の世界的エキスパートである榊原教授のグループとの密接な研究協力が役立っている。
20

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物性理論研究部門
Division of Condensed Matter Theory
当部門では、実験系研究室とも協力しつつ、現代の凝縮系物理学、統計物理学、物質科
学の最先端の問題について、微視的な見地から活発な理論研究が行われている。その目標
は、実験結果の理論的解明、またそれを通じた相互作用する多体系の運動を捉える新概念の開拓、そして、物質の本質を捉えた有用なモデルの提案、さらには興味ある新現象の予言である。研究対象としては、量子スピン系や強相関電子系における量子相転移や量子臨界現
象、重い電子系、様々な物質における超伝導、
フラストレーション系、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。
これらの対象にアプローチする手法も多彩であり、トポロジーなどの数学概念に基づく現代的手法、場の量子論に基づく多体摂動理論、密度汎関数理論に基礎を置く最先端の第一原理
計算や量子モンテカルロ法などの大規模数値計算手法等、各研究者がそれぞれ得意とするものを中心として研究を進めている。このように、部門全体としては、現代の最先端の問題と手法をいずれも幅広くカバーしている。

In this Division, we are conducting vigorous theoreticalresearch from a microscopic point of view on topics at
the forefront of contemporary condensed matter physics,
statistical physics, and materials science, also in collaboration of experimental groups. Our goals include theoreticalelucidations of experimental results, developments of newconcepts to describe collective behavior of interacting
systems, useful theoretical modeling of materials, andpredictions of novel interesting phenomena. The topics
in recent research span diverse areas as quantum phasetransitions and critical phenomena in quantum spin
systems and strongly correlated electron systems, heavyfermion physics, superconductivity in various materials,
frustrated systems, dynamic processes and catalytic properties at surfaces, and quantum transport and interactions inmesoscopic conductors. A wide variety of methodologies,
including modern approaches based on mathematicalconcepts such as topology, many-body perturbation theory
based on quantum field theory, and large-scale, state-ofthe-art computational approaches such as quantum Monte
Carlo simulations and ab-initio calculation of electronic
structures based on the density functional theory, areutilized to approach these problems. Each member of this
Division employs calculation techniques in accordancewith his/her expertise and taste. As a whole, this Divisionand related Theory Groups cover a wide range of problems
and methodologies in the cutting-edge condensed mattertheory.

教

授

常次

宏一

助

教

藤井

達也

特任研究員

横山

知大

教

授 *1

押川

正毅

助

教

阪野

塁

特任研究員 *2

山本

良幸

准教授

加藤

岳生

助

教

池田

達彦

学振特別研究員 *1 杉浦

准教授 *2

杉野

修

助

教 *2

野口

良史

准教授（客員）

野村

健太郎

助

教 *1

多田

靖啓

准教授（客員）松尾衛

教授(外国人客員）

ゾトス クセノフォン

Professor
Professor

Associate Professor
Associate Professor
Visiting Associate Professor
Visiting Associate Professor
Visiting Professor

TSUNETSUGU, Hirokazu
OSHIKAWA, Masaki
KATO, Takeo

SUGINO, Osamu
NOMURA, Kentaro

Research Associate FUJII, Tatsuya
Research Associate SAKANO, Rui

Research Associate IKEDA, Tatsuhiko

Project Researcher
Project Researcher

YOKOYAMA, Tomohiro
YAMAMOTO, Yoshiyuki

祥

JSPS Research Fellow SUGIURA, Sho

Research Associate NOGUCHI, Yoshifumi
Research Associate TADA, Yasuhiro

MATSUO, Mamoru
ZOTOS, Xenophon*1 所内兼務。本務は量子物質研究グループ。 / concurrent with Quantum Materials Group*2 所内兼務。本務は機能物性研究グループ。 / concurrent with Functional Materials Group21
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物性理論研究部門

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

常次研究室

常次

宏一

池田

達彦

TSUNETSUGU, Hirokazu IKEDA, Tatsuhiko

Tsunetsugu Group教授

Professor

遷移金属化合物、希土類 ･アクチノイド化合物などの電子助教

Research Associate

Strongly correlated electron systems, particularly compounds
including d- or f-orbital electrons, are the main subjects of ourresearch. In these systems where electron-electron interactions
are very strong, a variety of interesting phenomena emerge at
low temperatures, and various magnetic orders, unconventional
superconductivity and density waves are typical cases.
Targets of our recent study include novel types of quantum
order and quantum fluctuations in frustrated spin and strongly
correlated electronic systems with multiple degrees of freedom.
In these systems, many soft modes of fluctuations are coupled,
and this affects the nature of quantum phase transitions, as wellas electronic states and dynamical properties including transportphenomena. One of our recent achievements is about opticalconductivity near an antiferromagnetic phase transition. We haveshown that vertex corrections due to magnetic order and fluctuations provide a substantial contribution to optical conductivity,
which is in sharp contrast to the behavior near the Mott transition in frustrated electron systems.

間クーロン相互作用が強い強相関電子系の物性の理論を研究している。クーロン相互作用が強い系においては、低温において興味深い磁性状態や異方的超伝導、密度波などの多種多様な物性が出現する。これらの複雑な物性の統一的な理解を目標とするとともに新しい現象の発見を目指している。
主に研究しているテーマは、強磁性超伝導体やフラスト
レーション系などのスピン・電荷・軌道の複合自由度を持つ系における新しいタイプの量子秩序や量子揺らぎである。これらの系に特有の、多くのモードのソフトな揺らぎが結合している場合における秩序と臨界現象の特徴、電子状態や輸送現象をはじめとするダイナミクスがどのような影響を受けるのかを調べている。最近の成果として、磁気フラストレーショ
ンが無い場合の反強磁性転移における光学伝導度を研究して磁気秩序および揺らぎに伴う頂点補正効果が非常に大きいことを明らかにし、フラストレーションの強いモット転移に同じ模型の光学伝導度における頂点補正 (σvc) の常磁性成分 (para) と磁気的成分 (mag)。 頂 点 補 正 を 含
まない部分は黒色点線、すべてを含む結果は赤色実線で表示。

おける振舞いとの違いを示した。

Vertex corrections in
the optical conductivity in the same model;
paramagnetic (para)
part and magnetic (mag)part. The data without
vertex corrections areshown by black dottedlines, while red lines are
the full data.
電子密度１の正方格子ハバード模型のクラスター動的平均場法による直流電気伝導度の温度依存性の計算結果。反強磁性転移温度は TN/t = 0.34. 絶対零度に近づく時、頂点補正を含まないデータ（●）に比べて、頂点補正を含んだ伝導度の結果（◆）はより高温から減少傾向を示す。エネルギーの単位は電子の飛び移り積分 t。

Numerical results of the temperature dependence of the dc conductivity in the half-filled Hubbard
model on a square lattice calculated by the cluster dynamical mean field theory. The antiferromagnetic transition temperature is TN/t = 0.34. In approaching zero temperature, compared with thedata without vertex corrections ( ● ), the full data ( ◆ ) including vertex corrections start to show adecrease of conductivity at a higher temperature. Energy unit is the electron transfer integral t.

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

22
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物性理論研究部門

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

加藤研究室

加藤

岳生

KATO, Takeo

Kato Group

准教授

Associate Professor

ナノスケール素子の量子輸送特性について、さまざまな手

阪野

塁

SAKANO, Rui

助教

Research Associate

The main research subject of our laboratory is theoretical
study of quantum transport in nano-scale devices based on
various methods. This research subject, which is also called‘mesoscopic physics’, has been studied for long time byfocusing on quantum mechanical nature of electrons. Recently,
mesoscopic systems are studied from novel viewpoints such as
nonequilibrium many-body phenomena, shot noise, high-speed
drive phenomena, spintronics, and so on. In order to explainthese phenomena, we are constructing theories by utilizing
nonequilibrium statistical mechanics, fundamental theory ofquantum mechanics, and many-body physics. Examples of ourrecent activities are nonequilibruim transport properties of the
Kondo quantum dots, electron and heat transport under timedependent external fields, and many-body effect in thermaltransport of phonons.

法を使った理論研究を行っている。この研究分野は古くからメゾスコピック系と呼ばれ、電子の量子力学的な性質に着目した研究が活発に行われてきた。最近では、非平衡多体現象・ショットノイズ・高速駆動現象・スピントロニクスなどの新しい視点で研究が進展しており、本研究室ではこれらの進展に対応して、非平衡統計力学や量子力学基礎論、多体電子論などを援用した理論研究を行っている。最近の研究例としては、時間依存外場下のナノスケール素子の伝導特性、フォノン系の熱輸送現象における多体効果、量子ドット系における近藤効果の非平衡輸送特性、などがある。
本研究室では上記の理論研究のほか、多体効果や非平衡現象に関する幅広い研究テーマも取り扱っている。最近の研究例としては、分子性導体におけるガラス的挙動や進化ゲーム理論における遷移現象などがある。物性研究所内の実験グループとの共同研究も進めている。

dot 1

quantum point contact

edge states

dot 2

0.5

0

-4

-2

0

2

4

上図：Hong-Ou-Mandel 型
二 電 子 衝 突 実 験 の 模 式 図。
2 つの量子ドットからそれぞれ注入された電子は、エッジ状態を経由して、中央の量子ポイントコンタクトで衝 突 す る。 下 図： 衝 突 後、
2 つの電子が同じエッジ状態に散乱する確率 P を波束の 到 着 時 間 差 Δt の 関 数 として計算した結果。

Upper panel: A schematic
figure of the Hong-OuMandel-type two-electron collision experiment.
Two electrons injectedfrom two quantum dots
propagate along edge
states, and collides at a
central quantum point
contact. Lower panel:
The probability P, that
two electrons scatter into
the same edge states, isplotted as a function of a
wavepacket delay time Δt.

上図：交流外場下でのゼロバイアス電流ノイズ ( 実線 ) および有効温度
Teff で評価された平衡電流ノイズ ( 破線 ) の外場強度依存性。量子干渉効
果による振動が見られる。挿入図 ( 左 )：モデルの模式図。挿入図 ( 右 )：有効温度 Teff の外場強度依存性。

The photon-assisted zero-bias noise (the solid line) and theequilibrium thermal noise (the dashed line) evaluated at the corresponding Teff (the right inset) are displayed as a function of thestrength of the external filed. The left inset: a schematic picture of
the present model.

研究テーマ Research Subjects
1.   メゾスコピック系における輸送特性
Transport properties in mesoscopic systems
2. 電子間相互作用の強い系の量子輸送理論
Theory of quantum transport in interacting electron systems
3. 非平衡統計力学・量子観測理論の基礎理論
Fundamental theory of non-equilibrium statistical mechanics and quantum measurement23
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory

野村研究室

野村

健太郎

NOMURA, Kentaro

Nomura Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

近年、強いスピン軌道相互作用によって発現する、トポロジ

Recent researches showed the existence of entirely new quantum
states such as topological insulators and Weyl semimetals. In thisproject we work on the interplay between spin-orbit coupling andmagnetism, such as spin-electricity correlation, magnetotransportphenomena, and application to spintronics devices.
A Weyl semimetal is a new type of topologically protected gaplessquantum state, with either time-reversal or spatial inversion symmetries
broken in three dimensions. Weyl semimetals with broken time-reversal
symmetry are more interesting and rewarding for spintronics applications.
We derive an effective free energy functional of magnetization which
describes electromagnetic responses of a Weyl semimetal with ferromagnetic order. We also demonstrate that Weyl electrons in a magnetic Weyl
semimetal exert a spin torque on the local magnetization, without a flowing
current, when the chemical potential is modulated in a magnetic field. The
spin torque is proportional to the anomalous Hall conductivity, and its
effective field strength can be comparable to the Zeeman field. Using thiseffect, the direction of the local magnetization is switched by gate control
in a thin film. Dynamics of local magnetization is analyzed by solving theLandau-Lifshitz-Gilbert equation. We also discuss magnetic textures suchas domain walls in magnetic Weyl semimetals and show the charge density
and the current density are generated near the domain walls, which might
be used to manipulate the motion of domain walls electrically.

カル絶縁体やワイル半金属といった、物質の新しい量子状態の研究が進められている。本プロジェクトではスピン軌道相互作用と磁性の協奏として、磁性ワイル半金属におけるスピン電荷
相関や磁気輸送現象の研究、およびスピントロニクスへの応用を目指す。ワイル半金属は新しいギャップレスのトポロジカル状態であり、空間反転対称性の破れ、あるいは時間反転対称性の破れによって特徴づけられる。時間反転対称性を破るワイル
半金属は特異な磁気的性質を有し、スピントロニクスへの応用も期待できる。これまで、この系の電磁応答を記述する有効理論を導き、局在磁気モーメントに作用する、新しいタイプのスピ
ントルクの存在を明らかにした。このスピントルクは異常ホール
伝導率に比例し、Joule 発熱を伴わない、微小の散逸によって磁化反転をもたらすことが可能である。現在、ワイル半金属
における局在磁気モーメントのダイナミクスを Landau-LifshitzGilbert に基づき解析を行っている。また磁壁のような磁気テク
スチャーの近傍には電荷密度や平衡電流が発生することを明らかにし、磁壁運動の電気的制御に関する研究も進めている。

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory

松尾研究室

松尾

客員准教授

Visiting Associate Professor

物質中の電子のスピン角運動量の流れ「スピン流」の生Spin current, a flow of electron spin angular momentum, isa key concept in spintronics. Spin current generation has been
achived by using exchange ineteraction in magnets, electromagnetic interaction, and spin-orbit interaction. Recently, we
have proposed an alternative scheme wherein the spin-rotation
coupling is exploited for spin-current generation. The spinrotation coupling is the fundamental coupling between spin andmechanical rotational motion, and emerges in both ferromagnetic and paramagnetic materials, and allows the interconversion of spin and mechanical angular momentum. Spin-current
generation by the spin-rotation coupling has been experimentally demonstrated using the mechanical rotation of liquid
metals. Now we are extending our theory of mechanical generation of spin current and also developing the inverse effect, where
mechanical rotational motion is induced by spin-injection.

成制御に関する理論的研究を行っている。
電子は電気的自由度である電荷と同時に磁気的自由度であるスピンを持ち、電荷の流れである電流に対して、スピンの流れであるスピン流を考えることができる。従来のエレクトロニクスが利用してきた電流は保存流であるのに対して、スピン流は一般に物質中の様々な要因によって散乱され減衰する非保存流である。
よって、スピン流のスピン偏極方向を保持しながらの伝導制御には高度なナノテクノロジーが必要であり、近年になってようやくス
ピン流を媒介とする物理現象にアプローチできるようになった。
これまでにスピン流を生成するには、磁性体の交換相互作用、電磁相互作用、スピン軌道相互作用といったものが利用されてきたが、我々はあらたに、物体の巨視的回転運動とスピンとの相互作用である「スピン・回転結合」を用いたスピン生成理論を構築した。その理論予言は、液体金属流における渦運動を用いた実験によって実証された。現在、様々な巨視的力学運動を用いたスピン流の高効率生成法を明らかにすると共に、この逆過程である、スピン流注入による物体駆動の理論構築を推進している。

衛

MATSUO, Mamoru

Matsuo Group24
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物性理論研究部門

Division of Condensed Matter Theory

ゾトス研究室ゾトス

クセノフォン

ZOTOS, Xenophon

Zotos Group

外国人客員教授

Visiting Professor

低次元量子磁性体における非従来型のスピンおよび熱輸

The physics and applications of unconventional spin and heattransport in low dimensional quantum magnets has attracted
significant theoretical and experimental interest. The proposalthat integrable quantum many-body systems show fundamentally different finite temperature transport properties than the
non-integrable ones promoted the experimental investigationof the thermal conductivity in quasi-one dimensional novel
magnetic materials.
Currently I am working in the development of a semiphenomenological transport theory for topological excitations
in low dimensional quantum magnets. I pursue the idea ofgoing beyond a low-energy, dilute gas approach by combining
a quasi-particle Bethe ansatz description to exact spin-phonon
scattering matrix elements. Furthermore, I have shown thatthe Bethe ansatz formulation of the easy-plane 1D Heisenberg
model thermodynamics (TBA) by Takahashi and Suzuki and thesubsequent analysis of the spin Drude weight, also reproduces
the thermal Drude weight and magneto-thermal coefficientobtained by the Quantum Transfer Matrix method (QTM).
In a novel extension of the Bethe ansatz method to far-out of
equilibrium transport I studied the energy current generated at
the interface between two semi-infinite chains held at different
temperatures and successfully compared it to recent DMRG
numerical simulations.

送の物理とその応用が大きな理論的および実験的な注目を集めている。特に、有限温度における可積分量子多体系の輸送特性が非可積分系のものと大きく異なることは、新規
擬 1 次元磁性体の熱伝導度の実験研究の大きな推進力となっている。
現在、低次元量子磁性体におけるトポロジカル励起の半現象論的輸送理論を研究している。低エネルギー、低密度ガスの記述を超えて、準粒子ベーテ仮説法をスピンフォノン
散乱行列要素と組み合わせるアプローチを採っている。また、高橋と鈴木によるベーテ仮説法による１次元容易面ハイゼン
ベルグ模型の熱力学量とそれに引き続くスピンドルーデ重みの計算が、量子転送行列法による熱ドルーデ重みと熱磁気輸送係数の結果を再現することを示した。新しい拡張としてはベーテ仮説法を平衡から大きく離れた輸送現象へ適用し、異なる温度に設定した２つのスピン鎖の接合点で生成されるエネルギー流を研究することにより、最近の密度行列繰り込み群の数値計算と比較することに成功した。

25
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

ナノスケール物性研究部門
Division of Nanoscale Science
ナノスケール物性科学は、物質表面付近での原子・分子レベルでの現象から無限系の量子輸送まで幅広い時空間スケールで生じる物理・化学現象
をその対象とする。この分野が発展してきた背景には、超薄膜成長技術、極微細加工技術、各種
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。当部門では、これらを統合的に用いてナノスケール物性科学に取り組んでいる。
研究テーマの一部を以下に示す。
・物質の人工微細構造、複合微細構造において展開される量子・スピン輸送、・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表面状態、ナノスケール構造の物性、・表面化学反応等のミクロな動的過程の研究、およびこれを利用した新物質の創成、・各種超薄膜のエピタキシャル成長と機能物性

A wide range of phenomena from atomic ormolecular processes at solid surfaces to quantum
transport in infinite systems are listed as the subjectsof nanoscale science. The prosperity of such fields
are sustained by the development of ultra-thin film
growth, nano-fabrication, various surface characterization, local measurements with scanning probe
microscopes, etc. In Division of Nanoscale Science,
we integrate such techniques to study various subjects
such asQuantum and spin transport in artificial nanoscaleor hybrid systems,
Study of local electronic states and transport byscanning probe microscopes,
Transport, magnetism and other properties ofnovel materials at solid surfaces,
Microscopic analysis of dynamical processes suchas chemical reaction at surfaces, and creation of newmaterial phases,
Epitaxial growth of ultra-thin films and device
applications.

開拓。

教

授

勝本

信吾

助

教

遠藤

彰

技術専門職員

飯盛

拓嗣

教

授

大谷

義近

助

教

高橋

竜太

技術専門職員

橋本

義昭

教

授

小森

文夫

助

教

木俣

基

技術専門職員

浜田

雅之

教

授*

𠮷信

淳

助

教

吉田

靖雄

技術専門職員 *

向井

孝三

助

教

中村

壮智

特任研究員

大槻

匠

助

教

宮町

俊生

特任研究員

小板谷

Professor
Professor
Professor
Professor

KATSUMOTO, Shingo
OTANI, Yoshichika
KOMORI, Fumio

Research Associate ENDO, Akira
Research Associate TAKAHASHI, Ryota
Research Associate KIMATA, Motoi

YOSHINOBU, Jun

幸雄

Research Associate YOSHIDA, Yasuo

Technical Associate
Technical Associate
Technical Associate
Technical Associate

IIMORI, Takushi

HASHIMOTO, Yoshiaki
HAMADA, Masayuki
MUKAI, Kozo

准教授

長谷川

准教授

リップマー

教授（客員）

能崎

幸雄

助

教

一色

弘成

特任研究員

肥後

教授（客員）

松本

吉泰

助

教*

吉本

真也

特任研究員

ムドゥリ  プラサンタ  クマール

特任研究員

ヤン

Associate Professor HASEGAWA, Yukio
Associate Professor LIPPMAA, Mikk
Visiting Professor
Visiting Professor

ミック

NOZAKI, Yukio

Research Associate NAKAMURA, Taketomo
Research Associate MIYAMACHI, Toshio
Research Associate ISSHIKI, Hironari

MATSUMOTO, Yoshiyasu

Research Associate YOSHIMOTO, Shinya* 所内兼務。本務は機能物性研究グループ。 / concurrent with Functional Materials Group26
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher

OHTSUKI, Takumi

貴典

KOITAYA, Takanori

友也

HIGO, Tomoya

MUDULI, Prasanta Kumar

ホンシャン

YANG, Hung Hsiang

ナノスケール物性研究部門

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

勝本研究室

勝本

信吾

KATSUMOTO, Shingo

教授

Katsumoto Group

Professor

半導体や金属の超薄膜成長技術、これらを微細加工する

中村

壮智

遠藤 彰

NAKAMURA, Taketomo ENDO, Akira

助教

Research Associate

助教

Research AssociateWith epitaxial growth of semiconductor and metallic films,
and nano-fabrication techniques, we study quantum effects inlow dimensional systems. Our research also spans some applications of the physics of electron and nuclear spins to so called
spintronics.
To expand the concept of quantum transport to spin degree of
freedom, we have tried to create spin currents in quantum structures with (1) combination of the spin-orbit interaction (SOI)
and nano-structures, also with (2) spin-injection in semiconductor/ferromagnet monolithic structure. In two-dimensional
electrons with a strong SOI, we have realized spin interference
devices and also found phenomenon called “Zitterbewegung”(trembling motion). Spin injection from epitaxially grown
Fe films with a high efficiency has been achieved. In a hybrid
system of superconductor and a diluted ferromagnetic semiconductor we have observed superconducting Josephson currents.

技術を用いて、量子井戸、細線、ドットなどの低次元系の量子効果、多体効果を調べている。また、電子スピン、核
スピンを使ったスピントロニクス研究を行なっている。
量子輸送現象をスピン自由度に広げる研究として、(1) ス
ピン軌道相互作用とナノ構造を組み合わせる、(2) 強磁性体
モノリシック素子構造などの非平衡スピン量子輸送現象を調べている。(1) では、スピン軌道相互作用の強い系に生じるスピン量子干渉効果、また、電子が移動の際に蛇行する現象（運動の「震え」現象 ) の存在を明らかにした。グラフェ
ンへのスピン軌道相互作用導入に成功し、スピントロニクス
素子への道を開いた。(2) では、エピタキシャル成長鉄から半導体への高効率スピン注入を実現した。また、強磁性半導体を絶縁層に用いたジョセフソン素子で超伝導電流を観測した。

InAs ２次元電子系に現れた、電子の震え (Zitterbewegung) 現象に起因する磁場に対する伝導度揺らぎのフーリエパワースペクトル。磁場の面内回転角 φ ( 挿入図の試料電子顕微鏡写真中で定義。赤矢印は電子の経路を示す ) に伴い、破線のように変化する。

ジョセフソン素子絶縁層に用いた希薄磁性半導体 (In, Fe)As の磁化曲線。左上挿入
図は素子の微分抵抗の電流依存性。IC が臨界電流を示す。右下挿入図は臨界電流の磁場依存性で極めて激しい振動を示す。

Fourier power spectra of conductance fluctuation against in-plane magnetic
field due to “Zitterbewegung” (trembling motion) of electrons in InAs twodimensional electrons. The parameter is the azimuth angle φ of the field asdefined in the scanning electron micrograph of the sample in the inset, inwhich the red arrow indicates the electron path.

Magnetization curve of a diluted magnetic semiconductor (In,Fe)As, which
is used as an insulation layer of a Josephson junction. The upper-left inset
shows the differential resistance as a function of the voltage, in which IC
indicates the critical current. The lower-right inset shows the critical current
as a function of magnetic field. Very rapid oscillation of IC against the fieldis recognizable.

研究テーマ Research Subjects
1.   量子電荷・スピン輸送現象
Quantum transport in charge and spin freedoms
2. 量子構造を用いた多体効果の研究
Study of many-body effects in quantum structures
3. 異対称性ハイブリッド構造に生じる物理現象
Physics at interfaces between the phases with different symmetries

27
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

ナノスケール物性研究部門

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

大谷研究室

大谷

義近

OTANI, Yoshichika

教授

Otani Group

Professor

20 世紀末にスピン角運動量の流れであるスピン流という概木俣基

KIMATA, Motoi

助教

Research Associate

一色

弘成

ISSHIKI, Hironari

助教

Research Associate

The concept of spin current, a flow of spin angularmomentum, appeared in the end of 20th century, and evolved
a new spintronic principle based on the atomic-scale angularmomentum conservation such as spin-transfer-torque. The
methods to generate, transport and detect the spin currents
have been well established in the following decade, leading the
spintronics research to a new phase. Recent studies revealed
interconversions among quasi-particles such as electron, spin,
phonon, photon and magnon etc. via spin current in a solid.
These interconversions, called as “spin conversion”, often takeplace in the nano-scale regions at the interfaces of deferent
materials, and thus, have great versatility and application possibility. Our fundamental researches explore new processes of thespin conversion and clarify their mechanisms. We also develop
the spintronics devices to control a variety of spin conversion
processes using nanofabrication technologies.

念が登場して以来、原子スケールでの角運動量保存則に起因するスピン移行トルクなど新たなスピントロニクスの学理が発展してきた。その後の 10 年の間にスピン流の生成・搬送・検出が確立され、スピントロニクス研究は新たな局面を迎えている。最近では、電子・スピン・フォノン・フォトン・マグノ
ン等の準粒子が、固体中のスピン流を媒介として、相互に変換されることがわかってきた。これらの『スピン変換』は、異種物質の接合界面近傍のナノスケール領域で生じるため、極めて優れた汎用性と応用性を持っている。我々の研究室では基礎物理研究の視点から、新しいスピン変換機構の開拓とそれによる新物性開拓に取り組んでいる。また、微細加工技術を駆使して、スピン変換を自在に制御するスピントロニクス素子の研究開発を行っている。

スピンホール効果の電流 スピン流変換効率と電気抵抗率の関係性の解明。
(a) スピン吸 収 法の概 略図。左側のパーマロイ(Py)と銅 (Cu) の 端 子 間 に電流を流すことにより発生した純スピン流がスピン搬
送 経 路 (Cu) を右 側に向かって拡散伝導する。純
スピン流は、右側のスピ
ンホール物質 (Pt) に吸収され、逆スピンホール効
果によって電流に変換される。(b) 白金の逆スピン
ホール抵抗 (RISHE = V/I )の 磁 場 依 存 性。(c)Pt の The relation between the conversion efficiency of spin Hall effect
スピンホール角 ( スピン流 and the conductivity. (a) The schematic of spin absorption method.
- 電流変換効率 )θSH の伝 The pure spin current generated by the current flows between
導率依存性。Pt の θSH と Cu and Py electrodes, diffuses to right direction through the spin
して様々な値が報告され transport channel (Cu). The spin current is absorbed by the spin
おり、統一的な見解が得 Hall material (Pt), and converted to charge current via inverse spin
られていなかった。 本 研 Hall effect. (b) The field dependence of inverse spin Hall resistance
究 で は、θSH は Pt の 膜 (RISHE = V/I) of Pt. (c) The conductivity dependence of spin Hall質による伝導率に依存し、 angle (spin-current conversion efficiency))θSH of Pt. There has been
それが外因性・内因性の a significant spread in the θSH of Pt among reports. We revealed that
機構によって説明できるこ the θSH depends on the conductivity: the film quality of Pt, and thedependence can be explained extrinsic and intrinsic mechanisms.
とを明らかにした。

研究テーマ Research Subjects

逆ラシュバ - エデルシュタイン効果によるスピン流 - 電流変換。(a)ラシュ
バ効果を示す界面にスピン流を注入すると、生じた非平衡スピン蓄積
がフェルミ面のシフトを引き起こし、スピン偏極方向と垂直に電流が生じる。(b)Cu/Bi2O3 界面でのスピン流 - 電流変換実験の概略図。(c)スピンポンピングによるスピン流注入で生じた逆ラシュバ - エデルシュ
タイン電圧の磁場依存性。

Spin-to-charge current conversion by inverse RashbaEdelstein effect. (a) Fermi contours splitting by Rashba effectand the shift of Fermi surface to perpendicular direction ofspin polarization induced by non-equilibrium spin accumulation after spin injection. (b) Schematic image of the experimental setup for spin-current conversion at the interface of
Cu/Bi 2O 3. (c) Magnetic field dependence of the inverse
Rashba-Edelstein voltage by means of spin pumping.

1.   純スピン流の生成および検出機構
Mechanisms of pure spin current generation and detection
2. スピン流を用いた磁気相転移
Magnetic phase transition by using spin current
3. トポロジカル絶縁体界面でのスピン流 - 電流相互変換
Spin-to-charge current conversion in the interface of topological insulator
4. 有機導体へのスピン注入
Spin injection into organic materials
5. 強磁性から超伝導体複合素子へのスピン注入
Spin injection into superconductor from ferromagnet

28
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ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
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小森研究室

小森

文夫

KOMORI, Fumio

Komori Group教授

Professor

固体表面に形成される低次元系とナノ構造原子層物質の宮町

俊生

MIYAMACHI, Toshio

助教

Research AssociateElectronic and magnetic properties of low-dimensional andatomic-layer materials with nanometer-scale structures at solid
surfaces are studied using scanning tunneling microscopy/
spectroscopy (STM/STS), photoelectron spectroscopy andmagneto-optical Kerr-rotation/second harmonic generation
measurements in an ultra-high vacuum. Local atomic, electronic
and magnetic structures, formation processes of surface atomiclayer materials and dynamical processes induced by electron
tunneling or photo-excited carriers are examined by STM/STS,
while spin-resolved electronic structures, electron dynamics,
chemical bonds, and magnetic properties by electron and optical
spectroscopy using VUV light and so­ft-X-ray from laser andsynchrotron.

電気的磁気的性質を明らかにすることを目標に、超高真空中で走査トンネル顕微鏡 (STM)、光電子分光、磁気カー
効果 (MOKE)・第二高調波発生 (SHG) 測定、および放射光分光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、スピン角度分解光電子分光では電子状態のスピンと波数依存性を、MOKE/SHG と放射光分光では磁性を調べている。また、時間分解光電子
分光や準粒子干渉測定によって表面での電子励起・散乱・緩和機構と、トンネル電子やレーザー光による電子励起後の新奇物質生成機構に関して、原子スケールの動的過程についても研究している。

(a-d) Cu(001) 上の Fe2N 原子層の STM 凹凸像。トンネル電流 I に依存して系統的に変化する。(e) (a-d) の直線上の STM 凹凸像の断面図。丸印で示したように、I が増えるとひと山の構造がふた山に連続的に変化する。(f) トンネル分光曲線の探針表面距離依存性。距離が短い場合には、赤で示した鉄 3d 電子由来の状態密度が支配的に観察される。

(a) Bi1-xSbx 清浄表面の STM 原子像。 (b-e) フーリエ変換された等エネルギー
dI/dV 像。フェルミエネルギーとのエネルギー差、E - EF は (b) -140、(c) -40、(d) +160、(e) +260 meV である。各エネルギーでの散乱ベクトル q1-q11 を示した。 (f) フーリエ変換された dI/dV 像の Γ-M と Γ-K 方向のエネルギー依存性。(g)図 (f) から再現した Bi1-xSbx の表面バンド構造。

(a-d) Topographic STM images of the Fe2N monolayer on Cu(001) at four
values of the tunneling current I between 45 and 0.1 nA. (e) Line profiles
along lines in (a-d). From the top to the bottom, I changes from 45 to 0.1
nA. Empty circles indicate peak positions. (f) Distant-dependent dI/dV
spectra measured at the tip-surface distance, d = 4.2, 3.4, and 2.9 A from thebottom to the top. Iron 3d states are dominant when d is small.

(a) STM images of a clean surface of Bi1-xSbx, revealing the hexagonal lattice of surface atoms. (b-e) Fourie transformation (FT) of dI/dV maps at
E - EF = -140 (b), -40 (c), +160 (d), and +260 (e) meV on the clean surfaceof Bi1-xSbx. The scattering vectors corresponding to the observed FT peaks
are labeled by q1-q11. (f) Profiles of the FT images in the Γ-M and the Γ-K
directions. (g) Band structure of the clean surface of Bi1-xSbx reconstructedfrom data in (f).

研究テーマ Research Subjects
1.   単原子層・表面ナノ構造物質の電子状態、磁性および伝導Electronic states, conduction and magnetism of atomic layers and nano-structured materials at surfaces
2. トンネル電子やレーザー光励起による電子・原子動的現象
Electron and atom dynamics induced by electron tunneling and photo-excitation
3. 単原子層・表面ナノ構造物質の形成過程
Formation processes of atomic layers and nano-structured materials at surfaces

29
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ナノスケール物性研究部門

Division of Nanoscale Science
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長谷川研究室長谷川幸雄

HASEGAWA, Yukio

Hasegawa Group

准教授

Associate Professor

走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）は、その像を通じて表面の吉田

靖雄

YOSHIDA, Yasuo

助教

Research Associate

Scanning tunneling microscopy (STM) reveals not only
atomic structure of surfaces but also electronic states in
sub-nanometer areas by tunneling spectroscopy. With a functionof spin-polarized (SP-) STM, the microscope also provides
local magnetic properties and surface spin structures, and withinelastic tunneling spectroscopy (IETS), various excitationenergies can be extracted.
In Hasegawa-lab., by using STMs operated in very low
temperature and high magnetic field, we have observed various
phenomena on nanosize superconductors such as vortex
clustering and giant vortex, and peculiar superconducting statesin the proximity with ferromagnetic materials. We also study
magnetic properties of thin films related with their atomic structure using SP-STM, and their spin excitation with IETS. Modification and control of these properties with an aid of the atom
manipulation are one of the targets of our study. Recent subjects
include heavy-Fermion materials, such as CeCoIn5; atomic-scalevariation in the shape of superconducting gaps was observed.

原子構造を明らかにするのみならず、トンネル分光測定によりサブナノ領域での電子状態に関する知見を与え、さらにはスピン偏極（SP-）STM による局所磁気特性や表面スピン構造、非弾性トンネル分光（IETS）による種々の局所励起
エネルギーに関する情報を引き出すことができる。
長谷川研究室では、極低温強磁場下で動作するＳＴＭ装置を用いて、渦糸のクラスタリングや巨大渦糸などナノサイズ
超伝導体特有の渦糸状態の観察や、磁性体との近接効果
により誘起される特異な超伝導状態の実空間観測を行っている。また、SP-STM による磁性薄膜の局所スピン構造と磁気特性に関する研究、IETS によるスピン励起の研究等を進めるとともに、原子マニピュレーションを駆使した物性の制御を目指している。最近では、CeCoIn5 などの重い電子系物質の電子状態や局所超伝導特性・磁気特性の研究にも取り組んでおり、超伝導ギャップ形状の原子スケールでの変調現象などを見出している。

超伝導金属界面での近接効果。Si 基板上の１原子層 Pb（水色、常伝導相）と Pb 薄膜（黄色、超伝導相）の界面近傍で測定されたトンネル分光スペクトルから、超伝導特性が界面から 40nm の領域にわたって染み出していることが観察されている。

スピン偏極 STM により得られた Ag 表面上のナノサイズ Co アイランド構造での、バタフライ“磁化曲線”。磁場により探針の磁化方向も反転するため（～ ±0.25T）状の曲線が得られている。

Magnetization curve taken on a nano-size Co island structure formed on Ag
surface using spin polarized STM. Because the flips of the tip magnetization
occur at ~±0.25T a butterfly-shape curve is observed.

Proximity effect at superconductor/metal interface. Tunneling spectra taken
around an interface between 1ML-Pb layer on Si (blue, normal metal) anda Pb thin film (yellow, super) indicate the penetration of superconductivity
into the metal layer with a decay length of 40 nm.

研究テーマ Research Subjects
1.   低温 STM による局所領域での超伝導特性に関する研究
Superconductivity in local area using low-temperature scanning tunneling microscopy
2. 原子 / 分子マニピュレーションによる古典 / 量子スピン系の構築とスピン偏極 STM によるその評価
Fabrication of spin systems by atomic manipulation and their characterization with SP-STM
3. 重い電子系物質の局所電子状態・超伝導特性・磁気特性
Local electronic states, superconductivity, and magnetic properties of heavy-Fermion materials
4. 走査ポテンショメトリによるナノスケールでの電位分布・スピン流計測
Nano-scalel distribution of potential and spin current by scanning tunneling potentiometry

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

ナノスケール物性研究部門

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

リップマー研究室

リップマー ミック

高橋

准教授

助教

LIPPMAA, Mikk

Lippmaa Group

Associate Professor

水素を生成する水分解光電極は酸化物半導体にとって興竜太

TAKAHASHI, Ryota
Research Associate

Photocatalytic water splitting for hydrogen production
presents an interesting challenge for oxide semiconductor
development. The purpose is to design an oxide material that is
chemically stable in water, has a bandgap of about 2 eV, and has
high photocarrier mobility at room temperature. The first two
requirements can be met by using noble metal doped SrTiO3,
but the best photocatalysts, Ir:SrTiO3 and Rh:SrTiO3 have very
low photocarrier mobilities. We study the possibility of avoiding
the mobility problem by placing self-organized nanoscale metalelectrodes inside the oxide semiconductor. Spontaneous noble
segregation in a perovskite forms arrays of nanoscale metal
pillars (Fig. 1), which can form Schottky-type depletion layers inthe surrounding semiconductor (Fig. 2). The required photocarrier diffusion length thus becomes shorter and we can extract
photogenerated charge very efficiently from an intrinsically
low-mobility semiconductor.

味深い課題を抱えている。高効率な光電極 反応を得るた
めには、水の中で化学的安定に存在し、バンドギャップが
約 2eV、さらには室温でのフォトキャリアの移動度が高い
半導体材料を使用しなければならない。これまでに我々は
Ir:SrTiO3 や Rh:SrTiO3 を光電極に用いてきたが、これらの材料は 3 つ目の条件を網羅しておらず、高効率な反応を得ることはできなかった。低いフォトキャリア移動度の材料でも高い光触媒特性を発現させるべく、光触媒材料の中に金属のナノピラー構造が自己組織化した薄膜結晶の作製を試みた。半導体酸化物と金属ピラー構造の界面がショットキー
接合になり、内部電界によって電荷を効率良く分離する層として機能する。フォトキャリアの拡散長は短くなり、フォトキャ
リアの移動度が低い材料でも効率良く電荷分離することを可能にする。

図１. SrTiO3 中で自己組織化した貴金属ナノピラーの STEM 像。ナノピラー構
造の析出は Ir,Pt,Pd,Rh の金属で観察された。Ir:SrTiO3 薄膜では Ir 金属ナノピラー
構造周辺でショットキー空乏層が形成し、水分解反応の効率を高める。

図２. 薄膜中の金属ナノピラーの模式図。金属と酸化物の界面にショットキー接合を形成し、光誘起したフォトキャリアが再結合する前にホールと電子に効率良く分離させる。また、金属ナノピラー構造は電荷分離したホールが酸素発生する固液界面へ移動するためのパスとしても機能する。

Fig. 1. STEM images of spontaneously formed noble metal nanopillars in
SrTiO3. Pillar formation has been observed for Ir, Pt, Pd, and Rh. A suitabledepletion layer forms around Ir nanopillars in an Ir:SrTiO3 host matrix.

Fig. 2. Schematic illustration of a nanoscale metal nanopillar in a thin film (a).
A Schottky junctions forms between the metal and the oxide (b), effectively
separating photogenerated holes and electrons before recombination. The
metal nanopillar provides an efficient charge transport path to the photocatalyst surface for the oxygen evolution reaction.

研究テーマ Research Subjects
1.   パルスレーザー堆積法による酸化物薄膜そしてヘテロ構造の作製
Growth of thin oxide films and heterostructures by pulsed laser deposition
2. 水分解光電極反応の高効率化に向けた酸化物半導体材料の開発
Development of oxide photoelectrode materials for photocatalytic water splitting
3. 極性材料とマルチフェロイック材料の開発
Polar oxides and multiferroic coupling
4. 酸化物ナノ構造またはナノコンポジット薄膜の合成
Synthesis of nanostructures and nanocomposite thin films

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

能崎研究室

能崎

幸雄

NOZAKI, Yukio

Nozaki Group

客員教授

Visiting Professor

スピン角運動量の流れであるスピン流は、ジュール熱によSpin current, i.e. a flow of spin angular momentum, enables
a low power consuming control of magnetization dynamics
because the Joule heating caused by a flow of electron charge
can be suppressed. We experimentally investigate a novel spincurrent generation via spin-rotation coupling (SRC) which
has been theoretically proposed by Matsuo et al. The SRC isbased on the transfer of angular momentum from a mechanicalrotation to electron spin not only in ferromagnetic metals but
also in nonmagnetic ones. For a practical application of the
SRC to solid state devices, a surface acoustic wave (SAW) is oneof the promising candidates to generate a rotation of lattice ina frequency of GHz order. However, the spin current generation with SRC mediated by SAW has never been demonstrated
experimentally because of its difficulty to detect the alternating
spin current derived from SAW. In our laboratory, we try todetect the alternating spin current electrically using an inverse
spin Hall effect and to clarify the physics on the transform ofangular momentum of electron spin.

る損出を伴わないため、磁化ダイナミクスの省電力制御を可能にする手段として注目されている。本研究室では、最近理論的に提案されたスピン回転結合 (SRC) を用いた新しいスピン流生成を実験的に研究している。SRC は、電子スピ
ンと力学的回転運動の間の角運動量移行に基づくものであり、強磁性金属だけでなく、アルミニウムや銅などの非磁性金属でも実現可能と考えられている。このような SRC を固体素子へ応用するためには、スピン流の増大につながる回転運動の高周波化が重要であり、結晶格子を GHz オーダー
で弾性変形できる表面弾性波 (SAW) が大きな SRC を生み出す有力な候補である。しかし、SAW を用いて生成されるスピン流は交流かつ非一様であり、これまで測定することが困難であった。われわれは、ナノスケールの微細加工技
術とスピン信号の高感度検出が可能な材料を用いることにより、非一様な交流スピン流の検出を試み、電子スピンの角運動量変換の物理を解明する研究を推進している。

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

松本研究室

松本

吉泰

MATSUMOTO, Yoshiyasu

Matsumoto Group

客員教授

Visiting Professor

固体表面・界面において化学反応を含む電子−格子相互The aim of research it to explore dynamics induced byelectron-phonon interactions at solid surfaces and interfaces.
Electron-phonon interactions govern various processes
including adsorption, desorption, and chemical reactions at
metal surfaces. Moreover, the interactions play crucial roles inphotoinduced processes at semiconductor interfaces that are
relevant to photovoltaics and artificial photosynthesis. We focus
on nonthermal processes induced by electronic excitations at
surfaces and interfaces of metals and semiconductors. Main
topics of the research group are: ultrafast dynamics of adsorbates
at well-defined metal surfaces, charge dynamics and reaction
mechanisms of photocatalytic water splitting, and the bulk andsurface structures of ice crystalline grown at metal surfaces.
In addition to conventional methods in surface and interface
sciences, we investigate these processes with time-resolved
nonlinear spectroscopy including second harmonic generationand sum-frequency generation.

作用ダイナミックスの解明を中心とした研究を行っている。
電子−格子相互作用は金属の表面・界面における吸着・脱離から化学反応までを含むさまざまな過程を支配している。また、これは半導体による太陽電池や光触媒反応による人工光合成のように電子励起状態が関与する表面・界面現象にも深く関わっている。したがって、この相互作用の微視的な理解にはそれがより顕著に現われる表面電子系励起が誘起する非熱的過程に注目することが有効である。そこ
で、本研究室は、清浄金属表面における吸着種の光誘起
超高速過程、光触媒表面における電荷移動・反応機構の解明を行うとともに金属表面上に成長させた氷薄膜のバルクおよび表面構造について研究を行っている。研究手法として
は表面・界面科学に用いられる汎用的な測定方法と共に時間分解第二高調波発生や和周波発生分光といった非線形分光法を主力としている。
32

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

機能物性研究グループ
Functional Materials Group
物性から機能を引き出し利用できるようにするためには、物質の基底状態・平衡状態の静的電子物性を基盤として、励起状態・非平衡状態、さらには化学反応や生体系に至る動的な性質に踏み込む必要がある。近年、励起状態や非平衡状態の時
間分解測定、ナノスケールの分析・分光測定、動作・反応中でのオペランド観測などの物性測定法や分光法は飛躍的に進歩した。一方、計算機科学やデータ科学を用いた理論的解析が著しく進展している。物性研究所でもこれらの手法が導入・開発され、先進的な物性研究が行われている。そこで、物性研究所の既存のグループが連携しつつ、新たに取り組むべき分野を具体的に開拓するために、機能物性研究グループが形成された。機能物性研究では、伝統的な固体物性物理が対象としてきた電子・
スピン・格子及びそれらの動的過程だけでなく、原子・イオンの移動や原子の組み替え ( 反応 ) を含めて、マルチスケール・階層的複合構造をもつ物質システムを扱う。本研究グループでは、重点的な研究テーマに対する共通の関心と相補的な専門技術を有する物性研究所の研究者数名がコアメンバーとなるが、さらに数名の所員が従来の部門に属しつつ本グループの併任として機能物性研究に参加する。

The Functional Materials Group is one of two newtrans-divisional and interdisciplinary research groups
and deals with excited states and dynamics in systems
with hierarchical and inhomogeneous structures,
including chemical reactions and dynamical processes
in biological systems. Recently, time-resolved
spectroscopy of excited states and non-equilibrium
states, nano-scale observation and measurement aswell as operando spectroscopy/measurement havegreatly advanced. Theoretical analysis based on firstprinciples calculation and data science has achieveda remarkable development. There are alreadypioneering works done at ISSP along such directions
as mentioned above. To get started, several current
faculty and staff members of ISSP have been assigned
to the core members. The core members are expected
to provide seeds of collaboration and organize a
research team involving other divisions and facilities
as well as researchers outside ISSP. It is particularly
important to collaborate with research facilities of
ISSP so that their advanced and unique resources canenhance the scientific quality. By taking advantage ofbeing a joint-use/research center, we can always invite
external researchers to collaborate on new subjects.
The Functional Materials Group should work as anopen platform for such collaborations.

教

授

𠮷信

淳

助

教

吉本

真也

特任研究員

伊藤

教

授

秋山

英文

助

教

野口

良史

特任研究員

金

昌秀

教

授 *1

柴山

充弘

助

教

挾間

優治

特任研究員

朱

琳

教

授 *2

小森

文夫

技術専門職員

向井

孝三

特任研究員

樋山

みやび

教

授 *3

特任研究員

山本

良幸

教

授 *1

Professor
Professor
Professor
Professor
Professor

YOSHINOBU, Jun
AKIYAMA, Hidefumi
SHIBAYAMA, Mitsuhiro
KOMORI, Fumio

森

Research Associate
Research Associate
Technical Associate

YOSHIMOTO, Shinya
NOGUCHI, Yoshifumi
HAZAMA, Yuji
MUKAI, Kozo

初果

MORI, Hatsumi

山室

修

准教授

杉野

修

准教授 *2リップマー

准教授 *4松田巌

准教授 *5野口博司

准教授 *4

原田

慈久

Professor

Research Associate

Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher隆

ITO, Takashi

KIM, Changsu
ZHU, Lin

HIYAMA, Miyabi

YAMAMOTO, Yoshiyuki

YAMAMURO, Osamu

Associate Professor SUGINO, Osamu
Associate Professor LIPPMAA, Mikk

ミック

Associate Professor MATSUDA, Iwao
Associate Professor NOGUCHI, Hiroshi
Associate Professor HARADA, Yoshihisa*1 所内兼務。本務は中性子科学研究施設。/concurrent with Neutron Science Laboratoy*2 所内兼務。本務はナノスケール物性研究部門。 /concurrent with Division of Nanoscale Science*3 所内兼務。本務は凝縮系物性研究部門。 /concurrent with Division of Condensed Matter Science*4 所内兼務。本務は極限コヒーレント光科学研究センター。
/concurrent with Laser and Synchrotron Research Center*5 所内兼務。本務は物質設計評価施設。

/concurrent with Materials Design and Chatacterization Lavoratory

33
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

機能物性研究グループ

Functional Materials Group
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/yoshinobu_group.html

𠮷信研究室

𠮷信

淳

YOSHINOBU, Jun

Yoshinobu Group教授

Professor

表面界面の特徴の一つは、バルクの対称性が破れ表面特吉本真也

YOSHIMOTO, Shinya

助教

Research Associate

Solid surfaces are intriguing objects, because novel structures and electronic properties emerge as a result of symmetry
breaking of bulk. Solid surfaces play an important role as “lowdimensional reaction field”, where we can provide atoms andmolecules and manipulate them deliberately. In addition,
surface and interface are vital in the energy conversion
and dissiparion processes. In order to fabricate atomicallycontrolled surface functional materials, we have to understandthe dynamical behavior of atoms and molecules on surfaces.
The research of these subjects is closely related to the basics ofcatalysis, semiconductor processes and molecular electronics.
We have utilized surface vibrational spectroscopy, photoelectron
spectroscopy, scanning tunneling microscopy, independently
driven four-probe measurement and etc. in order to investigate
structures, reactions and electronic properties of atoms andmolecules on surfaces. Synchrotron radiation spectroscopy
including operando XPS is used to study electronic states of
surface and interface.

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、新しい物質を構築する「反応場」
であることが最も重要な特徴である。また、表面界面は物質移動の場だけではなく、エネルギー変換の場としても極めて重要である。最近では、原子・分子レベルで制御されたナノスケールの材料（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）を作製し、機能を持ったナノ・デバイスを構築することも可能になってきた。原子スケールで物質移動（拡散や反応）を制御し、機能をもつ材料やデバイスを創製するためには，表面・界面における素過程を理解することが不可欠である。表面における原子・分子のダイナミクス研究は、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いる。当研究室では、表面・界面における原子・分子のダイナミクス（吸着、拡散、成長、脱離）、表面ナノ物質の構築および表面界面の電子物性を、表面振動分光、光電子分光などの表面分光法と、走査型トンネル顕微鏡や独立駆動４探針電気伝導測定法を駆使して研究している。シンクロトロン放射光（KEK-PF、SPring-8 など）を用いた雰囲
気中のオペランド光電子分光実験も行っている。

340 K で 0.8mbar CO2 雰囲気中における Cu(997) 表面のオペランド光電子スペクトル ( 左 ) O 1s   ( 右 ) C 1s
[Top. Catal. 59 (2016) 526].

Ambient pressure XPS spectra of Cu(997) in
0.8mbar CO2 at 340K: (left) O 1s and (right) C 1s
[Top. Catal. 59 (2016) 526].

研究テーマ Research Subjects
1.   モデル触媒による小分子の活性化と表面反応の研究
Activation and surface reaction of small molecules by model catalysts
2. 固体表面における原子・分子の動的過程の研究
Dynamical processes of atoms and molecules on solid surfaces
3. 半導体および有機薄膜の電子状態と表面電気伝導の研究
Electronic states and surface conductivity of semiconductor and organic thin film
4. グラフェンやシリセンなど低次元物質の電子状態と反応性の研究
Electronic states and reactivity of low-dimensional materials on surfaces
5. 雰囲気中の表面化学反応の研究
Chemical reaction on solid surfaces under ambient conditions

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

機能物性研究グループ

Functional Materials Group
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/akiyama_group.html

秋山研究室

秋山

英文

AKIYAMA, Hidefumi

Akiyama Group教授

Professor

半導体量子ナノ構造の光物性や、ヘテロ構造・ナノ構造

挾間優治

HAZAMA, Yuji

助教

Research Associate

Advanced laser spectroscopy on the basis of lasers andmicroscopy is developed and applied to semiconductor quantum
wires and other nano-structures, in order to understand andcontrol their optical properties quantum mechanically.
Femto-second pulse generation directly from gain-switchedsemiconductor lasers is studied intensively to understand thepulse dynamics and the shortest-pulse limit. High-quality III-Vsemiconductor tandem solar cells and their internal loss rates
and mechanisms are also studied. We make the world thinnest
and cleanest quantum-wire semiconductor lasers that havesuperior laser performances such as low threshold currents.
Experimental findings and problems provide us fruitful physics
subjects related to 1D physics, many-body physics, lasers, solar
cells, crystal growth, material science, and semiconductor device
physics and engineering.
We are developing experimental techniques such as sensitive
luminescence detection, absolute luminescence-yield measurements, transmission/absorption measurements of single nanostructures, micro-spectroscopy, imaging, and solid-immersion
microscopy. Some of these techniques have been applied to
study of bioluminescence of fireflies, jelly fish, and sea fireflies aswell as luminol chemiluminescence.

に基づく半導体レーザーや太陽電池のデバイス物理、ホタル生物発光の生物物理などを、レーザー分光・顕微分光・
光学計測技術を用いて研究している。
半導体レーザーに対して、最大定格を大きく超える励起を短時間だけ加え、極端非平衡状態を生み出し、フェムト秒短パルス発生限界を追及する研究を行っている。人工衛
星用高品質 III-V 族半導体タンデム太陽電池の損失機構を調べ、変換効率限界を物理的に理解するデバイス物理研究も行っている。また、世界一細くかつ均一で制御性の高い半導体量子細線レーザーを作製し、量子力学的な光学物
性、低次元性、電子正孔系多体問題、半導体レーザー物理、
結晶成長、物質科学など様々な興味から研究を行っている。
光学実験技術として、微細なナノ構造の発光を高感度に検出する技術、絶対量を定量計測する技術、ナノ構造の透過吸収を計測する技術、顕微分光や画像計測の技術、ソリッ
ドイマージョン顕微技術などを開発している。さらに、それらの技術を応用し、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を、生物学・化学・理論の専門
家や民間会社と共同で研究している。

100 周期 T 型量子細線レーザー (a,b) とホタルルシフェ
ラーゼ (c) の構造

半導体レーザーからの4.7 ps パルス直接発生実験

Nano - st r u c tu re s of a
100 T-shaped quantumwire laser (a,b) and firefly
luciferase protein (c) .

Direct 4.7 ps pulse
generat ion f rom again-switched semiconductor laser diode.

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

35
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

機能物性研究グループ

Functional Materials Group
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/sugino_group.html

杉野研究室

杉野

修

SUGINO, Osamu

Sugino Group

准教授

Associate Professor

計算機シミュレーションを用いて、物質の性質を理論的野口良史

NOGUCHI, Yoshifumi

助教

Research Associate

Development of first-principles condensed matter theoryis the target of study. This is done by advancing computational methods and by performing large-scale simulations.
The methodologies under development are (1) the many-body
Greens’s function approach to the excited states of materials,
via the solution of the Bethe-Salpeter equation within the GW
approximation, (2) accurate wave function theory based on theantisymmetrized germinal power and the Pfaffian, in place ofthe conventional Slater determinant, and (3) density functional
approach to the non-equilibrium and steady state of the electrochemical interface. Collaboration with experimental researchgroups is also an important theme. The theme includes (1)structural phase transition of a material under strong magnetic
field, (2) thermodynamic stability of bioluminescent material,and (3) Dirac cone of novel thin films grown on surfaces, (4)design of electrocatalyst for the next-generation fuel cell.

に解明するための第一原理計算を行っている。本研究室ではシミュレーションの対象を拡げるための研究（計算手法開発）と物性を解明するための研究（スーパーコンピュータを用いたシミュレーション）の両面から研究を行っている。
手 法 開 発 の対 象は、(1) 世 界 最 大 級 の励 起 状 態 計 算を可能にするための多 体グリーン関数 法 (GW + BetheSalpeter 法 ) プログラム開発、(2) 高精度基底状態計算のための、スレーター行列式に基づく従来の体系から反対称
ジェミナル積とパフィアン形式に基づいた体系への移行、(3)
化学反応により電位差が生じている界面系の定常状態を求めるための密度汎関数法の構築である。
実験とコラボしたシミュレーションも積極的に行い、強磁場下での構造相転移、溶液中での生体分子の安定性、表面薄膜でのディラック電子系、燃料電池電極触媒などの解明を行っている。

炭素ナノ物質 ( うねったナノグラフェン ) の構造と計算された光吸収スペクトル。
本計算 (GW + Bethe-Salpeter) は従来の計算（time-dependent DFT）を改善し、実験と良好な一致を示している。200 原子系での定量的な励起状態計算が可能になった。

Carbon nano-material and photo-absorption spectrum. Our calculation(GW + Bethe-Salpeter equation) improves over the conventional calculation(time-dependent DFT) and yields results comparable to experiment. It has
become possible to reliably predict excited states of systems up to 200 atoms.

白金水溶液界面における化学反応と非平衡定常状態

Electrochemical reaction and non-equilibrium
steady state of the platinum-solution interface.

研究テーマ Research Subjects

1.   GW + Bethe-Salpeter 法に基づく励起状態の第一原理計算
First-principles calculation of excited states based on GW + Bethe-Salpeter equation
2. 反対称化ジェミナルに基づく高精度波動関数理論
Accurate wave function theory based on antisymmetrized germinal power
3. 電気化学界面の第一原理計算
First-principles calculation of electrochemical interface

36
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

量子物質研究グループ
Quantum Materials Group
物性物理はこれまで新しい物質、新しい現象、
新しい概念の発見によって、大きく発展してきた。
物性研究所で活発に研究されてきた強相関電子
系は、その顕著な例である。一方、研究のブレー
クスルーは多くの場合、分野の融合によることが多い。本研究グループは、そのような視点のもとに、量子物質研究のさらなる飛躍を目指して、理論と実験の緊密な連携を核とし、従来の研究部門の垣根を超えた共同研究を推進するために新設された。
当グループは２つのコアグループと６つの連携
グループからなり、互いに強く連携しながら、強相関電子系の新しい量子相や新しい機能性材料の発見を目指した研究を進める。実験的には、バルクや薄膜の試料を作成し、その精密物性測定、
スピントロニクス機能の開拓を行っている。これらは、理論手法の開発を通じて新しいトポロジカルな量子相の開拓を行う理論チームと強く協力をして進める。

Discovery of new materials, new phenomena,and new concepts has progressed condensed matterphysics. A good example can be found in the historyof research in strongly correlated electron systems,
one of the major fields studied in ISSP. On the other
hand, breakthroughs have been often made at anintersection of various different research fields. To
facilitate another leap forward in our activity, thequantum materials group has been created to promoteinterdisciplinary studies based on the collaboration
between the experimental and theoretical groups
beyond the conventional research disciplines.
The quantum materials group currently consists of
two core groups and six joint groups. All these groups
vigorously conduct collaborative research to discovernovel quantum phases and functional materials
in correlated electron/spin systems. The activities
include new material synthesis in bulk and thin film
forms and their characterization through state-ofart measurement systems. Device fabrication is also
made for spintronics applications. These experiments
are being conducted through lively discussion andtight collaboration with theory groups, which search
for novel topological phases by using new theoretical
approach and numerical methods.

教

授

押川

正毅

准教授（客員）

中村

教

授

中辻

知

教授(外国人客員）

ヌグロホ アグスティヌス アグン 特任研究員

冨田

Project Researcher TOMITA, Takahiro

教

授 *1

NUGROHO, Agustinus Agung

榊原

俊郎

助

教

多田

靖啓

特任研究員

マン  フィユアン  

教

授 *2

助

教

松本

洋介

特任研究員 *4

大槻

匠

教

授 *3

特任助教

酒井

明人

特任研究員 *4

肥後

友也

教

授 *4

Professor
Professor

Professor
Professor
Professor
Professor

准教授 *

1

OSHIKAWA, Masaki
NAKATSUJI, Satoru

Visiting Professor

SAKAKIBARA, Toshiro Research Associate

辛埴SHIN, Shik正明

Visiting Associate Professor NAKAMURA, Masaaki

Research Associate

TADA, Yasuhiro

ティアン  ザオミン

Project Researcher TIAN, Zhaoming

崇弘

Project Researcher MAN, Huiyuan

MATSUMOTO, Yousuke

Project Researcher OTSUKI, Takumi

廣井

善二

大谷

義近

学振特別研究員 クワチ  ジェームス山下穣

学振特別研究員 志村

恭通

近藤

猛

学振特別研究員 杉浦祥

HIROI, Zenji

Project Research Associate SAKAI, Akito

Project Researcher HIGO, Tomoya

OTANI, Yoshichika

JSPS Research Fellow QUACH, James

Associate Professor YAMASHITA, Minoru

准教授 *2

特任研究員

JSPS Research Fellow SHIMURA, Yasuyuki

Associate Professor KONDO, Takeshi

JSPS Research Fellow SUGIURA, Sho*1 所内兼務。本務は凝縮系物性研究部門。 /concurrent with Division of Condensed Matter Science*2 所内兼務。本務は極限コヒーレント光科学研究センター。 /concurrent with Laser and Syncrotron Research Center*3 所内兼務。本務は物質設計評価施設。 /concurrent with Materials Design and Characterization Laboratory*4 所内兼務。本務はナノスケール物性研究部門。 /concurrent with Division of Nanoscale Science37
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

量子物質研究グループ

Quantum Materials Group
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/
labs/oshikawa_group.html

押川研究室

押川

正毅

OSHIKAWA, Masaki

教授

Oshikawa Group

Professor

量子多体系の理論を中心として研究を行っている。量子多田

靖啓

TADA, Yasuhiro

助教

Research Associate

藤井達也

FUJII, Tatsuya

助教

Research Associate

Our main focus is quantum many-body theory. Based on theclose correspondence among quantum many-body systems,
classical statistical systems, and field theory, we pursue universal
concepts in physics. At the same time, we aim to give a unified
picture on experimental data and to make testable predictions.
As an example of our recent achievements, we have given acertain theoretical result for the total orbital angular momentumof chiral superfluids, which has remained paradoxical for 40
years. We also demonstrated, based on anomaly in quantum
field theory, a new classification of gapless quantum criticalphases in the presence of a discrete symmetry. This opens up a
new direction in classification of quantum phases. In order toconnect these theoretical developments with experiments, we
also study material design to realize exotic topological phasessuch as Kitaev spin liquids. Much of our research is carried out
in international collaborations.

多体系と古典統計力学系および場の理論の密接な関係を踏
まえ、広範な系について成立する普遍的な概念を探求するとともに、実験結果の統一的な理解や新たな実験に対する予言も目標とする。最近の成果の一つとして、カイラル超流
動体の全軌道角運動量についての４０年来のパラドックスに一定の理論的解決を与えた。また、場の理論における量子異常を応用して、離散的な対称性の存在下ではギャップレス
な臨界相の間に新たな分類が生じることを示した。これは、量子相の分類に新たな展開をもたらすものである。このような理論研究における発展を実験研究と結びつけるべく、キ
タエフスピン液体相などの新奇なトポロジカル相を実現する
物質設計についても研究を進めている。これらの研究の多
くは、国際共同研究として推進している。

金属有機構造体 (Metal-Organic Framework, MOF) を用いたキタエフスピ
ン液体の設計。キタエフ模型は、基底状態としてスピン液体を実現する、非常に興味深い厳密に解ける量子スピン模型である。イリジウム酸化物等の無機化合物でのキタエフ模型の実現が議論されているが、これらの物質では直接交換に起因するハイゼンベルグ型相互作用の寄与が大きく、基底状態はス
ピン液体ではない。我々は、MOF を用いて直接交換相互作用を抑制し、より理想的なキタエフ模型の実現の可能性を提案した。

Designing Kitaev spin liquid using Metal-Organic Framework (MOF).
Kitaev model is an intriguing exactly solvable spin model, with aspin-liquid ground state. Although realizations of the Kitaev model in
iridates and other inorganic materials has been discussed, the dominance of Heisenberg type interactions owing to direct exchanges prevents the ground state from becoming the spin liquid. We proposed apossibility of more ideal realizations of the Kitaev model, using MOFs
in which direct exchange interactions are suppressed.

研究テーマ Research Subjects
1.   量子スピン系および遍歴電子系における電子スピン共鳴
Electron Spin Resonance in quantum spin systems and itinerant electron systems
2. 量子細線の接合における伝導と共形場理論
Conduction at a junction of quantum wires and conformal field theory
3. トポロジカル相と量子エンタングルメント
Topological phases and quantum entanglement
4. カイラル超流体の軌道角運動量
Orbital angular momentum of chiral superfluids
5. トポロジカル相・トポロジカル現象の物質系での実現
Realization of topological phases and topological phenomena in materials

38
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

量子物質研究グループ

Quantum Materials Group
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/
labs/nakatsuji_group.html

中辻研究室

中辻

知

NAKATSUJI, Satoru

教授

Nakatsuji Group

Professor

物理学のフロンティアは、新しい物理現象の発見にありま

松本

洋介

酒井

明人

MATSUMOTO, Yousuke SAKAI, Akito

助教

Research Associate

特任助教

Project 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 anomalous metallic states close
to a quantum phase transition, novel topological phases inmagnetic metals, quantum spin liquids in frustrated magnets,
and their spintronics application.

す。なかでも、現代の電子・情報社会を支える材料である
無機物質から、物質中の１０２３個もの電子が相互作用して創りだすマクロな量子現象が続々と発見されており、物理と化学を駆使した新物質の開発こそが新しい量子現象を目指す物性物理の醍醐味であると言えます。私達の研究室では、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、量子現象として、スピン・軌
道の秩序と隣接した新しいタイプの超伝導・金属状態、さらに、幾何学的フラストレーションの効果として期待される、磁性半導体での新しいスピン液体状態、量子輸送現象などに注目して研究を進めています。
私たちの研究室は、物質の化学合成、薄膜作成のみならず、こうした新しい物理現象の発見を目指した物性測定とス
ピントロニクス測定にも力を入れています。多様な合成法を用いて新しい化合物の単結晶育成に自ら取り組むとともに、顕著な量子効果が現れる極低温から室温まで様々な物性測定を行っています。現在の主なテーマは、（１）量子相転移近傍でのエキゾティック超伝導と異常金属状態、（２）磁性体での巨視的トポロジカル量子効果、（３）フラストレートした磁性体での量子スピン液体状態などがあります。
a, 強磁性体における異常ホール効果 ( 左図 ) と反強磁性体 Mn3Sn における異常ホー
ル効果 ( 右図 )。強磁性体中では、自発磁化 M によって電子の運動が曲げられることにより、ゼロ磁場下 (B = 0) でホール効果が自発的に現れる。一方で、反強磁性体 Mn3Sn では、ゼロ磁場下 (B = 0) で、かつ、自発磁化 M のない状態において、ホール効果が自発的に現れる。この場合、電子の運動を曲げる要因となる仮想的な内部磁場 b が、スピンキラリティの秩序化によってもたらされると考えられる。b,
Mn3Sn の磁気構造。カゴメ格子の各頂点に位置する Mn は磁気モーメント ( 青矢印 )を有し、キラル反強磁性構造を示す。c, Mn3Sn における室温でのホール抵抗率の磁場依存性。

Magnetic behavior and crystal structure of Mn3Sn. a, Anomalous Hall effectin ferromagnets (left) and in antiferromagnets (right) induced by bending
the trajectory of conducting carriers by magnetization and fictitious field,
respectively. b, Crystal and spin structure of Mn3Sn. Each Mn has a magnetic
moment (arrow). c, Magnetic field dependence on the Hall resistivity in
Mn3Sn at room temperature.

研究テーマ Research Subjects
1.   量子相転移近傍での新しい超伝導と異常金属状態
Exotic superconductivity and anomalous metallic states near quantum phase transitions
2. 磁性体における巨視的トポロジカル量子効果
Macroscopic topological effects in magnetic metals
3. フラストレートした磁性体での新奇磁性、量子スピン液体状態
Novel magnetism and quantum spin liquids in frustrated magnets

39
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

量子物質研究グループ

Quantum Materials Group

中村研究室

中村

正明

NAKAMURA, Masaaki

Nakamura Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

我々の研究の目的は、トポロジカルな物理現象の探究であThe purpose of our research is studying the topologicalphenomena in condensed matter physics. Especially, we areinterested in new physical quantities to identify topologicalstates. For example, in two-dimensional topological insulators, existence of a topological state has been confirmed byobserving transport coefficients. However, the detection could
be done more efficiently, if there are non-contact experiments
which depend only on bulk properties of the systems. For sucha physical quantity, we have proposed the dynamic spin susceptibility, which is related to the electron spin resonance (ESR) for
localized spin systems. The topological states can be characterized by existence of specific peaks. It has also been pointed outthat the spin Hall conductivity is closely related with the orbital
magnetic susceptibility. So we would like to discuss the detailed
relationship among these physical quantities, their behavior
under several situations, and also applications to experiments.
As other topological physics, we will also study fractional
quantum Hall effect using one-dimensional mapping. In ISSP,
we would like to contribute to progress of this research field, by
discussing with Prof. Oshikawa, who is an expert on topologicalphysics and theory of ESR, as well as other researchers.

る。特にトポロジカル状態を検出するための新たな物理量を提案することに興味を持っている。たとえば、2 次元のトポロ
ジカル絶縁体では輸送係数の測定により、トポロジカル状態の存在が確認されていたが、バルクな性質による非接触型の実験手段があれば、より効率的な判定が可能となる。我々はそのような物理量として動的スピン磁化率を提唱している。これは局在スピン系の研究で用いられる、電子スピン共鳴 (ESR)
により観測可能であり、特定の吸収ピークの有無によりトポロ
ジカル状態か否かが特徴づけられる。その他にも、スピンホール伝導率と軌道磁化率とのに密接な関係があることが指摘されており、これらの新たな物理量の間の一般的な関係、さま
ざまな状況下におけるそれらの挙動、また実験への応用に関して議論を深めていきたいと考えている。また、その他のトポ
ロジカルな物理として、1 次元定式化の方法を用いた分数量
子ホール効果の研究も行いたいと考えている。物性研究所では、トポロジカルな物理と ESR の理論の専門家である押川教授をはじめとする研究者と議論を重ね、この分野の研究の進展に貢献したい。

量子物質研究グループ

Quantum Materials Group

ヌグロホ研究室

ヌグロホ アグスティヌス アグン
NUGROHO, Agustinus Agung

Nugroho Group

外国人客員教授

Visiting Professor

ノンコリニア反強磁性体 Mn3Sn は大きな異常ホール効果

A large anomalous Hall effect in a non-colinear antiferromagnetism Mn3Sn has attracted much interest in a recent year.
Since the contribution of the spin component is very small in
non-collinear antiferromagnetic system, therefore the contribution of the orbital component suggests to play an importantrole to the anomalous Hall effect. Meanwhile, the existence of
the Berry curvature in Mn3Sn has been predicted theoretically.
Together with my host, Prof. Satoru Nakatsuji, we explore how
to enhance the anomalous Hall effect of Mn3Sn single crystal.
Beside this fundamental study, we also research to obtain amaterial with a topological phase having a large anomalous
Hall effect at room temperature. The activities are carried out
on single-crystalline material which mainly grown by using
czochralski technique at Nakatsuji’s Lab. During my stay, I
collaborate with Assoc. Prof. Takeshi Kondo to investigate theexistence of Weyl anomaly in Mn3Sn and also Prof. Yoshichika
Otani for spintronics device of antiferromagnetic materials.

を示し、近年大変注目を集めている。強磁性体で考えられる
ようなスピンの寄与は大変小さく、軌道成分が異常ホール効
果の起源として重要である。一方、バンド計算により Mn3Sn

ではベリー曲率が大きいことも指摘されている。我々はホストである中辻 知教授と共同で、Mn3Sn 単結晶においてどのよ

うに異常ホール効果が増強されるのかを元素置換により研究している。また、室温でさらに大きな異常ホール効果を示す
新規トポロジカル物質の探索にも力を入れている。研究で必要な単結晶はチョクラルスキー法により作成している。さらに
近藤 猛准教授との共同研究により Mn3Sn におけるワイル点の存在の検証、大谷義近教授との共同研究で反強磁性体のネルンスト効果を使った新しい原理のスピントロニクスデバイ
スの実現に向けた研究も行っている。

40
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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）として有機的に連携させることにより、新しい物性・機能を持つ物質の開発を目指している。本施設は物質設計部と物質合成・評 価部からなり、物質 設計 部には大 型計算 機 室が、物質合成・評価部には物質合成室、化学分析室、
Ｘ線測定室、電子顕微鏡室、電磁気測定室、光学測定室、高圧合成室の７実験室がある。物質設計部では、最先端の物性専用のスーパーコン
ピュータを駆使して原子間の相互作用によって生み出される様々な協力現象を解明しつつ新物質の設計を行い、物質合成・評価部では物質の合成、単結晶育成およびその組成の分析や結晶構造評
価を行うとともに、新しく開拓された物質群の電気的・磁気的・光学的性質の総合評価を行っている。これら物質の総合的評価の結果は設計および合成にフィードバックされ、ＤＳＣサイクルを通して新しい物質の開発が行なわれる。本施設の全国共同利用は、物質設計評価施設運営委員会により運用されている。

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 seven sections
for joint-use; Materials Synthesis Section, Chemical
Analysis Section, X-Ray Diffraction Section, Electron
Microscope Section, Electromagnetic Measurements
Section, Spectroscopy Section, and High-Pressure
Synthesis Section. In MD-D, by making use of its
supercomputer system, novel mechanisms behindvarious cooperative phenomena in condensed matterare explored, and theoretical designs of new materials
as well as materials with new nanoscale structures aredeveloped. In MSC-D, various types of new materials
are synthesized, single crystals are grown, and thestructural, electromagnetic and optic properties ofthe materials are characterized in various ways. The
characterization results are immediately fed back tothe synthesis and to the design of materials. Throughthis DSC cycle we aim to develop new materials withnew functions. Almost all the facilities of the MDCL
are open to domestic scientists through the User
Programs conducted by the Steering Committees ofthe MDCL.

教

Professor (Director)

授（施設長） 廣井

HIROI, Zenji

善二

助

教

森田

悟史

技術専門職員

福田

毅哉

教

授

川島

直輝

助

教

矢島

健

技術職員

石井

梨恵子

教

授

上床

美也

助

教

平井

大悟郎

学術支援専門職員

荒木

繁行

准教授

野口

博司

助

教

郷地

順

技術補佐員

長崎

尚子

准教授 *1杉野修

技術専門職員

小池正義

特任研究員 (PI)*2

吉見

一慶

准教授（客員）梅野健

技術専門職員

山内

徹

特任研究員

浅野

優太

技術専門職員

矢田

裕行

特任研究員

河村

光晶

Professor
Professor

Research Associate MORITA, Satoshi

KAWASHIMA, Naoki
UWATOKO, Yoshiya

Associate Professor NOGUCHI, Hiroshi
Associate Professor SUGINO, Osamu

Research Associate HIRAI, Daigorou
Research Associate GOUCHI, Jun

Technical Associate KOIKE, Masayoshi

Visiting Associate Professor UMENO, Ken

教授(外国人客員） アルムガム

Research Associate YAJIMA, Takeshi

Technical Associate YAMAUCHI, Touru

ソナチャラムTechnical Associate
Technical Associate
Technical Staff

Project Researcher
Project Researcher

ISHII, Rieko

ARAKI, Shigeyuki
NAGASAKI, Shoko
YOSHIMI, Kazuyoshi
ASANO, Yuta

ARUMUGAM, Sonachalam

助

教

渡辺

宙志

技術専門職員

後藤

弘匡

特任研究員

余

助

教

笠松

秀輔

技術専門職員

浜根大輔

特任研究員 *1

山本

Research Associate

WATANABE, Hiroshi
KASAMATSU, Shusuke

Technical Associate GOTO, Hirotada
Technical Associate HAMANE, Daisuke*1 所内兼務。本務は機能物性研究グループ。/concurrent with Functional Materials Group*2 PCoMS 次世代研究員 (PI)Project Researcher

FUKUDA, Takaki

Visiting Professor

Research Associate

Technical Associate YATA, Hiroyuki

Technical Associate

Project Researcher
Project Researcher

学振特別研究員

JSPS Research Fellow

41
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

KAWAMURA, Mitsuaki

珊

YU, Shan良幸

YAMAMOTO, Yoshiyuki

王鉑森WANG, Bosen

物質設計評価施設

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

廣井研究室

廣井

善二

HIROI, Zenji

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

平井

大悟郎

HIRAI, Daigorou

助教

Research Associate

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

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

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

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

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

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

42
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物質設計評価施設

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

川島研究室

川島

直輝

KAWASHIMA, Naoki

Kawashima Group教授

Professor

本研 究室では物性研 究所スパコンや神戸の「京」コン森田悟史

MORITA, Satoshi

助教

Research Associate

Our group investigates fundamental problems in condensed
matter physics through massively parallel computation using
ISSP supercomputers and “K-computer” at Kobe. For thispurpose, we also develop new algorithms. As for quantum
critical phenomena, for example, we are trying to find a “deconfined” critical phenomena, a new category of quantum phasetransition, as a transition between Neel state and VBS state in
the SU(N) Heisenberg model. Another target in this area of
research is the existence/absence of super-solid phase in opticallattices and in He4 systems adsorbed on graphite surfaces. As forclassical systems, we investigate the phase transition due to theZ2 vortex dissociation, an unconventional critical phenomena
caused by the symmetry-breaking dangerously-irrelevant field,
etc. Our most recent activities are focused on developments oftensor network methods and their applications to frustrated spin
systems.

ピュータなどの大規模並列計算機を利用して、物性理論で登場する基本的な問題の解明を行っている。また、そのためのアルゴリズムの研究も行っている。最近数年の研究から例をあげると、量子臨界現象に関しては、新しいカテゴリーの転移現象である脱閉じ込め転移を、ＳＵ（Ｎ）ハイゼンベ
ルクモデルにおけるネール状態からＶＢＳ状態への相転移として観測する試みや、光格子にトラップされた極低温原子系
やグラファイト表面のヘリウム系における超固体相の存在／不在の研究などがある。また、古典系に関しては、Ｚ２渦の乖離メカニズムによる相転移の有無の数値的検証，危険なイレレバント演算子が系の対称性を低下させる場合にみられる異常な臨界現象などがある。最近はテンソルネットワー
クなどの新しい方法論の開拓とそれを応用したフラストレート量子系の研究を行っている。

２サイト演算子の繰り込み変換を定義する超演算子。多角形はテンソルを表し、Multi-scale entanglement renormalization ansatz (MERA) を用いて計算される。

繰り込み超演算子の固有値問題から求められる２次元イジングモデルのスケーリン
グ次元。

A super-operator that defines renormalization transformation of twosite operators. Each tensor represented by a polygon is computed through
MERA.

Scaling-dimensions obtained by solving the eigenvalue problem of thesuper-operator.

研究テーマ Research Subjects
1.   新しい量子相と量子相転移の探索
Search for novel quantum phases and quantum transitions
2. 多体問題の数値解法の研究
Numerical methods for many-body physics
3. 臨界現象の一般論
General theory of critical phenomena
4. ランダム系と計算量
Disordered systems and computational complexity

43
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物質設計評価施設

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

上床研究室

上床

美也

UWATOKO, Yoshiya

Uwatoko Group教授

Professor

高圧力は、これまで未解決な物性現象の解明や数奇物

郷地

順

GOUCHI, Jun

助教

Research Associate

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

性現象の発見に欠かせない物理パラ－メータの 1 つとなっている。特に、常圧と同程度の静水圧環境下における再現性の良い測定環境は、強相関電子系物質をはじめとする固体物性の研究において多くの成果をもたらす。また、極低温や強磁場といった他のパラメータを組み合わせた多重環境は、新しい物性探求をする上で、より多くの情報が得られる最良の測定環境である。当研究室では、超高圧力技術を駆使した、各種の物性測定に適応した高圧力発生装置の開発を行い、可能な限りよい静水圧環境における多重環境下での物性研究を進めている。結晶固体には格子の振動の自由度と、電子の電荷、スピン、軌道という基本的な自由度があり、強相関電子系物質では、これらが複雑に絡み合いながら種々の相互作用が競合し、結果として種々の興味深い物
性が実現している。超高圧力下を用いたこれらの相互作用の制御は、物質にどのような新しい物性を出現させるのだろうか？その出現機構はどうなっているのだろうか？現在、電気抵抗、磁化、比熱、x 線回折、中性子回折などの諸物性
測定の圧力効果を主な研究課題とし、下記の研究テーマを低温でヘリカル構造を示す MnP 化合物の圧力相図を示す。常圧では Tc =280K 以下での強磁性秩序転移および Ts1 = 50 K の反強磁性秩序転移を示す。高圧下で、強磁性秩序は消失し新たな反強磁性秩序が出現する。
P = 8 GPa 付近では Mn 化合物ではじめてとなる超伝導が出現する。相図
中には、常圧下（ヘリカル c 構造）でのおよび高圧下（5 GPa）中性子回折で明らかになった磁気構造（ヘリカル b 構造）も同時に示してある。

進めている。また、物性研究所の役割の一つである共同利用も活発に行っている。

MnP is ferromagnetic between Tc ≈ 291 K and Ts ≈ 50 K, which
adopts an orthorhombic B31-type structure with space group
Pnma. A temperature-pressure phase diagram is shown in thisfigure. With the application of external pressure, (1) both ferromagnetic (Tc) and antiferromagnetic (Ts; helical-c structure)transitions decrease, and Ts vanishes completely around 1.4 GPa;
(2) a new antiferromagnetic (T*; helical-b structure) transition
appears around 2 GPa, rises quickly,
and merges with Tc around 3-4 GPa at
Tm; (3) Tm, helical-b structure, is continuously suppressed and eventuallyvanishes around Pc = 8 GPa, where
superconductivity with a maximum
Tsc ≈ 1K is observed. Exotic physicalproperties associated with the magnetic quantum critical point at Pc areevidenced. This is the first discovery
of superconductivity among the Mnbased compounds.

研究テーマ Research Subjects
1.   多重環境下における新奇物性現象の探索
Search for new physical phenomena under multi extreme conditions
2. 伝導現象等の圧力誘起相転移現象の研究
Study of the pressure induced phase transition phenomena as like superconductivity
3. 多重環境下における高圧装置開発と精密物性測定方法の確立
Development of high pressure apparatus and confirmation of physical property measurement techniques under themulti extreme conditions

44
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物質設計評価施設

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

野口研究室

野口

博司

NOGUCHI, Hiroshi

Noguchi Group

准教授

Associate Professor

ソフトマター、生物物理を計算機を駆使して研究している。

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

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

高いトポロジカル種数をもつベシクル。多面体状など様々な形態をとる。

バナナ状タンパク質分子による膜チューブ形成。条件によっては二次元格子状のネットワーク構造を経る。

Snapshots of high-genus vesicles.

Sequential snapshots of membrane tubulation induced by banana-shaped
protein rods.

研究テーマ Research Subjects
1.   細胞、脂質ベシクルの形態形成
Shape transformation of cells and lipid vesicles
2. 生体膜の融合、分裂
Fusion and fission of biomembranes
3. 非平衡下での界面活性剤膜のダイナミクス
Dynamics of membranes out of equilibrium

45
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

物質設計評価施設

Materials Design and Characterization Laboratory

梅野研究室

梅野

健

UMENO, Ken

Umeno Group

客員教授

Visiting Professor

モンテカルロ計算法の高速化の研究を行っている。特に、Efficient Monte Carlo computation is studied. In particular,
superefficiency phenomena caused by pseudo random numberswith strong time correlation are now utilized to make a physicalsuperefficient Monte Carlo computation for material designs
and characterization. Performance evaluations of such newMonte Carlo computation, such as, performance comparison
with other existing Monte Carlo methods, are studied. Furthermore, an interesting relation between such superefficient Monte
Carlo computation and quantum algorithms such as Grover’s
search algorithm is also studied based on the fact that suchsuperefficient Monte Carlo computation is considered to be a
projection in Hilbert space theory. Combining these studies, thebasic problem about why such physical (quantum or chaotic)
correlation makes Monte Carlo computation faster is investigated to construct a general theory about the relation between
efficiency of Monte Carlo computation and physical correlation.

用いる擬似乱数に強い時間相関がある場合、モンテカルロ
計算の誤差分散が急激に落ちる現象 (Superefficiency) を以前発見したが、その高速性を満足する様な物質設計評
価用の新しいモンテカルロ計算のアルゴリズムを構築し、多くの物性研究者が利用可能なものにするとともに、他のモンテカルロ計算性能評価を行う研究をしている。更に、数学 的には、この高 速モンテカルロ計 算アルゴリズムの高速化がヒルベルト空間上の射影として捉えられることに着目し、Grover のデータベース探索アルゴリズム等の量子アルゴリズ
ムによる高速化との関係性を研究し、何故物理的な相関により、計算が高速化するか—モンテカルロ計算高速化メカニズ
ムの一般論—を研究している。

物質設計評価施設

Materials Design and Characterization Laboratory

アルムガム研究室
Arumugam Group

アルムガム

ソナチャラムARUMUGAM, Sonachalam

外国人客員教授

Visiting Professor

Bharathidasan 大 学 の 高 圧 研 究 セ ン タ ー 長 の S.

The Centre for High Pressure Research is functioning under
the leadership of Prof. S. Arumugam at Bharathidasan University, Tiruchirappalli, India and main activity of the Center is to
study the transport and magnetic properties of various strongly
correlated materials under extreme conditions of low temperature (2 K), high magnetic field (9 T) and high pressure (3 GPa).
ISSP gives an excellent opportunity to visit Prof. Y. Uwatoko’sLab, Materials Design and Characterization Laboratory andinteract with ISSP members. Prof. Uwatoko is an expert in highpressure instrumentation and established high tech facilities
such as cubic press with 250 and 1000 ton press, palm type cubicpress, and diamond anvil cell to do transport, magnetic andstructural measurements at multi extreme conditions and madea land mark on developing phase diagrams of new superconductors. Further, it helps for exchanging ideas, extend our studies
on BiS2 based superconductors and Dirac metals under extreme
conditions and strengthening collaboration between ISSP and
Bharathidasan University.

Arumugam は物性研究所客員教授として赴任した。センター
では、強相関電子系物質を中心に多方面の基礎物性（輸送、磁気物性）を研究している。特に最近は、スピンラダー系超伝導物質および BiS2 系超伝導物質の静水圧および一軸圧効果に焦点を当て研究を行っている。物性研究所では、主に上床研究室と協力し、より精密な高圧下における多重環境下での物性測定を行う予定である。滞在期間には、スピンラダー
銅酸化物系および BiS2 系超伝導物質を対象に、静水圧と一軸圧力効果の研究を相補的に行い、それぞれの超伝導出現機構解明を進める予定である。今回の招聘は、今後の両大学間の共同研究の発展に繋がると確信している。

46
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

大型計算機室Supercomputer Center
担 当 所 員担 当 所 員担 当 所 員
助

教

助

教

野口
川島
杉野
渡辺
笠松

博司 Chairperson : NOGUCHI, Hiroshi

技術専門職員直輝 Contact Person : KAWASHIMA, Naoki

裕行 Technical Associate : YATA, Hiroyuki

荒木繁行 Technical Associate : ARAKI, Shigeyuki

福田

技術専門職員修 Contact Person : SUGINO, Osamu

矢田学術支援専門職員

宙志 Research Associate : WATANABE, Hiroshi

毅哉 Technical Associate : FUKUDA, Takaki

秀輔 Research Associate : KASAMATSU, Shusuke

渡辺 助教

大型計算機室では計算物性物理学専用のスーパーコン

笠松 助教

The Supercomputer Center (SCC) operates a supercomputer
system available to all researchers of condensed matter physics
in Japan. One can submit a proposal for a User Program to theSupercomputer Steering Committee, and once granted he/she
can use the facility with no charge. The supercomputer system
consists of two systems: SGI ICE XA/UV hybrid system (3820
CPU (Intel Xeon) + 576GPU(Nvidia Tesla K40)) and FUJITSUPRIMEHPC FX 10 (384CPU). The former system and the lattersystem were renewed in July 2015 and April 2013, respectively.
In addition to maintaining high performance of the system incooperation with the venders (SGI and Fujitsu), the SCC also
responds to questions and inquiries from users on daily basis.
We support software development projects for post-K
computer, Elements Strategy Initiative, and PCoMS by providing
and managing computer resources.

ピュータシステムを、スーパーコンピュータ共同利用委員会の審議に基づき全国の物性研究者の共同利用に供している。スパコンシステムは 2015 年 7 月に更 新された大 規
模 並 列 計 算 機（SGI ICE XA/UV ハイブリットシステム、
3820 CPU (Intel Xeon) + 576GPU(Nvidia Tesla K40)）と、2013 年４月に導入された大規模並列計算機 (FUJITSUPRIMEHPC FX 10, 384CPU) で構成される複合システムである。システムのベンダーとの密な連絡によって高度なシステム性能を維持するとともに、全国ユーザからの相談にきめ細かく応じながら、システムの管理運用を行っている。
スーパーコンピュータの利用申請については、ホームページ(http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/supercom/) を 参 照されたい。また、2015 年度からソフトウエア開発・高度化支援プログラムを開始した。
また、計算物質科学スパコン共用事業を通じてポスト「京」重点課題、元素戦略プロジクト、計算物質科学人材育成コンソーシアム (PCoMS) をサポートしている。

スーパーコンピュータ

物性研究所共同利用スーパーコンピュータシステム構成図

システムＢ（SGI ICE XA/UV hybrid system）

The Supercomputer System at the SCC-ISSP.

The supercomputer system B (SGI ICE XA/UV hybrid system).

47
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

物質合成室
Materials Synthesis Section
担 当 所 員
技 術 職 員

廣井
石井

善二

化学分析室
Chemical Analysis Section
担 当 所 員Contact Person : HIROI, Zenji

梨恵子 Technical Associate : ISHII, Rieko

技術専門職員
技 術 職 員

廣井
小池
石井

善二
正義

Contact Person : HIROI, Zenji
Technical Associate : KOIKE, Masayoshi

梨恵子 Technical Associate : ISHII, Rieko

本室では、新物質の合成、既知物質の良質化、単結晶

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

新しい物質の分析方法の検討および化学的手法による材料

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

共同利用研究機器として供している。

関わる各種機器を所内外の共同利用に供している。

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

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

主要設備

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

主要設備

真空蒸着装置（10-6 Torr）、精密切断機

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

Main Facilities

Floating-zone furnaces, Czochralski pulling apparatus with an

Main Facilities

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

ICP-AES, microscopes, Automatic balances, Potentiometric titration

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

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

and Cutting machine.

water.

単結晶引上炉

誘導結合高周波プラズマ発光分光分析装置

Czochralski pulling apparatus with an induction heating system

ICP-AES48
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

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

教

廣井
矢島

電子顕微鏡室Electron Microscope Section

善二 Contact Person : HIROI, Zenji

担 当 所 員健 Research Associate : YAJIMA, Takeshi

技術専門職員廣井浜根

善二 Contact Person : HIROI, Zenji

大輔 Technical Associate : HAMANE, Daisuke

電子顕微鏡は物質の微細構造評価の有力な手段である。
本室では、格子像レベルでの透過像を観察するため、高分

矢島 助教

解能形と電界放射形分析電子顕微鏡を備え、物質の微細興味深い物性を示す物質の開発や評価において、結晶構構造研究を行うと共に、設備を所内外の利用に供し、共同造解析は極めて重要な位置を占める。本室では、Ｘ線回折利用研究や依頼研究を行っている。

を用いて、新規物質の結晶構造や温度による構造変化など
物質構造の研究を行うと共に、所内外の研究者に対して施The Electron Microscope Section supports electron diffraction measurements, lattice image observations and microscopic
analyses of various solid materials in both crystalline andnon-crystalline forms with the atomic-scale resolution by using
a high-resolution electron microscope equipped with an x-ray
micro-analyzer.

設利用の提供、依頼研究を行っている。
The main purposes of the X-Ray Diffraction Section are
structural analysis and identification of powder and single
crystal specimens for solid state physics. By using the 4-circle
diffractometer equipped with a warped imaging plate and arefrigerator, the structural analysis is performed in the temperature range of 7-300 K.

主要設備

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

主要設備

Main Facilities

粉末Ｘ線回折装置、単結晶構造解析用 CCD システム、四軸型Ｘ線回折計、

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

湾曲イメージングプレート型Ｘ線回折計、ラウエカメラ、イメージングプ

and low-temperature holders, and various apparatuses for sample

レート読み取り装置

preparation.

Main Facilities

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

極低温用イメージングプレート型Ｘ線回折計

200 kV 電界放射形分析電子顕微鏡

Imaging plate type X-ray diffractometer for low temperature application

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

49
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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
技 術 専門職員

瀧川
廣井
山内

仁

光学測定室
Spectroscopy Section
担 当 所 員Contact Person : TAKIGAWA, Masashi

善二 Contact Person : HIROI, Zenji
徹

助

教

秋山
挾間

英文 Contact Person : AKIYAMA, Hidefumi
優治 Research Associate : HAZAMA, Yuji

Technical Associate : YAMAUCHI, Touru

本室では、物質の基本的性質である電気的磁気的性質

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

反射スペクトル、顕微ラマン分光などの測定が可能である。

の設備を所内外の共同利用に供している。

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

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

主要設備

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

１５/ １７テスラ超伝導マグネット、１６/ １８テスラ高均一超伝導マグ

Main Facilities

置（ＰＰＭＳ）

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

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

ネット（ＮＭＲ）、ＳＱＵＩＤ磁化測定装置（ＭＰＭＳ）、汎用物性測定装with tunable OPPO and a laser-machining unit, Ar ion laser,

Main Facilities

Cryostat.

Superconducting magnet (15/17 T), High homogeneity
superconducting magnet (16/18 T) for NMR experiments, MPMS(SQUID magnetometer, 7 T), and PPMS (physical properties
measurement system, 9 T).

赤外およびラマン分光装置

磁気特性測定装置

IR and Raman Spectrometers (Room A468)

SQUID magnetometer (MPMS)

50
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

高圧合成室
High-Pressure Synthesis Section
担 当 所 員
技術専門職員廣井後藤

善二 Contact Person : HIROI, Zenji

弘匡 Technical Associate : GOTOU, Hirotada

本室では、百万気圧、数千度までの高温高圧下において様々な ( 新 ) 物質の合成を行うと共に、高圧力下における物質の挙動を調べている。さらに各種の高圧力発生装置や関連する実験設備を所内外の共同利用に供している。
The main purposes of the High-Pressure Synthesis Section
are to synthesize various (new) compounds and to investigate
the behavior of some materials at extreme conditions of highpressures up to 100 GPa or more and high temperatures up to
several thousand ºC. Various types of high-pressure apparatuses and related experimental equipments are provided to joint
research and internal use.
主要設備

500/700 トン油圧プレス装置、ダイヤモンドアンビルセル、Ｘ線回折装置、顕微ラマン分光装置、YAG レーザー加工機、その他 ( 放電加工機、ダイヤ
モンド研磨装置、旋盤、NC モデリングマシン )Main Facilities

500/700 ton press, Diamond Anvil Cell, X-ray diffractometer,
Micro-Raman spectrometer, YAG laser cutting machine, andothers including Electric discharge machine, Grinding machine fordiamond, Lathe machine, and Modeling machine.

若槻型 700ton キュービックプレス。
4GPa までの高温高圧合成実験用。

Wakatsuki-type 700 ton cubic press for high pressure and hightemperature synthesis experiments up to 4 GPa.

51
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

中性子科学研究施設
Neutron Science Laboratory
中性子は透過力に優れ、微小磁石の性質を持つので、原子の中心にある原子核やその周りにある電子のつくる磁場と力を及ぼし合う。この性質を利用して物質による中性子の散乱のされ方を測定し、物質内の原子や磁気モーメントの配列や運動の様子を知る実験方法を「中性子散乱」という。
物性研究所の中性子科学研究施設では主に日本
原子力研究開発機構の研究用原子炉 JRR-3 に設置された分光器を用いて、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。
さらに、2009 年に本格稼働した大強度陽子加速器施設 J-PARC においては、最新のチョッパー型
分光器 HRC を用いた共同利用の推進を行っている。当施設が実施する全国共同利用により、高温超伝導体の研究、フラストレートした磁性体や重い電子系、低次元磁性体等の様々な磁性体の研究をはじめとして、複雑凝縮系の化学物理、高分子やコロイドの構造や相転移、生体物質の高次構造と機能の研究、などハードマテリアルからソフ
トマテリアルまで含む幅広い物質や材料の基礎研
究が中性子散乱を用いて盛んに行われている。ま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) is conducting the general user program.
Furthermore the NSL owns state-of-art inelastic
neutron scattering spectrometer HRC in J-PARC
which started its operation in 2009. Major researchareas supported by NSL user program are solid statephysics (strongly correlated electron systems, high-Tc
superconductors, heavy fermion systems, low dimensional magnetism, high-pressure physics, etc.), fundamental physics and neutron beam optics, structure
and phase transitions of polymers, gels, and colloidal
systems, physical chemistry of complex condensed
matter, structure and functions of biological systems,
and material sciences. The NSL also operates the U.S.Japan cooperative program on neutron scattering, andsupports the development of the neutron-beam-basedmaterial sciences in Japan.

た、当施設は日米協力事業「中性子散乱分野」の実施機関としても活動し、我が国の中性子散乱研
究の発展に貢献している。
教授（施設長）

柴山

充弘

助

教

古府

教

授

吉澤

英樹

助

教

左右田

教

授

山室

修

助

教

リ

准教授

益田

隆嗣

技術専門職員

浅見

教授（客員）

高見澤

技術専門職員Professor (Director)
Professor
Professor

Associate Professor
Visiting Professor

SHIBAYAMA, Mitsuhiro
YOSHIZAWA, Hideki
YAMAMURO, Osamu
MASUDA, Takatsugu

聡

TAKAMIZAWA, Satoshi

特任研究員

秋葉

宙

稔

特任研究員

浅井

晋一郎

シャン

特任研究員

中尾

俊夫

俊夫

特任研究員

萩原

雅人

杉浦

良介

特任研究員

守島

健

技術専門職員

川名

大地

特任研究員

吉田

雅洋

係

木船

聡

学振特別研究員中川慎太郎

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

長麻衣子

KOFU, Maiko

SODA, Minoru
LI, Xiang

ASAMI, Toshio

SUGIURA, Ryosuke
KAWANA, Daichi

Administrative Secretary KIFUNE, Satoshi

大強度陽子加速器施設 J-PARC に設置された高分解能チョッパー分光器 (HRC)。50Hz で発生する白色のパルス中性子は、中性子光路を通りチョッパーで単色化された後、試料で散乱され、2 次元ディテクタで検出される。ディテクタでは全てのエネルギーの中性子をもれなく測定するため、効率的なデータ収集が可能となっている。

High resolution chopper spectrometer installed in J-PARC. A white pulsed neutron
beam generated with the frequency of 50 Hz propagates inside the neutron beam
guide. The beam is monochromated by the Fermi chopper, scattered by the sample,
and detected by 2-dimensional detectors. The detectors detect all the scattered neutrons with all the energy, which makes the data acquisition drastically efficient.

52
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher
JSPS Research Fellow

AKIBA, Hiroshi
ASAI, Shinichiro
NAKAO, Toshio
HAGIHARA, Masato
MORISHIMA, Ken
YOSHIDA, Masahiro
NAKAGAWA, Shintaro

中性子科学研究施設

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

柴山研究室

柴山

充弘

リ

シャン

SHIBAYAMA, Mitsuhiro LI, Xiang

Shibayama Group教授

Professor

ソフトマターとは、我々の身の回りの物や生体物質を構成

助教

Research AssociateSoft matter undergoes various transitions in response to aslight change of an environmental variable. We investigate therelationship of the structure and dynamics of soft matter, suchas polymer gels, nanoemulsion, and micelles. The aims of ourresearch are systematization of “molecular-bond correlated
systems”. Concurrently, we explore various applications of soft
matter on the basis of the physics of soft matter.
Nano-order structure investigations and studies on dynamics
of soft matter are carried out with state-of-the-art equipments, SANS-U, a small-angle neutron scattering instrument(upgraded in 2010). Other techniques, such as dynamic/static
light scattering, microscopy, mechanical/thermal analyses, andrheological studies, are also employed. Current interests cover (1)inhomogeneities in polymer gels, (2) structural characterizationand studies on deformation mechanisms of high-performancepolymer gels, (3) rheo-SANS of nanoemulsion and micelles,
and (4) development of ion-gel and structural analyses, (5)fabrication of uniform-polymer networks and their structure/property characterization, (6) development of high-performance
thermoset polymers by structure-designing and molecular
dynamics simulations.

する「柔らかい」物質・材料のことである。磁性体や超伝導物質などのハードマターでは超高圧や極低温という極限環
境において特異的な物性を示すのに対し、ソフトマターでは
常温・常圧付近で興味深い物性を示し、多様な機能を果たす。我々の研究室ではソフトマターの本質である—分子結合相関系—の学問的体系化を目指している。最近では、ゲルの相分離・相転移、不均一性の研究などのほか、驚異的な力学物性をもつさまざまな高強力ゲルの開発と構造解析・物性研究、流動場におけるミセルの物性と構造相関、イオンゲルの開発と構造解析・物性評価、超均一ゲル網目の調製と構造・物性評価、熱硬化性樹脂の高性能化のための構造解析や分子動力学シミュレーション、などを行っている。
世界有数の二次元位置測定小角中性子散乱 SANS-U を中心に、静的動的光散乱装置 (SLS/DLD ALV-5000)、力
学・熱物性測定装置、レオメーターなどを用いて、ソフトマ
ターのナノオーダーの構造解析、ナノ秒から数千秒までのダ
イナミクスをカバーした幅広い研究を展開している。

4 分岐ポリエチレングリコール(Tetra-PEG) イオンゲルの合成スキーム。イオン液体系で pHを一定にする pH バッファーを開発し、その存在下でイオンゲ
ルを合成すると、欠陥のない理
想的網目構造ができることを発見した。

Synthesis scheme of four-arm
polyethylene glycol (TetraPEG) ion gels. We developed
pH-buffer which regulates
the pH in ionic liquid system.
By using it, we succeeded infabrication of ideal polymer
networks free from network
defects.

研究テーマ Research Subjects

pH バッファーが無い場合と有る場合で作成した Tetra-PEG イオ
ンゲルフィルムの力学試験比較。pH バッファーが有る場合のフィルムは破断伸度 λmax、破断強度 σmax のいずれにおいても、pH バッ
ファーが無い場合より遙かに優れた値を示している。

Comparison of the mechanical properties of Tetra-PEG ion
gel films prepared without (Neat aprotic IL) and with (pHbuffering IL) pH-buffering ionic liquid (IL). σ and λ denotethe mechanical stress and elongation ratio, respectively.

1.   均一高分子ゲルの精密合成とその構造解析および物性評価
Structure and physical properties of uniform polymer gels
2. イオンゲルの開発と構造解析
Development of ion gels and structural characterization
3. 多分岐界面活性剤集合体の水中での構造形成とレオロジー特性
Structure formation and rheological properties of multi-arm surfactant assemblies in aqueous solutions
4. 散乱法による熱硬化性樹脂の構造解析と分子ダイナミクスシミュレーション
Structural analyses and molecular dynamics simulation of thermoset polymers

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中性子科学研究施設

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

吉澤研究室

吉澤

英樹

YOSHIZAWA, Hideki

Yoshizawa Group教授

Professor

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

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

において観測されるストライプ秩序のドープ濃度依存性を

x = 1/2 までの高ドープ領域まで測定した結果をまとめた
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 度依存性である。ストライプ 秩 序の形成
温度は x = 1/3 で極大を示したあと減少に転ずる。また、
x = 1/2 以上のさらに高ドープ濃度領域では次第に電気抵抗が減少し x ~ 0.9 付近で絶縁体―金属転移を示す。最近の J-PARC のパルス中性子分光器を用いたスピンダイナミクスの研究により 2 次元層状 Ni 酸化物のスピンダイナミクス
は、x = 1/2 以下のストライプ相と x = 1/2 以上の市松模様型電荷秩序相において定性的に振る舞いが異なっていることを見いだし、そのような特異なスピンダイナミクスと輸送現象の関連についてさらに詳しい研究を行っている。

高温超伝導を示す銅酸化物の一つである La2-xSrxCuO4 と同型の結晶構造を持つ La2-xSrxNiO4 の系において観測されたスト
ライプ秩序のドープ濃度依存性。ストライプ秩序の転移温度と付随した磁気秩序の転移温度は x = 1/3 で極大を示したあと減少に転ずる。さらに高濃度ドープ領域では、次第に金属的となり、
x ~ 0.9 付近で絶縁体金属転移を示す。

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

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

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

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

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中性子科学研究施設

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

山室研究室

山室

修

YAMAMURO, Osamu

Yamamuro Group教授

Professor

本研究室では複雑凝縮系の化学物理を研究している。現

古府

麻衣子

KOFU, Maiko

助教

Research Associate

We are studying chemical physics of complex condensed
matters, especially glasses and supercooled liquids, water andrelated materials, ionic liquids, and nanoparticles of hydrogenstorage metals. Glass transition is a mysterious phenomenon inwhich liquids solidify without structural change. This is one of
big and long-standing issues in physics. Water, which is the mostfamiliar material for us, exhibits various unique phenomena
caused by hydrogen bonds. Ionic liquids have nanometer-size
domains and hierarchical dynamics generated by competing
electrostatic and van der Waals interactions. Hydrogen atoms
in metal nanoparticles give rise to unusual structure anddynamics caused by the surface effects and resultant distorted
potential energy surfaces. These substances are investigated byneutron 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.

在の主な対象は、ガラス・過冷却液体、水およびその関連
物質、イオン液体、水素吸蔵金属ナノ粒子である。ガラス
転移は液体が構造変化を起こさずに固化する不思議な現象であり、物性物理学の長年の大問題の一つである。水は最も身近な物質の一つであるが、水素結合が織りなす様々な特異物性を示す。イオン液体では、静電力とファンデルワー
ルス力の競合から、ナノドメイン構造や階層的ダイナミクスが現れる。金属ナノ粒子中の水素原子は、表面効果によりポテンシャル面が歪められるため、バルクでは見られない特異な構造やダイナミクスを示す。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。

パラジウム重素化物ナノ粒子（PdD0.36）の中性子回折パターンとリートベルト解析結果。ナノ粒子の表面付近では、D 原子は正 8 面体サイト（バルクではこのサイトのみ）だけでなく正 4 面体サイトにも存在することが分かった。

イオン液体 C8mimTFSI の緩和マップ。これらの緩和時間は 3 台の分光器による中性子準弾性散乱実験により決定された。4 つの異なる緩和モードが 1 ps から
100 ns の広い時間領域に存在している。

Neutron powder diffraction pattern and the result of the Rietveld analysis
for nanoparticles of palladium deuteride (PdD0.36). We found that D atoms
occupy not only the O sites (only this site for bulk samples) but also theT-sites at around the surface of the nanoparticles.

Overall relaxation map of C8mimTFSI. These relaxation times were determined by quasielastic neutron scattering experiments using 3 spectrometers.
Four different relaxation modes exist in a wide time range between 1 ps and
100 ns.

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

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

中性子科学研究施設

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

益田研究室

益田

隆嗣

MASUDA, Takatsugu

Masuda Group

准教授

Associate Professor

本研究室は、低次元スピン系やフラストレーション系など

左右田稔

SODA, Minoru

助教

Research Associate

One of the research goals in our group is to find a novel
quantum phenomenon and to reveal its mechanism in
low-dimensional spin magnets and frustrated magnets. Strong
quantum fluctuation or geometrical frustration disturbs thedevelopment of trivial magnetic states and induces a non-trivial
quantum state. Furthermore such a state is sensitive to asmall perturbation and, thus, the area is frontier of quantum
phenomena. Our research topic includes spin liquid, RVB,
Cuboc structure, etc. Another goal is to observe a new magnetoelectric effect in multiferroic compounds and/or relaxor
magnets. Figures (a) and (b) show neutron spectra of breathing
pyrochlore antiferromagnet Ba 3Yb2Zn5O11 and the analyses
reveal that the ground state is quasi-doublet. In the measured
entropy in Fig. (c) we observe that unique ground state is
selected and a novel spin liquid is realized at very low temperature.

における新しい量子現象・量子状態を実験的に発見することを目標としている。強い量子性や幾何学的フラストレーションは、自明な古典的秩序状態を阻害し量子状態が基底状態となる上に、小さな摂動に敏感なため、低次元スピン系やフラストレーション系は量子現象開拓のフロンティアとなっている。我々は、スピン液体、RVB、キューボック構造等、新しい磁気状態の研究と、マルチフェロイック系やリラクサー
磁性体などにおける、新しい電気磁気効果の研究を行っている。図 (a),(b) はブリージングパイロクロア反強磁性体のBa3Yb2Zn5O11 の中性子スペクトルであり、解析により擬二重縮退した基底状態が示された。図 (c) のエントロピーは、
極低温では一つの状態が選択され新しいスピン液体が実現している様子を示している。

Ba3Yb2Zn5O11 の中性子スペクトルとエントロピー。(a) 温度 1.5Kで測定された中性子スペクトル。(b) 安定状態と励起状態のエネル
ギー分布。(c) エントロピー変化の様子。絶対温度 0 度に向かって
エントロピーが 0 に向かい、状態の数が 2 つから 1 つに減っていく様子が観測された。

Neutron spectrum and entropy of spin frustrated magnet
Ba 3 Yb 2 Zn 5 O 11 . The energy distribution of ground andexcited states can be seen in neutron spectra in the panel(a) and (b). With decrease of temperature to absolute zero
entropy approaches to zero in the panel (c) and accordingly
the number of states changes from two to one.

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

56
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

中性子科学研究施設

Neutron Science Laboratory

高見澤研究室高見澤

聡

TAKAMIZAWA, Satoshi

Takamizawa Group

客員教授

Visiting Professor

金属錯体結晶および関連する有機材料・無機材料の機能

We have been interested in the crystal function in coordination compounds and related organic and inorganic materials. By
synthesizing crystal hosts which are capable of including gases,
we have succeeded to characterize the structural changeabilityof some of the crystals induced by gas inclusion process into thepores of host crystal. We have also studied the dynamic properties in adsorption, permeation, and separation of gases with theprecise structural determination through the standard singlecrystal X-ray diffraction method even with the exact structures
for the included gas molecules such as inorganic gases (oxygen,carbon dioxide, etc) and organic vapors (methanol, acetonitrile,etc) in crystals as guest gases. Since the crystal hosts that wehave concerned can reversibly include gases to form co-crystals
through the crystal structural change or crystal transition, they
can provide a useful experimental platform for observing physicochemical properties of molecular aggregates structurally wellcharacterized by applying the gas inclusion procedure. Considering this feature, we are interested in the magnetic properties ofparamagnetic gaseous molecules such as oxygen in our crystal
hosts.
In addition, we have found superelasticity in organic materials
very recently.

を我々は研究している。これまでに、ガス吸着包接能をもつ様々な結晶ホストを合成し、ガス包接に伴う結晶構造変化挙動の観測に成功している。また、無機ガス（酸素や二酸化炭素など）や有機蒸気（メタノールやアセトニトリルなど）
といった多種多様なガス分子を取り込む挙動に着目し、単結晶Ｘ線構造解析による構造観測ならびに結晶構造変化に付随して発現する動的なガス吸着・透過・分離特性の開拓を行ってきた。我々が扱っている結晶ホスト群は、結晶構造変化ないしは結晶変態を伴って様々なガス分子を可逆的に取り込み、厳密な構造決定可能なガス包接共結晶を生成できるため、ガス包接手法によって結晶内に生成する分子凝集体の物理化学的性質を観測するのに適している。この特性を考慮して、結晶ホスト内に取り込んだ酸素などの常磁性ガス分子の磁気特性についても研究を行っている。
また、有機材料において超弾性現象を新に見出しており、有機超弾性の研究も進めている。

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

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

教

授

嶽山

正二郎

助

教

近藤

晃弘

技術専門職員松尾晶

教授（施設長）

金道

浩一

助

教

中村

大輔

学術支援職員

大圃

一実

准教授

徳永

将史

助

教

三宅

厚志

特任研究員

足立

伸太郎

准教授

松田

康弘

助

教

池田

暁彦

特任研究員

坂井

義和

准教授 *

長田

OSADA, Toshihito

俊人

Project Research Associate KOHAMA, Yoshimitsu

特任助教

小濱

芳允

特任研究員

佐藤

由昌

准教授（客員）

酒井

英明

技術専門員

川口

孝志

学振特別研究員野村肇宏

教授(外国人客員）

キム

ヨンミン

技術専門職員澤部

博信

Professor
Professor (Director)

Associate Professor
Associate Professor
Associate Professor

TAKEYAMA, Shojiro
KINDO, Koichi

Research Associate

TOKUNAGA, Masashi
MATSUDA, Yasuhiro

Visiting Associate Professor SAKAI, Hideaki
Visiting Professor

KIM, Yongmin

Research Associate

Research Associate
Research Associate

Technical Associate
Technical Associate

KONDO, Akihiro
NAKAMURA, Daisuke
MIYAKE, Atsushi
IKEDA, Akihiko

KAWAGUCHI, Koushi

Technical Associate
Technical Associate
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher

MATSUO, Akira
OHATA, Katsumi
ADACHI, Shintaro
SAKAI, Yoshikazu
SATO, Yoshiaki

JSPS Research Fellow NOMURA, Toshihiro

SAWABE, Hironobu* 所内兼務。本務は凝縮系物性研究部門。 / concurrent with Division of Condensed Matter Science
電磁濃縮超強磁場発生装置が新規導入された。実験室中央に位置するのは 50 kV, 5MJ の主コンデンサバンクで、1000 T の超強磁場発生が可能な設計となっている。横に配置されたのは同じく 50
kV、2MJ のコンデンサバンクであり、簡易型の電磁濃縮装置に電流を供給する。600 T 程度の超強磁場発生が可能な設計となっている。電磁濃縮の初期磁場発生コイル用として、20kV、2MJ 副コン
デンサバンクが新規設置、より強い初期磁場が得られる。

Newly installed electro-magnetic flux compression (EMFC) system. The new EMFC generator energized by the 10 modules of 50 kV condensers, all together 5 MJ, is designed togenerate 1000 T ultra-high magnetic fields. Another 2 MJ main condenser modules areused to inject an energy to the relatively light EMFC system for frequent use, but capable ofgenerating around 600 T. The seed field coils, generating the initial magnetic field, which iscompressed by the EMFC, are connected to the sub condenser bank modules of 20 kV, 2 MJ.

58
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

国際超強磁場科学研究施設

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

嶽山研究室

嶽山

正二郎

TAKEYAMA, Shojiro

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極限の発生手段として、電磁エネルギーを利用して磁束濃縮を行う「電磁濃縮法」と一巻き銅コイルに高速大電流を投入して超強磁場を発生する「一巻きコイル法」を用いている。
「電磁濃縮法」では、すでに室内世界最高磁場発生 730 テスラを実現しているが、 更に高い磁場発生とより精度と信頼度を高めた物性計測を目指した研究開発を進めている。 2010 年より「電磁濃縮 1000 T 計画」の下に装置建設を推進している。
「一巻きコイル法」では、発生磁場の方向により、横および縦型をそれぞれ有し、横型は主にレーザーを用いた磁気光学測定に、
縦型では極低温容器と組み合わせた低温磁化測定、光ファイバーを利用した磁気光学測定に用いている。
「一巻きコイル法」
では再現性と高い測定精度が得られ、およそ 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、グラフェンや半導体ナノ構造での超強磁場磁気光学による電子状態の解明、超伝導体の臨界磁場、フラストレート量子スピン磁性体などの超強磁場磁化過程を通しての磁気物性の解明などを進めている。

Newly-developed ultra-high magnetic field generator of theelectro-magnetic flux compression method. The 5MJ fast
condenser bank is capable of supplying maximum electricalcurrent of amount to 8 mega-ampere, which is injected to a
primary coil through the collector plate. By upgrading theperformance such as the maximum charging voltage and theresidual impedance, ultra-high magnetic fields up to 1000 T
are planned to generate.

研究テーマ Research Subjects

大輔

NAKAMURA, Daisuke

助教

Research Associate

We are engaged in development for generating ultra-highmagnetic fields above 100 T, and pursue the solid-state science
realized under such an extreme condition. We employ two methods
for the ultra-high magnetic field generation, one is the electromagnetic flux compression (EMFC) and the other is the singleturn coil (STC) method. We have established a new type of coilfor the EMFC, and currently the maximum magnetic field is 730 T.
This value is the highest achieved thus far in an indoor setting in
the world. Further development is underway for achieving muchhigher fields, more precise and reliable measurements for thesolid-state physics. We are now involved in construction of ultrahigh magnetic field generator system under the 1000 T project.
The horizontal and vertical (H- and V-) STCs are used for more
precise measurements up to 300 T, respectively, in accordance with
their magnetic field axes. The H-STC is mainly used for magnetooptical measurements by use of laser optics, whilst the V-STC is
more suitable for the study of low-temperature magnetization in acryogenic bath. We are conducting the studies on magneto-optics
of carbon nano-materials or of semiconductor nano-structures aswell as on the critical magnetic fields in superconducting materials
and on the high-field magnetization processes of the magnetic
materials with highly frustrated quantum spin systems.

環境下で発現する物性の探索的研究を行っている。超強磁場新しく開発された電磁濃縮法の超強磁場発生装置。5MJ の高速コ
ンデンサバンクから送り出される大電流 (max 8 MA) が集電板を経由して主コイルに流れる。最大充電電圧や残留インピーダンスなどの装置の性能が向上したことで , 1000 T の室内実験世界最高
磁場発生途物性計測の確立を目指して建設を進めている。

中村

電磁濃縮法で発生した超強磁場で半導体カーボンナノチューブの 300 T 強までのアハラノフ •
ボーム (AB) 励起子分裂を観測した。カーボンナノチューブのAB 分裂の明確な観測としては
世界最高磁場である。バンド端の暗励起子と明励起子の混成が100 T 程度で終わり、その後、観測に成功した 367 T まで、ブリルアンゾーンの K 点と K’ 点での２つの独立した明励起子としての分裂の様相を示すことが分かった。この明瞭なエネルギー
分裂からカーボンナノチューブ
での AB 分裂について正確な定量的評価が可能となった。

The exciton Aharonov-Bohm(A-B) splitting in semiconducting carbon nanotubes (CNT) was
observed by streak spectroscopic measurements in ultra-high magnetic fields above 300 T.
Upon applying a very intense magnetic field along an axis of a semiconducting single-walled
CNT, the band-edge exciton absorption spectrum shows up as a splitting as a result of A-B
magnetic flux. A magnetic field of 367 T, generated by the electromagnetic flux compression
destructing pulsed magnet-coil technique, was applied to single-chirality semiconducting
CNTs. Using streak spectroscopy, we demonstrated separation of the independent band-edgebright exciton states at the K and K’ points of the Brillouin zone after the mixing of the dark
and bright states above 100 T. These results enable a quantitative discussion of the whole picture of the A-B effect in single-walled CNTs.

1.   100 T 以上の超強磁場発生と物性計測技術開発
Technical developments for ultra-high magnetic field magnets above 100 T and for solid-state physics measurements
2. 超強磁場磁気光学効果
Magneto-optics in ultra-high magnetic fields
3. 超強磁場磁化過程、超伝導体の臨界磁場
Magnetization processes of magnetic materials and the critical magnetic field in superconducting materials in ultra-high magnetic fields

59
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金道研究室

金道

浩一

KINDO, Koichi

教授

Kindo Group

Professor

当施 設に設 置されたコンデンサー電 源およびフライホ

近藤晃弘

KONDO, Akihiro

助教

Research Associate

小濱

芳允

KOHAMA, Yoshimitsu

特任助教

Project Research Associate

We carry out precise measurements under non-destructive
pulsed high magnetic fields that are generated by capacitor
banks and flywheel DC generator installed at the facility. Various
magnets have been developed at user’s requests. Up to now,available field conditions for users are as follows.
1. Short pulse magnet: Pulse duration 5 ms, maximum field 75 T
2. Mid pulse magnet: Pulse duration 30 ms, maximum field 65 T
3. Long pulse magnet: Pulse duration 1 sec, maximum field 43 T
Short pulse magnet is used mainly for magnetization
measurements on insulating materials and Mid pulse magnet
is used for various measurements on metallic materials. Our
magnet has been breaking the world record of non-destructive
mono-coil field and we continue to develop a new magnet
aiming at the new world record of 100 T. We have installed the
flywheel DC generator on May 2008. The generator enables us
to generate long pulsed field with the duration of 1 second. The
Long pulsed field is used for the heat capacity measurement
under high field and the ρ -T measurement can be done by useof flat-top field. Higher long pulsed field is under development.

イール付き直流発電機を用いて、非破壊で強磁場を発生し、 その 磁 場下で 精 密な 物 性 測 定を行う。 様々な用 途に応じて、特 殊なマグネットの開発を行っており、現 在、ユーザーが 利用可能な磁場 条件は以下の三種 類である。
①ショートパルスマグネット：パルス幅 5 ミリ秒、最大磁場 75 テスラ②ミッドパルスマグネット：パルス幅 30 ミリ秒、最大磁場 65 テスラ③ロングパルスマグネット：パルス幅約 1 秒、最大磁場 43 テスラ
ショートパルスマグネットは主に絶縁体の磁化測定などに用いられ、ミッドパルスマグネットは金属的な試料の測定に用いられている。当研究室で製作されたマグネットは非破壊パ
ルス強磁場（単パルス）の世界記録を更新しており、現在も100 テスラの発生を目指した開発を行っている。平成 20 年
5 月より世界最大のフライホイール付き直流発電機の運転が始まり、これを電源として用いることでパルス幅が 1 秒の磁場発生が可能となった。これを用いて磁場中比熱測定を行っている。またフラットトップ磁場を発生することにより強磁場下の ρ -T 測定も可能になった。もっと強磁場を発生出来る
ロングパルスマグネットの開発も進行中である。

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

ロングパルスマグネットの磁場波形。現在の最大磁場は 43T。このマグネットを磁場中比熱測定用としてユーザーに提供している。

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

Profiles of magnetic field for Long pulse magnet. The maximum field of
43 T is used for the heat capacity-measurements under high field.

研究テーマ Research Subjects
1.   量子スピン系物質の磁性研究
Study on magnetism of quantum spin systems
2. 強相関伝導物質の磁性と伝導の研究
Study on magnetism and conductivity of strongly correlated electron systems
3. 非破壊 100 テスラマグネットの開発
Development of non-destructive 100 T-magnet
4. 超ロングパルスマグネットの開発
Development of ultra-long pulse magnet

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徳永研究室

徳永

将史

TOKUNAGA, Masashi

Tokunaga Group

准教授

Associate Professor

磁場は電子のスピン、軌道および位相に直接作用する外三宅厚志

MIYAKE, Atsushi

助教

Research Associate

Magnetic fields have been extensively used in broad research
fields of solid state physics because they can directly tune the spins,
orbitals and phases of electrons in materials. We study various
kinds of phase transitions in high magnetic fields with using
non-destructive pulse magnets and developing/up-grading various
experimental techniques; e.g. magnetization, magnetoresistance,electric polarization, polarizing optical microscopy, and so on.
As one of our recent projects, we focus on the electronic statesin the quantum limit state. Since charge carriers are confinedin the smallest cyclotron orbit, Coulomb interaction dominates
over the kinetic energy. Therefore, we can realize strongly correlated electron systems in the quantum limit states. In particular,
we have been focusing on the semimetals having even numberof electrons and holes, and found a novel field-induced phase ingraphite and anomalous quantum transport properties in black
phosphorus under multiple extreme conditions.
We are also studying multiferroic materials using high precision experiments realized in pulsed-fields. We found a fieldinduced novel multiferroic phase in a triangular lattice chiralantiferromagnet CsCuCl3 and bipolar resistive memory effects
in a room temperature multiferroic material BiFeO3.
In addition to these in-house studies, we accept about 40 joint
research projects per year and study various localized/itinerantmagnets and topological materials in high magnetic fields.

場であり、物性物理学の幅広い研究分野で不可欠な外場である。我々は瞬間的にのみ発生可能な強磁場環境下において、磁化、磁気抵抗、電気分極、偏光顕微鏡観察など多岐にわたる精密測定手段を開発・改良し、それらを駆使して強磁場下で起こる様々な相転移の研究を行っている。
具体的な研究対象の一つとして、量子極限状態における電子物性に注目している。量子極限状態にある電子系は磁場による閉
じ込め効果のため超強相関電子系とみなすことができる。我々は正負のキャリアが共存する半金属を中心に量子極限状態の物性測定を行い、グラファイトにおける磁場誘起量子相や多重極限環境下における半金属黒燐の異常量子伝導などを研究している。
また磁気秩序を持つ強誘電体であるマルチフェロイック物質に対して、磁場挿引速度の大きいパルス磁場下で実現できる高感度測定を生かした研究を行っている。カイラルな結晶構造を持つ三角格子反強磁性体である CsCuCl3 における新奇マルチ

フェロイック状態や、室温マルチフェロイック物質 BiFeO3 における双極性抵抗変化メモリー効果などを発見している。

このようなインハウスの研究に加えて年間４０件程度の共同利用研究を行い、様々な遍歴・局在スピン系物質、トポ
ロジカル物質などの強磁場物性研究を展開している。

多重極限環境下で測定した単結晶黒燐の磁気抵抗効果。挿入図は黒燐の結晶構造を模式的に示している。図中に示したように、磁場を a 軸方向に印加して c 軸方向の抵抗を測定した。14T ま で の 磁 場 範 囲 で 1000
倍を超える巨大な正の磁気抵抗効果と、それに重畳した量子振動現象が観測されている。

Magnetoresistance of a single crystal of black phosphorus under multiple
extreme conditions. Inset shows schematic illustration of the crystal structure.
Resistance along the c axis was measured in magnetic fields applied along thea axis. We observed huge positive magnetoresistance larger than 1,000 times ofthe value at zero field together with superposed Shubnikov-de Haas oscillations.

研究テーマ Research Subjects( 左 ) カイラルな結晶構造を持つ CsCuCl3 における Cu 配置の模式図。（右）パルス磁場下で測定した CsCuCl3 の電気分極の磁場変化。磁場を b* 方向に印加した状態で a 方向の電気分極を測定している。

(left) Schematic illustration of the arrangement of Cu ions in a chiralantiferromagnet CsCuCl3. (right) Field-induced changes of electric
polarization along the a axis in applied magnetic fields along the b* axis.

1.   マルチフェロイック物質の磁場誘起相転移
Field-induced transitions in multiferroic materials
2. 量子極限状態における電子相転移
Electronic phase transitions in the quantum limit state
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. トポロジカル物質の強磁場物性研究
High-field study of topological materials

61
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松田康弘研究室松田康弘

MATSUDA, Yasuhiro

Y. Matsuda Group

准教授

Associate Professor

100 T を超える強磁場下で現れる物質の性質について研池田暁彦

IKEDA, Akihiko

助教

Research Associate

Properties of matters that emerge under ultrahigh magnetic
fields are being studied. Ground state of matter can dramatically change by applying strong magnetic fields, since spin andkinetic motion of electrons are directly affected by magnetic
field. Various kinds of novel phases are expected to emerge
in the strong magnetic fields through the phenomena such asformation of nontrivial magnetic structure in low dimensional
spin systems, exotic local-itinerant transition in transition metalcompounds, and strong spin-lattice coupling in molecularsolids. Recent discovery of the novel θ phase of solid oxygenat over around 120 T is a specific example of the field-induced
novel phases; it realizes due to the field-induced structural phasetransition from the low temperature antiferromagnetic α phase.
At higher fields in the range of 1000 T, exploring unknown highfield ground sates in materials with strong interaction is possible,and hence, we have also been developing the techniques forgeneration of the ultrahigh magnetic fields as well as for various
kinds of measurements at such ultrahigh fields.

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し、強力な磁場により物質の基底状態は大きく変化する。
低次元スピン系における非自明な磁気構造、遷移金属化合物での新奇な局在−遍歴転移、分子性固体における強いス
ピン−格子結合などを通じ、強磁場中では様々な新規相が期待される。最近、約 120 T で発見された固体酸素のθ相は、低温での反強磁性α相から磁場誘起構造相転移により現れ、磁場誘起新規相の典型例の一つである。
1000 T 領域においては、相互作用の強い物質について
未知の強磁場基底状態を探索することが可能であり、そのような研究を推進するための超強磁場発生技術および超強磁場中の様々な測定手法の開発も行っている。

(a) 近 藤 半 導 体 YbB12の 磁 化 過 程 と (b) 磁 化の 磁 場 微 分（dM/dB）の磁場依存性。55 T と102 T に磁化の急な増加 が 観 測 さ れ て お り、
低い方の転移磁場で半導体−金属転移が起こ
り、2 つの転移磁場の間では重い電子状態が実現していると予想されている。

磁化測定から決定された LaCoO3 の温度−磁場相図。低スピン相 (A1) または高温
磁性相（A2）から、磁場誘起磁性相 (B1、B2) へと強磁場により相転移が起こる。
強磁場相においてスピン状態秩序の実現が示唆されている。

Temperature-magnetic field phase diagram of LaCoO3 that is constructedbased on the magnetization process. The field-induced magnetic phases(B1, B2) are obtained by applying magnetic field to the low spin phase (A1)or the high-temperature magnetic phase (A2). Spin state ordering state is
expected to realize in the high-field phases.

(a) Magnetization process and (b) Magnetic field derivative of the magnetization (dM/dB) plotted as a function of magnetic field. Two field-induced
transitions are observed at 55 and 102 T, respectively. The semiconductormetal transition occurs at the lower transition field, and a heavy fermion
state is expected to appear.

研究テーマ Research Subjects

1.   重い電子及び価数揺動電子系の超強磁場下での電子状態
Electronic state of heavy fermion and valence fluctuating systems at ultrahigh magnetic fields
2. 量子スピン系の超強磁場磁化過程
Ultrahigh-magnetic-field magnetization process of quantum spin systems
3. 磁気複屈折効果を用いた超強磁場における磁場誘起相転移の研究
Study of magnetic field-induced phase transition at ultrahigh magnetic fields using magnetic birefringence
4. 固体酸素の磁場誘起構造相転移
Magnetic field-induced structural phase transition in solid oxygen
5. 分子性導体の磁場誘起絶縁体−金属転移
Magnetic field-induced insulator-metal transition in molecular conductors

62
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国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory

酒井研究室

酒井

英明

SAKAI, Hideaki

Sakai Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

固体中の電子が、局在磁気モーメントや格子振動、またIn the strongly-correlated electron systems, unusual physicalproperties often manifest itself, such as high-temperature superconductivity, colossal magnetoresistance effects, and giant thermoelectric effects. These phenomena originate from the strong electronelectron interaction as well as the coupling with local magnetic
moments and phonons in solids, which the conventional band
theory can hardly predict. Our group experimentally explores suchcorrelated phenomena by synthesizing novel materials with extreme
conditions, such as high pressure and high vacuum. We also aim toreveal the underlying physics by measuring their transport properties down to cryogenic temperatures in high magnetic fields.
One of our recent research projects is to develop new magnets
hosting relativistic Dirac fermions as conducting carriers. We
have successfully synthesized single crystals of a new Diracantiferromagnet, where the high-mobility transport of Diracfermions is strongly coupled with a magnetic order. In collaboration with Tokunaga group, with the pulsed magnetic field up
to ~55 T, we are studying the unconventional quantum transport
controllable by the magnetic states in solids. Furthermore, we
are interested in revealing the microscopic electronic structures
for such strongly-correlated Dirac fermions by high-resolution
photoemission spectroscopy developed in Shin group.

他の電子自身と強く相互作用する強相関物質では、現代のエレクトロニクスが立脚するバンド理論では予想が困難な、
高温超伝導、巨大な磁気抵抗効果や熱電効果等の新奇な物性や機能がしばしば発現する。当研究室では、このような強相関現象を新物質開発と先端測定の両面から新規開拓し、その物理を解明することを目指している。
特に最近は、相対論的ディラック電子が伝導する磁性体の新規合成に成功し、その超高移動度の電気・熱輸送特性
をスピン（磁気秩序）により制御する研究を進めている。徳永研究室の協力のもと、パルス強磁場により物質の磁気状態を自在に変化させ、従来にない磁性と量子伝導の協奏現象を探索している。さらに、極限コヒーレント光科学研究センターの辛研究室と連携し、このような強相関ディラック電子の微視的状態の解明も目指している。

国際超強磁場科学研究施設

International MegaGauss Science Laboratory

キム研 究 室キム

ヨンミン

KIM, Yongmin

Kim Group

外国人客員教授

Visiting Professor

ファンデアワールスヘテロ構造とⅢ−Ⅴ族化合物半導体ベースのナノ構造を対象とした磁気光学・磁気輸送特性測定をパルス強磁場下で行う。
グラフェンや MoS2 などの層状 2 次元物質から成るファンデアワールスヘテロ構造は、その特異な物理現象や電子技術への応用の可能性から物性研究において非常に多大な興味を集めている。我々は異なる二次元層状物質をサンドイッチ状に組み合わせ、二次元層間に生じる量子トンネル効果やクー
ロンドラッグ効果についてパルス磁場を用いて調べる。
Ⅲ−Ⅴ族化合物半導体の量子構造はレーザーや太陽電池への応用の可能性がある。我々は既に GaP-InP ラテラルナノ
ワイヤーが強磁場下で強い負の反磁性シフトを示す事を報告している。また、強磁場下での孤立した量子ドットにおける励
起子の振る舞いを理解する事は量子情報デバイスへの応用の可能性があり非常に重要である。そのため、我々はボール状に成形された光学ファイバープローブを用いる事により孤立した量子ドットからの磁気フォトルミネッセンス遷移を調べてみる。様々なⅢ−Ⅴ族化合物半導体の量子構造で誘起される量子極限におけるアハラノフ - ボーム効果や量子ホール物理もまた我々の興味の対象である。

Magneto-optical and magneto-transport measurements on van der
Waals heterostructures and III-V compound semiconductor basednano-structures will be conducted in pulsed high magnetic fields.
Van der Waals heterostructures, consisted of different
two-dimensional (2D) layered materials such as graphene, MoS2,
and etc, have attracted a great deal of interests in condensed
matter physics due to their novel physical properties and possible
electronic applications. We investigate quantum tunneling andCoulomb drag effects between 2D layered materials separated bya different 2D layer in pulsed magnetic fields.
III-V compound semiconductor quantum structures havepotential applications to the lasers and solar cells. We alreadyreported a strong negative diamagnetic shift in GaP-InP lateralnanowire system under pulsed magnetic fields. Understanding
the exciton behavior in an isolated quantum dot under magnetic
fields is of important for possible applications to the quantum
information devices. For this reason, we try to investigate
magneto-photoluminescence transitions from an isolated single
dot under pulsed magnetic fields by using a ball-shaped opticalfiber probe. We are also interested in the Aharonov-Bohm effectand the quantum Hall physics at the extreme quantum limit
induced in various III-V quantum structures.
63

THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

計算物質科学研究センター
Center of Computational Materials Science「京」コンピュータに代表される近年のコンピュー
タハードウェアの発展にともなって、大規模数値計算による物質科 学へのアプローチが盛んである。コンピュータを利用した精密な物性予測によって、磁性体・超伝導・超流動における量子臨界現象など物性物理学の基礎的な問題から、半導体デバイス設計や燃料電池における電極反応など近い将来産業応用に結びつくことが期待される応用問題に至るまで、広い範囲において重要な成果が挙がっている。一方、近年のハードウェアの多階層化・並列化により、プログラマには多くのコアに効果的に計算を分業させる工夫が必要であり、このことが計算物質科学研究における挑戦的課題となっている。本センターは、ポスト「京」プロジェ
クトや元素戦略プロジェクトなど国家プロジェクトを担う拠点として、「京」や物性研究所共同利用ス
パコンを始めとする様々な計算資源の活用を通じて、これらの課題に組織的に取り組んでいる。さらに、コミュニティソフトウェア開発・普及のため

As symbolized by K-computer, massively parallel
computation is actively used for solving problems inmaterials science in recent years. In fact, computeraided science has been providing answers to many
problems ranging from the most fundamental ones,
such as critical phenomena in quantum magnets,
superconductors, and superfluids, to the ones withdirect industrial applications, such as semiconductor
devices and electrode chemical reactions in batteries.
Due to the recent hardware trends, it is now crucial
to develop a method for breaking up our computational task and distribute it to many computing units.
In order to solve these problems in an organized
way, we, as the major contractor of several national
projects such as Post-K Computer Project andElements Strategy Initiative, coordinate the use of thecomputational resources available to our community,
including K-computer and ISSP supercomputers. In
addition, we also operate the web site, MateriApps,
which offers easy access to various existing codes inmaterials science.

のサイト MateriApps の開発・運用なども行っている。
教 授（副センター長）
*1

川島

直輝

助

教 *3

野口

良史

特任研究員

大久保

毅

教 授（センター長）
*2

常行

真司

助

教 *1

渡辺

宙志

特任研究員

古宇田

光

特任教授

赤井

久純

助

教 *1

笠松

秀輔

特任研究員

趙

特任教授

尾崎

泰助

助

教 *1

森田

悟史

特任研究員

土居

准教授 *3杉野修

技術専門職員

山崎

淳

特任研究員

福田 将大

野口

博司

学術支援専門職員

早川

雅代

特任研究員

ホフマン マルティン藤堂眞治

特任研究員 (PI)*4 三澤

貴宏

特任研究員

松本

宗久

特任研究員

本山

裕一

特任研究員

リー

チチェン

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

准教授 *1

Associate Professor

准教授 *2

Associate Professor

TSUNEYUKI, Shinji
AKAI, Hisazumi
OZAKI, Taisuke

SUGINO, Osamu
NOGUCHI, Hiroshi
TODO, Synge

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

NOGUCHI, Yoshifumi
WATANABE, Hiroshi
KASAMATSU, Shusuke
MORITA, Satoshi
YAMAZAKI, Jun
HAYAKAWA, Masayo
MISAWA, Takahiro

Project Researcher OKUBO, Tsuyoshi
Project Researcher KOUTA, Hikaru

滙海Project Researcher ZHAO, Hui-Hai

抄太郎

Project Researcher DOI, Shotaro

Project Researcher FUKUDA, Masahiro
Project Researcher HOFFMANN, Martin

Project Researcher MATSUMOTO, Munehisa
Project Researcher MOTOYAMA, Yuichi
Project Researcher LEE, Chi-Cheng

特任研究員 *3 山本良幸

Project Researcher YAMAMOTO, Yoshiyuki*1 所内兼務。本務は物質設計評価施設。/concurrent with Materials Design and Characterization Laboratory*2 理学系研究科物理学専攻と兼務。 / concurrent with Physics Department, Graduate School of Science*3 所内兼務。本務は機能物性研究グループ。/concurrent with Functional Materials Group*4 PCoMS 次世代研究員 (PI)64
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計算物質科学研究センター

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

赤井研究室

赤井

久純

AKAI, Hisazumi

Akai Group

特任教授

Project Professor

計算機マテリアルデザイン手法を用いた金属、半導体、金Our main objective is to predict/discover new functionality
materials by means of computational materials design (CMD).
In particular, the development of new high-performancepermanent magnets is one of our main targets. CMD aims at
to design materials and/or structures on the basis of quantum
mechanics. This corresponds to the inverse problem of quantum
simulation. In general, solving such problems is very difficult.
In CMD we solve these problems by making use of the knowledge, which is obtained through quantum simulations, about
underlying mechanisms realizing specific features of materials.
The technique of materials information also can be exploited.
In these regards, the developments of new methods of quantum
simulation also are our important themes. Among them aredevelopments of methods of accurate first-principles electronic
structure calculations in general, first-principles non-equilibrium Green’s function method, order-N screened KKR-method
used for huge systems, and the methods beyond LDA.

属間化合物をおよびそれらのナノ構造を用いた高機能材料の理論的開発を研究テーマとしている。特に、高性能永久磁石の創成が重要な課題の一つである。計算機マテリアルデザイ
ンは量子デザイン（量子力学に基づいて、与えられた物性や機能を有する物資・構造を推論すること）によって実行される。
このような問題を解く事は一般に困難であるが、量子デザイン
では物性発現の機構を量子シミュレーションのくり返しにより明らかにすることによってこの問題を解く。マテリアルズ・イン
フォーマティクス手法も援用される。量子デザイン、量子シミュ
レーションにおいては手法の開発も重要な研究課題であり、高精度第一原理計算手法の開発とともに、KKR グリーン関数法に基づいた第一原理非平衡グリーン関数法の開発、オーダー N 計算を実現する遮蔽 KKR 法、密度汎関数法に対するより良い近似的の開発等を推進している。

現在最強の永久磁石であるネオジム磁石の主相である Nd2Fe14B の交換結合定数 Jij の値の距離依存性。色の違いは異なった種類の原子対の違いを表す。Jij の値は KKR グリーン関数法を用いた第一原理電子状態計算によって直接計算されたものである。

The distance dependence of exchange coupling constants Jij
between various atoms in Nd2Fe14B, which is the main component of Nd-based permanent magnets. Jij’s were calculated
directly using first-principles KKR-Green’s function method.

研究テーマ Research Subjects

Al/GaN 界面におけるショットキー接合付近の非平衡グリーン関数による電子状態計算の結果．
左側の図の濃淡は局所状態密度を表し、白い部分はバンドギャップに相当する。左側の接合部
でショットキー障壁が形成され、障壁の高さは界面の金属誘起ギャップ状態 (MIGS) で決まっていることが分かる。

The electronic structure near the Schotkky junction formed by Al/GaN calculated by
the KKR non-equilibrium Green’s function method. The local DOS as a function of theposition and the energy relative to the Fermi energy is shown. The white part in the left
figure corresponds to the band gap. A Schottky barrier is formed near the interface atthe left. The height of the barrier is determined by the metal induced gap state (MIGS).

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

65
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計算物質科学研究センター

Center of Computational Materials Science
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尾崎研究室

尾崎

泰助

OZAKI, Taisuke

Ozaki Group

特任教授

Project Professor

近年の超並列計算機の発展と物質科学の精密化に伴い、In accordance with development of recent massively parallel
computers, first-principles calculations based on density
functional theories (DFT) have been playing a very importantrole in understanding and designing properties of a wide variety
of materials. We have been developing efficient and accurate
methods and software packages to extend applicability of DFT
to more realistic systems as discussed in industry. Although
the computational cost of the conventional DFT method scales
as the third power of number of atoms, we have developed an
O(N) Krylov subspace method, of which computational costscales only linearly, based on nearsightedness of electron. The
O(N) method enables us to simulate Li ion battery, structural
materials, and graphene nanoribbon based devices which cannot
be easily treated by the conventional method, and to directlycompare simulations with experiments. In addition to this, weare aiming at realization of materials design from first-principles. As a first step towards the materials design, we have been
trying to develop a method to predict complicated crystal structures based on machine learning techniques. Our continuous
methodological developments have been all implemented in
OpenMX (Open source package for Material eXplorer), which
has been released to public under GNU-GPL, and widely usedaround world for studies of a wide variety of materials.

第一原理電子状態計算の重要性が増している。我々は密度汎関数理論に基づき、より現実に近い系をより精密に取り扱うための新しい計算手法・ソフトウエアパッケージの開発に取り組んでいる。密度汎関数法の計算量は通常、系に含まれる原子数の三乗に比例するが、電子の近視性に着目し、計算量が原子数に比例するオーダー N クリロフ部分空間法を開発した。本手法により、これまで取り扱いが困難であったリチウムイオン電池、鉄鋼材料、グラフェンナノリボンデ
バイスの大規模第一原理シミュレーションが可能となり、実験との直接的な比較が可能となりつつある。さらに我々は実際の実験に先立って所望の化学的・物理的性質を持つ物質
を計算機上で設計する物質デザインを目標に掲げ、研究を進めている。そのための第一歩として機械学習の手法を用いて複雑な結晶構造を予測するための方法論の開発に取り組んでいる。また開発した計算プログラムをオープンソースソフ
トウエア OpenMX（Open source package for Material
eXplorer）として無償で一般公開し、基盤ソフトウエアとして国内外で多岐に亘る物質群の研究に広く活用されている。
オーダー N クリロ
フ部分空間法のアイデア。(1) 原子毎に有限距離内に含まれる原子から構成されるクラスターを構成
し、(2) さらにクラスターで定義される部分空間からクリロ
フ部分空間への射影を行う。(3) クリロフ部分空間内で固有値問題を解き、中心原子に関与するグリーン関数を計算した後、元の空間への逆変換を行う。

オーダー N クリロフ部分空間法で
得 ら れ た BCC 鉄 と NbC の 部 分
整合界面の最適化構造。NaCl 構
造の NbC(100) 面と BCC 構造のFe(100) が Baker-Nutting の関係[010]NbC//[011]Fe, [001]NbC//―[011]Fe の結晶方位で部分整合界面を形成する。炭素原子と鉄原子の強い相互作用のために Fe 原子が C 原子に近づき、歪みが内部に及んでいることが分かる。

Underlying idea of the O(N) Krylov subspace method. (1) Constructionof truncated cluster for each atom by picking atoms up within a sphere. (2)Projection of the truncated subspace into a Krylov subspace. (3) Solutionof the eigenvalue problem in the Krylov subspace, calculation of Green’s
function associated with the central atom, and back-transformation to theoriginal space.

Optimized semi-coherent interface structure between BCC Fe and NbC by
the O(N) method. BCC Fe (100) and NbC(100) in the NaCl structure forms
semi-coherent interface
structure in the Baker-Nutting relation: [010]NbC//—[011]Fe, [001]NbC//[011]Fe. Iron atoms approaches to carbon atom due tostrong interaction between carbon and iron atoms, resulting in that structural strain affects into the inner part of iron.

研究テーマ Research Subjects

1.   第一原理電子状態計算における効率的計算手法・アルゴリズムの開発
Development of efficient methods and algorithms for first-principles electronic structure calculations
2. 第一原理電気伝導計算手法の開発
Development of first-principles electronic transport calculations
3. 二次元シリコン構造の第一原理電子状態計算
First-principles calculations of two-dimensional Si structures
4. 光電子分光スペクトル計算手法の開発
Development of first-principles methods of core-level binding energies in solids
5. OpenMX の開発と公開
Development of the OpenMX software package

66
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

極限コヒーレント光科学研究センター
Laser and Synchrotron Research Center
極限コヒーレント光科学研究（LASOR）センターでは、超精密レーザーや極短パルス、大強度レーザーな
どの極限的なレーザーを開発すると共に、シンクロトロ
ン放射光を用いた先端的軟 X 線ビームラインを開発している。テラヘルツから真空紫外線、軟 X 線までの広いエネルギー範囲の極限的な光源を用いて、超高分解能光電子分光、時間分解分光、スピン偏極分光、顕微分光、回折や光散乱、イメージング、発光分光などの新しい最先端分光計測を開発している。一方、これらの極限的な光源や分光手法を用いて半導体、強相
関物質、有機物質、生体物質、表面、界面などの幅広い物性研究とその共同利用を行っている。LASOR
センターは、先端的な光科学とそれを用いた物質科学との共同研究、共同利用を目指す総合的なセンターである。柏キャンパスにおいては、大規模なクリーンルー
ムと除振床を設置した先端分光実験棟（D 棟）及び、
真空紫外・軟 X 線レーザーの物性研究利用を主目的とした極限光科学棟（E 棟）を有し、光源開発とそれを用いた物性研究を行っている。兵庫県にある SPring-8においてはシンクロトロン放射光を用いたビームライン
BL07LSU において軟 X 線分光の研究を行っている。
教授（センター長）

辛

教授 *

小森

文夫

教授（副センター長）*2 秋山

英文

Professor (Director)
1

Professor (Deputy Director)

埴SHIN, ShikKOMORI, Fumio

Associate Professor

AKIYAMA, Hidefumi

准教授

松田

Associate Professor

巌

MATSUDA, Iwao

教授(外国人客員）江Laser and Synchrotron Research (LASOR) Center
develops new lasers with extreme performance of ultraprecise, high intensity and ultra-short pulse lasers. The
cutting edge soft X-ray beamline is also developed usingsynchrotron radiation. LASOR center is responsible forthe advanced spectroscopy, such as ultra-high resolution
photoemission, time-resolved, spin-resolved spectroscopy, diffraction, light scattering, imaging, microscopy
and fluorescence spectroscopy, by new coherent lightsources based on laser and synchrotron technology over awide spectrum range from terahertz to X-ray. In LASOR
center, a variety of materials sciences for semiconductors, strongly-correlated materials, molecular materials,
surface and interfaces, and bio-materials are studied
using advanced light sources and advanced spectroscopy.
The aim of LASOR center is synthetic science for photon
sciences and collaborations with materials science. Mostof the research activities on the development of newlasers with an extreme performance and the application to material science are studied in specially designed
buildings D and E with large clean rooms and the isolated
floor in Kashiwa Campus. On the other hand, the experiments utilizing the synchrotron radiation are performedat beamline BL07LSU in SPring-8 (Hyogo).

台章

技術専門職員

原沢

あゆみ

特任研究員

田久保

達

技術専門職員

工藤

博文

特任研究員

谷内

石田

行章

技術専門職員Technical Associate

HASHIMOTO, Mitsuhiro Project Researcher ZHANG, Peng

橋本

光博

特任研究員

張

鵬

教

矢治

光一郎

技術専門職員

伊藤

功

特任研究員

崔

囈涛

助

教

石井

順久

研究支援推進員 藤澤Technical Staff

FUJISAWA, Masami Project Researcher TANG, Jiayi

正美

特任研究員

唐

佳藝

助

教

宮脇

淳

特任研究員

遠藤

護

特任研究員

バレイユ セドリック

助

教

谷

峻太郎

特任研究員

尾嶋

正治

特任研究員

助

教

平田

靖透

特任研究員

太田

由一

特任研究員

挾間

優治

特任研究員

坂野

昌人

特任研究員

Visiting Professor

CHIANG, Tai Chang

助

教

山本

助

教

助

Research Associate

Research Associate

Research Associate

Technical Associate

YAMAMOTO, Susumu Technical Associate
ISHIDA, Yukiaki
YAJI, Kohichiro

Technical Associate

耕HARASAWA, Ayumi Project Researcher TAKUBO, Kou
KUDO, Hirofumi

ITO, Isao

敏之

Project Researcher TANIUCHI, Toshiyuki

Project Researcher CUI, Yitao

准教授（副センター長） 小林
Associate Professor

KOBAYASHI, Yohei

洋平

准教授

板谷

治郎

准教授

原田

慈久

准教授

和達

大樹

准教授

近藤

KONDO, Takeshi

猛Research Associate

助

教 *2

特任准教授

岡﨑

浩三

助

教

黒田

健太

特任研究員

シルヴァ  アリサ 特任研究員 *2 伊藤教授（客員）

溝川

貴司

技術専門員

福島

昭子

特任研究員

趙

智剛

特任研究員 *2 金

昌秀

准教授（客員）加藤浩之

技術専門職員

金井

輝人

特任研究員

玄

洪文

特任研究員 *2 朱

琳准教授（客員）*3

酒井英明

技術専門職員

澁谷

孝

特任研究員

鈴木

Associate Professor
Associate Professor
Associate Professor

Associate Professor

ITATANI, Jiro

HARADA, Yoshihisa
WADATI, Hiroki

Project Associate Professor OKAZAKI, Kozo
Visiting Professor

MIZOKAWA, Takashi

Visiting Associate Professor KATO, Hiroyuki S.
Visiting Associate Professor SAKAI, Hideaki

Research Associate

Research Associate

Research Associate

Research Associate

Research Associate

Technical Associate

Technical Associate

Technical Associate

ISHII, Nobuhisa

MIYAWAKI, Jun
TANI, Shuntaro

HIRATA, Yasuyuki

HAZAMA, Yuji

KURODA, Kenta
FUKUSHIMA, Akiko
KANAI, Teruto

SHIBUYA, Takashi

Project Researcher

Project Researcher

Project Researcher

Project Researcher

Project Researcher

Project Researcher

Project Researcher

Project Researcher

ENDO, Mamoru

Project Researcher BAREILLE, Cedric

宝杰

OSHIMA, Masaharu Project Researcher FENG, Baojie
OTA, Yuuichi

SAKANO, Masato
SILVA, Alissa

ZHAO, Zhigang
XUAN, Hongwen

剛

SUZUKI, Takeshi

水野智也

Project Researcher MIZUNO, Tomoya

Project Researcher LU, Faming

隆

Project Researcher ITO, Takashi

Project Researcher KIM, Changsu

Project Researcher ZHU, Lin特任研究員 *2 樋山

みやび

Project Researcher HIYAMA, Miyabi*1 所内兼務。本務はナノスケール物性研究部門。/concurrent with Division of Nanoscale Science
学振特別研究員 ガイゼラ ヨスト ヘニング
JSPS Research Fellow GEISELER, Jost Henning*2 所内兼務。本務は機能物性グループ。  concurrent with Functional Materials Group3* 所内兼務。本務は国際超強磁場科学研究施設。/ concurrent with International MegaGauss Science Laboratory
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Laser and Synchrotron Research Center
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辛研究室

辛

埴

SHIN, Shik

Shin Group教授

Professor

紫外光から軟 X 線レーザーの特長を利用した光電子分光

石田行章

ISHIDA, Yukiaki

助教

Research Associate

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

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

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

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

２．６ナノメートルの超高空間分解能を持つレーザー
光電子顕微鏡（レーザー PEEM)

Laser Photoelectron microscopy (Laser PEEM)
that has an ultrahigh spatial resolution of 2.6 nm.

研究テーマ Research Subjects

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

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松田巌研究室松田

巌

MATSUDA, Iwao

I. Matsuda Group

准教授

Associate Professor

高輝度放射光、X 線自由電子レーザー、高次高調波レー山本

達

YAMAMOTO, Susumu

助教

Research Associate

We develop experimental techniques using vacuum ultraviolet~ soft X-ray, generated by high brilliance synchrotron radiation,
X-ray free electron laser (XFEL), and high-harmonic generation(HHG) laser, to reveal physical properties of single atomic layers
and surface/interface systems.
At SPring-8 BL07LSU, we operate the segmented cross undulator
and develop the novel magneto-optical experimental techniqueusing its function of the fast polarization switching. With XFEL
and a HHG laser, ultrafast spin dynamics of magnetic ultrathin films and interface layers are investigated by time-resolved
measurements of the resonant magneto-optical Kerr effect.
At the time-resolved spectroscopy station in SPring-8
BL07LSU, time-resolved measurements of photoemission
and X-ray absorption spectroscopy were made with laser andsynchrotron radiation. Through the joint-researches of catalysis
and photovoltaics, dynamics of carriers and molecules at thesurface/interface are studied.
With the temporal information collected by individual lightsources at each time scale, ranging from femtoseconds to milliseconds, we promote understanding of the whole dynamic
picture by combining the sequential information.

ザーを用いた真空紫外線〜軟 X 線分光・散乱実験の技術開発を行い、単原子層及び表面／界面系を中心に物性研究を行っている。
放射光施設 SPring-8 軟 X 線ビームライン BL07LSU にて
分割クロスアンジュレータの調整を行うと共に、その偏光スイッ
チング特性を活かした新しい磁気光学実験法の開発を行っている。X 線自由電子レーザーと高次高調波レーザーによる共鳴磁気光学効果の時間分解測定を行い、磁性超薄膜及び界面層における超高速スピンダイナミクス研究を実施している。
SPring-8 BL07LSU ではレーザーシステムも整備しており、
光電子分光や X 線吸収分光の時間分解実験を共同利用として実施している。触媒反応や起電力発生などのテーマで表面・界面系におけるキャリア及び分子ダイナミクス研究が行われている。
光源それぞれの特性を利用してフェムト秒からミリ秒まで各
時間スケールでの動的変化をリアルタイムで追跡してその詳細を明らかにすると共に、時系列情報をつなぎ合わせて各動的現象の全貌も理解する研究を推進している。

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

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

研究テーマ Research Subjects

フェリ磁性 GdFeCo 合金の時間分解共鳴磁気光学カー効果の実験の結果。(a) 軟 X 線 FEL (hv = 53eV) でのエリプソメトリ測定のデータ（〇）と三角関数でのフィッティング（実線）. 赤と青のデータは互いに逆の磁場に対応している。(b) 実験結果から得られた外場 H に対する Fe の磁気モーメントの時間変化。フェムト秒の時間スケールでスピン反転が起きていることが分かる。

Time-resolved measurement of the resonant magneto-optical Kerr effect of the ferrimagnetic
metallic GdFeCo alloy. (a) Experimental results (circles) of the intensity variation with rotation angle (ellipsometry) taken at hv = 53 eV for soft X-ray FEL at each delay time shown ineach figure with fitting by cosine curve (solid lines). Red and blue colored data were taken
at the opposite directions of magnetic field. (b) A schematic diagram of the magnetization
reversal dynamics of the Fe magnetic moment with respect to an external field H. The lengthof the arrows is scaled to the magnitude of the Kerr rotation angle at each delay time shownin (a). One can recognize reversal of the Fe spin in the femtosecond-time scale.

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

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小林研究室

小林

洋平

KOBAYASHI, Yohei

Kobayashi Group

准教授

Associate Professor

最先端レーザーの研究開発とそれを用いた精密・高強度

谷

峻太郎

TANI, Shuntaro

助教

Research Associate

We are developing advanced laser technologies and their applications. Both ultimate technologies of ultrashort pulse generations
and ultra narrow-band laser generations were mixed, the opticalfrequency comb then was born. It opened up a new researcharea such as carrier-envelope-phase dependent phenomena,
attosecond physics, and precision spectroscopy by using a femtosecond light source. It also realized the high-repetition and highintensity physics. It could create wide field of applications in thephysics, metrology, medical science, and astronomy.
We are developing an Yb-fiber laser-base optical frequency
comb, XUV frequency comb, and high-power fiber chirped
pulse amplifier system for these applications. The high-repetition-rate laser system will be applied for a calibration of aspectrograph in an observatory or an arbitrary waveform generation in an optical field, or a breath diagnosis.
In addition, we are studying the fundamental processes oflaser processing and bridging the gap between them and industrial applications.

光科学の研究を行っている。特に超短パルスレーザーと超狭帯域レーザーとの融合領域である光周波数コムおよびその応用手法の開発と、ハイパワーレーザーを用いたレーザー
加工の学理の構築を中心課題としている。レーザー光源開
発は Yb ドープセラミックやファイバーの技術を基に、超高繰り返し、超高平均パワーのレーザーシステムを近赤外、中赤外、紫外、真空紫外の波長領域において開発している。
超高繰り返しの方向では縦モード一本ずつを分離し制御できるフェムト秒レーザーを実現し、超高平均パワーの方向
では外部共振器を用いた数 kW の平均パワーのフェムト秒
レーザーにより高輝度コヒーレント真空紫外光を発生させている。光源応用として光電子分光、光原子時計、天文、医療に関する研究を行っている。またレーザー加工の素過程となる光と物質の相互作用から実応用へ至る数桁におよぶマ
ルチスケールな現象が如何に繋がっているのかについて研究
し、レーザー加工の学理構築に取り組んでいる。

オフセットフリー光周波数コム

Offset-free optical frequency comb.
光周波数コムによる原子分光。自作超高エネルギー分解分光器と超高繰り返しモード同期レーザーとの組み合わせにより縦モード１本ずつが分離された分光が可能となった。
図はメタステーブル He の縦モード分解分光の例。

Optical frequency comb based ultra-high precision spectroscopy. The combination of ultra-high repetition-rate laser and ultra-high resolution spectrographmakes it possible to resolve each comb tooth to detect the meta-stable He atom.

研究テーマ Research Subjects
1.   超短パルスレーザーシステムの研究開発及びレーザーの超精密制御
Development and precise control of ultrashort pulse laser system
2. 高繰り返し－高強度物理
High-rep rate, high-field physics
3. 精密分光
Precision spectroscopy
4. 光周波数コムの天文・医療・標準応用
Astronomical, medical, and metrological application of the optical frequency comb
5 レーザー加工の学理
Fundamental understanding on laser processing

70
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レーザー加工過程のサブピコ秒時間分解測定

Measurement of laser processing dynamics
with sub-picosecond time resolution.

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http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/itatani_group.html

板谷研究室

板谷

治郎

ITATANI, Jiro

Itatani Group

准教授

Associate Professor

本研究室では、高強度極短パルスレーザーの開発と、そ石井

順久

ISHII, Nobuhisa

助教

Research Associate

We work on the development of intense ultrashort-pulse
lasers and their applications to ultrafast spectroscopy on femtoto attosecond time scales. As for the light-source development,
we work on the methodology to produce waveform-controlledintense optical pulses and to extend their spectral range towards
mid-infrared and THz regions. For the spectroscopic applications, we work on novel methods using strong optical fields andattosecond soft-X-ray pulses aiming for dynamic molecularimaging with attosecond and Angstrom precisions, and also on
femtosecond soft-X-ray spectroscopy of solids. By using phasecontrolled intense ultrafast light sources and frequency conversion, we expect to produce optical pulses in extremely wide
spectral ranges with precise synchronization. We aim to use
such ultrabroadband coherent light for observing and controlling the dynamics of non-equilibrium states of matters throughvarious freedoms.

れを用いたアト秒からフェムト秒領域の超高速分光に関する研究を行っている。光源開発に関しては、光電場の数周期程度の高強度極短パルス光の発生と電場波形の制御、中赤外からテラヘルツ領域での高強度光電場の発生に関する研究を行っている。また、高次高調波によるアト秒軟 X 線パルス発生に関する研究も進めている。分光応用に関しては、
高強度光電場やアト秒軟 X 線パルスを用いた新規分光手法の開拓や、高強度光電場を用いた原子・分子における超高速現象の観測と量子制御、固体のフェムト秒軟 X 線分光に関する研究を行っている。位相制御された高強度超短パル
スレーザーとその波長変換を基盤技術とすることによって軟X 線からテラヘルツにわたる広い周波数領域においてタイミ
ング同期した光パルスの発生が可能であるため、物質の励起状態における動的過程を様々な自由度を通して実時間観測し、さらには光で制御することを目指している。

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

高強度テラヘルツパルスによって誘起された HBr 分子内の回転波束と、観測された分子配向。

Time evolution of rotational wavepackets in HBr molecules (lower panel)and achieved molecular orientation (above panels).

CEP dependences of soft-X-ray high harmonic spectra in the water window
produced by an intense IR laser system.

研究テーマ Research Subjects
1.   高強度超短パルスレーザーの開発
Development of intense ultrashort-pulse lasers
2. アト秒物理学
Attosecond physics
3. 高強度光電場を用いた超高速現象の観測と量子制御
Observation and coherent control of ultrafast phenomena using strong optical fields
4. 固体の超高速軟 X 線分光Soft-X-ray ultrafast spectroscopy of solids

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

原田研究室

原田

慈久

HARADA, Yoshihisa

Harada Group

准教授

Associate Professor

当研究室では、世界最高輝度のＸ線源である SPring-8

宮脇淳

MIYAWAKI, Jun

助教

Research Associate

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

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

高 分 解 能 軟Ｘ線 発
光分光で捉えた純水（H2O） の 多 重 振 動モード。 水 素 結 合で形成されたポテンシャ
ルを反 映した高 次の振動エネルギー分布が OH の 乖 離 するところまで全て観測されている。この手法を用いて液体の水の中にミ
クロ不均一性が存在することが裏付けられた。

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

High order vibrational excitations of H2O observed by the high energy
resolution soft X-ray emission spectrometer. The energy separation reflects
the potential profile of hydrogen bonding. Using soft X-ray emission we
confirmed the presence of a microheterogeneity in pure liquid water.

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

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

72
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

極限コヒーレント光科学研究センター

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

和達研究室

和達

大樹

WADATI, Hiroki

Wadati Group

准教授

Associate Professor

当研究室では SPring-8 などの放射光Ｘ線を用い、遷移平田靖透

HIRATA, Yasuyuki

助教

Research Associate

We investigate the electronic structures, ordered states, anddynamics of strongly correlated materials, such as transitionmetal compounds, by using x-rays from synchrotron radiation(e.g. SPring-8). Our main experimental technique is resonant
soft x-ray diffraction, that is, x-ray diffraction performed bytuning the x-ray energy at the absorption edge of the constituent
element. One can determine detailed magnetic structures ofextremely small samples including thin films and nanostructures. By this technique we study ordered states in materials
which show anomalous behaviors such as superconductivity andgiant magnetoresistance. We will further extend this techniqueto time-resolved measurements by using time structures ofsynchrotron x-rays and x-ray free electron laser (e.g. SACLA),
and directly measure the dynamical processes. These studies will
reveal the mechanisms of anomalous behaviors and contributeto search for novel properties and phenomena in strongly correlated electron systems.

金属化合物などの電子相関の強い物質に対し、その電子状
態、秩序状態、ダイナミクスなどを調べる研究を行っている。
主に用いている実験手法は共鳴軟Ｘ線回折であり、これは物質の構成元素の吸収端のエネルギーを持つＸ線によるＸ
線回折である。薄膜やナノ構造など微小試料でも磁気構造が決定できるなど、これまでの回折実験の常識を大きく打
ち破ることができる。この手法により、強相関電子系で見られる高温超伝導や巨大磁気抵抗効果などを引き起こす物質
内部の秩序状態の直接観測する。さらには、放射光Ｘ線やSACLA などのＸ線自由電子レーザーの時間構造を用い、ピ
コ秒からフェムト秒領域での動的プロセスを実時間で観測する。以上によって物性発現のメカニズムを解明し、強相関電子系における新たな物性や現象を模索する。

SPring-8 BL07LSU における共鳴軟 X 線回折装置。

強磁性薄膜の時間分解測定。レーザー照射による消磁と回復の過程を示す。

Resonant soft x-ray diffraction instruments installed at BL07LSU, SPring-8.

Time-resolved measurements of ferromagnetic thin films. This shows thedemagnetization and recovery processes under laser illumination.

研究テーマ Research Subjects
1.   共鳴軟Ｘ線回折による強相関電子系の秩序状態の研究
Resonant soft x-ray diffraction study of ordered states in strongly correlated electron systems
2. 時間分解共鳴軟Ｘ線回折の開発
Development of time-resolved resonant soft x-ray diffraction systems
3. 軟Ｘ線を用いた新しい分光手法の開発
Development of novel spectroscopic techniques by using soft x-rays

73
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Laser and Synchrotron Research Center
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/kondo_group.html

近藤研究室

近藤

猛

KONDO, Takeshi

Kondo Group

准教授

Associate Professor

固体中の電子状態を逆空間で描くバンド構造は、物質の黒田

健太

KURODA, Kenta

助教

Research Associate

The momentum-resolved band structure provides fundamental information to understand the electronic propertiesof materials. The angle-resolved photoemission spectroscopy(ARPES) is a powerful technique to visualize the band structure by mapping the intensities of photoelectrons as a functionof angle and energy. With the spin-resolved technique, we
can also identify the spin-polarized character of the band. In
addition, the time-resolved ARPES realized with a pump-probe
technique can track the reordering process of electron systemfrom its nonequilibrium state. In our laboratory, we utilize thesevarious ARPES techniques and study the following phenomena:
nonconventional superconductors, heavy fermions, strongly
correlated systems, topological quantum phases, and quantum
well states. Furthermore, we develop a new ARPES machine
capable of achieving both the lowest measurement temperatureand the highest energy resolution in the world by innovating a
3
He cryostat and a laser source. The state-of-art equipment will
enable us to identify even a subtle electronic feature close to the
Fermi level, such as an energy gap and a mode-coupled dispersion, which is typically tied to exotic behaviors of conduction
electrons.

あらゆる電子物性を理解する上での基礎を与える。角度分
解光電子分光は、光を物質に照射して飛び出す光電子を角度及びエネルギーの関数としてイメージングすることでバンド構造を可視化する強力な実験手法である。この技術をベースとして、バンドが持つスピン構造をスピン分解によって選り分け、さらには、パルス光で瞬間的に非平衡状態へと乱された電子系が再び冷えて秩序化するダイナミクスをフェム
ト秒スケールで観測 ( 時間分解 ) することで、多彩な電子物
性がバンド構造を通して見えてくる。当研究室では、このよ
うな卓越した光電子分光技術を駆使して、非従来型の ( 高温 ) 超伝導体、遍歴と局在の狭間で織りなされる重い電子系や電子相関系物質、強いスピン軌道相互作用に起因して発現するトポロジカル量子相、及び固体表面や薄膜で制御する量子井戸構造などの電気磁気物性を、直接観察で得られるバンド構造を舞台に研究する。さらには、ヘリウム３ク
ライオスタットや極限レーザー光源を用いて、最低到達温度
及びエネルギー分解能で共に世界最高性能となる角度分解
光電子分光装置を開発し、フェルミ準位極近傍で生じる微細な電子構造 ( エネルギーギャップや素励起カップリング構造 ) を解明する。

(a) 銅酸化物高温超伝導体 Bi2Sr2CuO6+d の結晶構造。(b) 光電
子アナライザー。(c) 角度分解光電子分光実験の模式図。(d) バ
ンド分散のスナップショット。(e) バンド構造の全体図。(f) フェ
ルミ面周りで描く超伝導と擬ギャップの競合関係。(g) 超伝導転移温度 (Tc) より高温 ( 黒線 ) と低温 ( 赤線 ) で測定したフェルミ
面周りのスペクトル。(h) (g) で示すスペクトルの Tc 上下での差分。超伝導成分が赤で塗られており、(f) で模式的に示す赤の領域と対応する。

(a) Crystal structure of Bi2Sr2CuO6+d high-Tc superconductor. (b) ARPES analyzer. (c) Diagram of ARPES experiment. (d) Snapshot of dispersion image. (e) Whole band
structure. (f) Competition between superconducting gap
and pseudogap. (g) Spectra around Fermi surface below(red) and above (black) superconducting transition temperature (Tc = 35 K). (h) Difference between the curvesin (g). (h) Coherent spectral weight is painted with a redcolor, which is corresponding to the red region representedin (f).

研究テーマ Research Subjects
1.   極限レーザーを励起光源とする超高分解能角度分解光電子分光装置の開発
Development of a laser-excited ARPES system with ultra-high energy resolution
2. 角度分解・スピン分解・時間分解光電子分光で見る超伝導やトポロジカル量子相Superconductivity and topological quantum phase investigated by angle-, spin-, and time-resolved photoemission spectroscopy
3. 放射光を利用した光電子分光で研究する強相関電子系物理
Strongly correlated physics studied by photoemission with synchrotron radiation

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

岡﨑研究室

岡﨑

浩三

OKAZAKI, Kozo

Okazaki Group

特任准教授

Project Associate Professor

角度分解光電子分光は物質中の電子の運動量とエネル

Angle-resolved photoemission spectroscopy is a very
powerful experimental technique that can directly observea dispersion relation between momentum and energy of theelectrons in solid-state materials, whereas by utilizing a femtosecond laser as pumping light and its high harmonic generation (HHG) as probing light, we can observe ultrafast transient
properties of the band structures in a non-equilibrium state. In
our group, we are developing and improving a time-resolved
photoemission apparatus that utilizes high harmonic generationof an ultrashort-pulse laser in collaboration with laser development groups, and aiming for understanding the mechanisms ofelectron relaxations from photo-excited states and demonstration of light-induced superconductivity by direct observations oftransient electronic states using pump-probe type time-resolved
photoemission spectroscopy (TrPES). In addition, we areaiming for understanding the mechanisms of unconventional
superconductivity by direct observations of the electronic structures and superconducting-gap structures of unconventional
superconductors with a laser-based angle-resolved photoemission apparatus with a world-record performance that achievesa maximum energy resolution of 70 μeV and lowest coolingtemperature of 1 K.

ギーの分散関係 ( バンド構造 ) を直接観測できる強力な実験手法であるが、フェムト秒レーザーをポンプ光、その高次高調波をプローブ光として用いることで、非平衡状態におけるバンド構造の超高速の過渡特性も観測できるようになる。
本研究室では、レーザー開発の研究室と共同で超短パルス
高次高調波レーザーを用いた時間分解光電子分光装置の開発・改良を進め、ポンプ・プローブ時間分解光電子分光によって、光励起状態からの電子の緩和過程の直接観測、
光誘起相転移に伴う電子状態の変化の直接観測等を行い、励起状態からの電子の緩和機構の解明や光誘起超伝導の直接観測による実証を目指している。また、エネルギー分
解能 70 μeV、最低測定温度 1 K という世界最高性能を有するレーザー角度分解光電子分光装置を用いて、非従来型超伝導体の電子構造、超伝導ギャップ構造を直接観測することで非従来型超伝導の機構解明を目指している。

高次高調波時間分解光電子分光で観測された BaFe2As2におけるコヒーレントフォ
ノン励起

高次高調波レーザーを用いた時間分解光電子分光装置の概略図

Coherent phonon excitation in BaFe2As2 observedby HHG TrPES.

Schematic diagram of a time-resolved photoemission apparatus utilizing afemtosecond laser and its high harmonic generation.

研究テーマ Research Subjects
1.   高次高調波レーザーを用いた時間分解光電子分光装置の開発
Development of a time-resolved photoemission apparatus utilizing high harmonic generation from a ultrashort-pulse laser
2. 光励起状態からの物質中の電子の緩和機構の解明、光誘起超伝導の直接観測
Mechanisms of electron relaxation from photo-excited states and light-induced superconductivity
3. 極低温超高分解能レーザー角度分解光電子分光による非従来型超伝導体の機構解明
Mechanisms of unconventional superconductivities by ultralow temperature and ultrahigh resolution laser-based angleresolved photoemission spectroscopy

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Laser and Synchrotron Research Center

溝川研究室

溝川

貴司

MIZOKAWA, Takashi

Mizokawa Group

客員教授

Visiting Professor

遷移金属化合物は多彩な物性を持ち、磁気転移・超伝Transition-metal compounds show rich physical properties
and undergo various phase transitions including superconducting, magnetic, and metal-insulator transitions. In transition-metal compounds, d-electrons with spin, charge and orbital
degrees of freedom are affected by complicated lattice distortions, and exhibit the interesting electric, magnetic, and opticalproperties. We have been studying the electronic structure oftransition-metal compounds using photoemission spectroscopy
in order to understand the origin of the physical properties andthe mechanism of the phase transitions. Our recent research
activity focuses on Ta2NiSe5 which is a strong candidate of
excitonic insulator. We have been working on photoemission
spectroscopy of Ta2NiSe5 and related materials in collaboration
with Prof. Shin and Prof. Okazaki, LASOR, ISSP.

導転移・金属絶縁体転移など様々な相転移を起こします。
遷移金属化合物では、スピン・電荷・軌道の自由度を持つ
遷移金属ｄ電子が、複雑な格子変形と関係しながら、興味深い電気的・磁気的・光学的性質を示します。私達は、その物性の起源と様々な相転移の機構を解明するために、光電子分光という実験手法を用いて遷移金属化合物の電子構造を研究しております。最近では、励起子絶縁体の候補として知られます Ta2NiSe5 という遷移金属化合物に注目し、物性研究所 LASOR の辛研究室・岡崎研究室と共同で光電子分光による研究を進めております。

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

加藤浩之研究室

加藤浩之

KATO, Hiroyuki S.

H. S. Kato Group

客員准教授

Visiting Associate Professor

水素結合中のプロトンは、電子に次いで軽い粒子であり、A proton in the hydrogen bond plays important roles invarious functionalities in materials, such as integrations in solidsof organic molecules, network formations in bio-molecules,and dynamical energy transfers in batteries. This laboratory
challenges to synthesize a new material that couples this proton–functionality (protonics) and the electron-functionality(electronics). The targeting material is a Cat-TTF molecule
which was found to have the apparent correlation between a
proton and an electron. The sample is a layered material ofa conductive organic molecule and its electric conductivity
dramatically changes with position of a proton at the interlayer.
Thus, it is inferred that a single layer of Cat-TTF may change
its electronic property when it is grown on a solid surface andthe location of the proton is controlled at the interface. Tight
collaborations are established with various laboratories in ISSP,
especially Iwao Matsuda group, to realize the film growth andthe experimental verification.

有機固体（集積体）の形成に関わる他、その動的特性は強誘電性やプロトン伝導など機能物性の中で 重要な役割を果たす。本研究室ではこの「プロトン機能（プロトニクス）」と「電子機能（エレクトロニクス）」が連動した新機能性物質として「電子―プロトン相関系有機単分子膜」の合成に挑戦する。
電子とプロトンが 相関した新しい有機 伝導体 物質 CatTTF 分子は層状物質であり、層間のプロトン（H+）の位置に応じて分子層の電子輸送が劇的に変化することが分かっている。そのためこの Cat-TTF 単分子膜を固体基板と水素結合を介して成長させると、界面におけるプロトンを制御することで有機伝導層内の電子輸送を変化させられることが期待される。この新しい機能性分子膜を実現するために、
松田巌研究室を中心に物性研各研究室と協力しながら CatTTF 単分子膜の合成及び新物性発見に挑戦する。

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

江 研究室

江

台章

CHIANG, Tai Chang

Chiang Group

外国人客員教授

Visiting Professor

我々はバレートロニクス応用として期待される層状半導体

We study carrier dynamics in selected metal chalcogenides, which are layered semiconductor materials with a strong
potential for valley-electronics applications. The experiments
are performed at Kashiwa campus and at SPring-8 BL07LSU incollaborations with groups of the ISSP, especially the laboratoryof Prof. Iwao Matsuda. Various ultrafast phenomena in femto
to picoseconds time scales, such as generation of the photoncoupled electronic states and evolution of surface photovoltage(SPV), are directly investigated by time- and angle-resolved
photoemission spectroscopy using high harmonic generation(HHG) from a laser source. In parallel, the relaxation of SPV at
longer time scales is precisely determined using time-resolved
core-level photoemission spectroscopy using synchrotron
radiation. Dynamical effects associated with adsorbates on
the surfaces of metal chalcogenides are also measured. The
combined experimental results based on the two different lightsources, laser and synchrotron radiation, leads to a detailed
physical picture for the temporal evolution of the photo-excited
carriers at a surface or in a single-layer.

物質、金属カルゴケナイドのキャリアダイナミクスを研究している。松田巌研究室を中心とした物性研の研究室と共同で、
柏キャンパスと SPring-8 BL07LSU において実験を行い、光と結合した電子状態の生成や表面起電力効果の発生などの様々な高速現象を直接調べた。実験ではフェムト秒からピコ秒の時間スケールに応じて、高次高調波 (HHG) レー
ザーによる時間・角度分解光電子分光と放射光による時間
分解内殻光電子分光を使い分けた。その結果、金属カルゴ
ケナイド表面の吸着種に応じた動的効果も測定できた。レー
ザーと放射光の２つの光源を組み合わせた研究は、表面または単原子層における光励起キャリア時間変化の詳細な物理を明らかにする。

77
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

教授（施設長） 辛埴Professor (Director) : SHIN, Shik

技術専門員

Professor : KOMORI, Fumio

技術専門職員

福島
澁谷

小森

文夫

Associate Professor : MATSUDA, Iwao

技術専門職員原田慈久

Associate Professor : HARADA, Yoshihisa

技術専門職員

Associate Professor : WADATI, Hiroki

准教授（客員） 加藤浩之

研究支援推進員 藤澤

Visiting Associate Professor : KATO, Hiroyuki

特任研究員

Visiting Professor : CHIANG, Tai Chang

特任研究員

達

Research Associate : YAMAMOTO, Susumu

特任研究員

淳

Research Associate : MIYAWAKI, Jun

教

授

准

教

授

准

教

授

准

教

授

松田
和達

教授
（外国人客員） 江
助

教

助

教

助

教

助

教

山本

巌

大樹
台章

矢治 光一郎 Research Associate : YAJI, Koichiro
宮脇
平田

靖透

特任研究員

昭子
孝

Technical Associate : FUKUSHIMA, Akiko
Technical Associate : SHIBUYA, Takashi

原沢 あゆみ Technical Associate : HARASAWA, Ayumi
工藤

博文

尾嶋

正治

田久保

正美

崔
唐

特任研究員

耕

囈涛
佳藝

宝杰

Technical Associate : KUDO, Hirofumi
Technical Staff : FUJISAWA, Masami
Project Researcher : OSHIMA, Masaharu
Project Researcher : TAKUBO, Kou
Project Researcher : CUI, Yitao
Project Researcher : TANG, Jiayi
Project Researcher : FENG, Baojie

Research Associate : HIRATA, Yasuyuki

軌道放射物性研究施設（SOR 施設）は高輝度放射光を利用した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。SPring-8 に設置された播磨分室では、

矢治 助教

同放射光施設に世界最高性能の高速偏光スイッチング軟Ｘ

The synchrotron radiation laboratory(SRL) is promoting
advanced solid state spectroscopy using synchrotron radiation
in soft X-ray and vacuum ultraviolet region. SRL operates abranch laboratory at SPring-8 to maintain the high-brilliancesoft X-ray beamline BL07LSU of the University of Tokyo, where
time-resolved soft X-ray spectroscopy, high-resolution soft
X-ray emission spectroscopy, 3D (depth + 2D microscopy)
nanoESCA, X-ray magneto-optical effect, and soft X-ray diffraction are utilized to study electronic states and dynamics in newmaterials. SRL developed the fast polarization switching of theundulator light source in cooperation with SPring-8. In thebuilding E at Kashiwa campus, SRL developed the ultra-highresolution spin-resolved photoemission spectroscopy using
vacuum ultraviolet and soft X-ray lasers in collaboration withlaser light source scientists in ISSP.

線アンジュレータビ−ムライン（東京大学放射光アウトステー
ション物質科学ビームライン BL07LSU）を整備し、高輝度
軟Ｘ線放射光を利用する最先端の物性科学研究を推進している。播磨分室スタッフは、先端軟 X 線分光技術の開発と新物質・新材料の電子状態研究を行うために、時間分解軟
Ｘ線分光実験ステーション、高分解能軟 X 線発光分光ス
テーション、3 次元ナノエスカステーション、軟 X 線磁気光
学カー効果ステーション、軟 X 線回折ステーションを立ち上げ、全国共同利用だけでなく、海外からの共同利用も受け付けている。一方、柏の E 棟においては、レーザーグループとの共同研究の基に、真空紫外・軟 X 線レーザー光源を用いた超高分解能スピン偏極光電子分光装置を建設し、全国共同利用に提供している。

E 棟における高効率スピン VLEED 検出器を備えたレーザー励起高分解能電子分光装置。

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

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

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

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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

We have various facilities in order to support
research activities. Cryogenic Service Laboratory forsupplying liquid helium and liquid nitrogen, Machine
Shop for various machining, Radiation Laboratory
for the safety in experiments that utilize X-ray, γ-ray
and radioactive materials, Library, Stock Room,International Liaison Office for supporting foreign
researchers, Information Technology Office forhandling and supporting network related matters, andPublic Relations Office. In each facility, several staff
members are working under supervision of the corresponding committee.

行う情報技術室、物性研究所における様々な情報の発信を担当する広報室などである。これらの共通室の運営は、それぞれ対応する委員会の委員長が責任者となり、担当の職員により実際の業務が行われる。

低温液化室

低温委員長

Cryogenics Service Chairperson
Laboratory

山下穣

YAMASHIYA, Minoru

技術専門職員土屋光

学術支援職員野村

未来

技術専門職員

鷺山

玲子

技術専門員

岡部

清信

研究支援推進員

今井忠雄

学術支援職員

田中祐介

研究支援推進員

村貫

静二

技術専門員

野澤

清和

内藤

裕美子

事務補佐員

久保嶋

原田

裕子

Technical Associate TSUCHIYA, Hikaru

Technical Associate NOMURA, Miku

Technical Associate SAGIYAMA, Reiko

工作室

Machine Shop

工作委員長
Chairperson

金道浩一

KINDO, Koichi

Technical Associate OKABE, Kiyonobu
Technical Associate TANAKA, Yusuke

放射線管理室

放射線管理委員長 森Chairperson

MORI, Hatsumi

図書室

図書委員長

𠮷信

Radiation Safety
Laboratory

Library

Chairperson

初果Technical Staff
Technical Staff

IMAI, Tadao

MURANUKI, Seiji

Technical Associate NOZAWA, Kiyokazu( 柏地区図書課

淳

係長               研究情報係所属 )YOSHINOBU, Jun

Administrative Staff NAITO, Yumiko( 柏地区図書課主任
               研究情報係所属 )智子

Administrative Staff KUBOSHIMA, Tomoko

Administrative Staff HARADA, Yuko

ストックルーム 管理委員長
Stock Room

Chairperson

益田隆嗣

予算・決算係

国際交流室

国際交流室長

小森

文夫

事務補佐員

亀田

秋子

事務補佐員

橋口

文乃

事務補佐員

山内

敦子

事務補佐員

石口

祐子

技術専門職員

矢田裕行

学術支援専門職員 荒木繁行

技術専門職員

福田毅哉

学術支援職員

餅田

円

総務係

技術補佐員

石塚

みづゑ

共同利用係

International Liason Chairperson
OfficeMASUDA, Takatsugu

KOMORI, Fumio

Administrative Staff(Finance and Accounting Section)

Administrative Staff KAMEDA, Akiko
Administrative Staff YAMAUCHI, Atsuko

情報技術室

Information
Technology Office

担当所員

Chairperson

野口博司

NOGUCHI, Hiroshi

Technical Associate YATA, Hiroyuki

Administrative Staff HASHIGUCHI, Ayano
Administrative Staff ISHIGUCHI, Yuko

Technical Associate ARAKI, Shigeyuki

Technical Associate FUKUDA, Takaki

広報室

Public Relations
Office拡大広報委員長

森

URA

鈴木

Chairperson

Contact Person

初果

MORI, Hatsumi

博之

SUZUKI, Hiroyuki

Technical Associate MOCHIDA, Madoka
Technical Staff

ISHIZUKA, Mizue

Administrative Staff(General Affairs Section)
Administrative Staff(Joint Research Section)

79
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

共通施設
低温液化室
Cryogenics Service Laboratory
山下

低温委員長

土屋

技術専門職員鷺山

技術専門職員

野村

学術支援職員

工作室
Machine Shop穣 Chairperson : YAMASHITA, Minoru

工作委員長

光 Technical Associate : TSUCHIYA, Hikaru

技 術 職 員玲子 Technical Associate : SAGIYAMA, Reiko

金道
岡部

研究支援推進員 田中

未来 Technical Associate : NOMURA, Miku

研究支援推進員 今井
学術支援職員低温液化室は液体ヘリウムと液体窒素を供給し、あわせ

村貫

浩一
清信
祐介
忠雄
静二

Chairperson : KINDO, Koichi
Technical Associate : OKABE, Kiyonobu
Technical Staff : TANAKA, Yusuke
Technical Staff : IMAI, Tadao
Technical Staff : MURANUKI, Seiji

工作室は、研究上緊急を要する工作物の加工、研究用の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

特色ある装置と部品の製作及びその改良、そして装置設計

ボンベの管理も行っている。液体ヘリウムは物性研究に必要の相談と助言を行っている。また、研究者自らが研究に必で、研究者や学生に供給される。蒸発したヘリウムガスは回収し、精製して再液化に利用する。2015 年度の液体ヘリウ

要な機械工作を行うための研究者工作室も設置されている。

ムの生産量と供給量はそれぞれ約 322,000 L、227,170 L

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

である。液体窒素は外部より購入し、供給している。2015
年度の液体窒素の使用量は 881,252 L となっている。
Cryogenics Service Laboratory (1) supplies liquid heliumand liquid nitrogen, (2) provides general services concerning
cryogenic techniques, and (3) manages high-pressure gas cylinders used in Kashiwa Campus. The laboratory has its own liquefiers to produce liquid helium for the researchers and the students
in Kashiwa Campus. The evaporated helium gas is recovered
and purified for recondensing. In the fiscal year 2015, a total of
322,000 L liquid helium was produced, of which 227,170 L wassupplied to users. The recondensed liquid helium is transferredfrom a 10,000 L storage vessel to various small storages by using
a centrifugal immersion pump system. Meanwhile, the laboratory purchases liquid nitrogen from outside manufacturers. In
FY 2015, liquid nitrogen of 881,252 L was supplied.
主要設備
Main Facilities
ヘリウム液化装置Ⅰ（リンデ） Helium liquefier systemⅠ (Linde)

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

Liquid helium storage vessel

回収用ヘリウムガス圧縮機

Helium gas recovery compressor

液体窒素貯槽

移動用ヘリウムガス容器

遠心式ヘリウム汲上ポンプ

Liquid nitrogen storage tanks

主要設備

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

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

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

Metal shop: Five-Axis Universal Machining Center,
Numerically Controlled Lathe,

Numerically Controlled Milling Machine,          Electric Discharge Machining Tool,

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

Researcher’s Machine Shop: Universal Lathes, Precision Lathes,
200 L/hr

Milling Machines

233 L/hr

10,000 L
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

ヘリウム液化機、貯槽及び遠心汲み上げポンプ

工作室

Helium liquefier, storage, and transfer system

Machine shop

80
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

Supporting Facilities
放射線管理室Radiation Safety Laboratory
放射線管理委員長 森

技 術 専 門 員 野澤

図書室
Library

初果 Chairperson : MORI, Hatsumi

図 書 委 員 長 𠮷信

清和 Technical Associate : NOZAWA, Kiyokazu

長 内藤 裕美子 Administrative Staff : NAITO, Yumiko係（放射線取扱主任者）                                (Radiation Protection Supervisor)

淳 Chairperson : YOSHINOBU, Jun

任 原田

主

裕子 Administrative Staff : HARADA, Yuko

事 務 補 佐 員 久保嶋 智子 Administrative Staff : KUBOSHIMA, Tomoko

放射線管理室は、物性研究所における放射性物質（Ｕ等物性研究所図書室は研究所設立の目的に沿い、所内研究

核燃料物質を含む）や放射線発生装置（Ｘ線装置を含む）

者の研究や大学院生の教育とともに全国の共同利用研究者のの取扱において、放射線取扱者の放射線障害を防止し、安ために、物性科学を中心に資料を収集して利用に供している。

全を確保することを目的として設置されている。そのため、所蔵資料はインターネットで検索でき、所内では東京大

放射線取扱に関わる全所的な放射線管理業務として、放射学内で公開されている電子ジャーナルやデータベースを利用性物質や放射線発生装置の新規使用、変更及び廃止に伴できる。また未所蔵資料については図書館間相互利用によう法律手続き、監督官庁に提出する放射線管理報告書等のる文献複写、現物貸借のサービスを行っている。

作成、放射線管理区域の線量測定、Ｘ線装置等の定期検

The ISSP Library collects books and journals of materials
science and related topics, and it provides various services forresearchers of joint-use and joint-research as well as inside the
ISSP. The online catalogue of its collection is available on theInternet for search. Users can access many electronic journals anddatabases subscribed by the University of Tokyo. The Library also
arranges an inter-library loan for documents not in its possession.

査の実施及び放射線取扱者の被ばく線量や特別健康診断の記録、放射線取扱者の教育訓練等を行っている。また、
当室には、Ｕ、Th などの非密封核燃料物質や 22Na 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 are to protect researchers from
irradiation due to radioactive source, X-rays, γ-rays and so on
and 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

蔵書数

：783m2：65,456 冊（平成 27 年度末現在）（洋書 58,637 冊、和書 6,819 冊、製本雑誌を含む）

雑誌種類数：729 種（洋雑誌 635 種、和雑誌 94 種）
開室時間 ：平日 9:30-17:00（時間外利用

主要設備

座席数

化学実験室（非密封核燃料物質を解放で扱える物性研究所唯一の実験室）、

6:00-9:30, 17:00-24:00）：24 席（内 8 席は LAN ケーブル、電源コンセント設置）

ホームページ：http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/labs/tosyo/

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Outline

実験が行える）、熱蛍光線量計、Ge 半導体検出器、α線検出器、液体シン

Area：783㎡

チレーションカウンター、各種サーベイメーター等、汚染検査室（ハンドLibrary holdings：65,456 volumes（as of March, 2016）フットクロスモニターによる汚染の確認）（Foreign books 58,637, Japanese books : 6,819. Including bound journals）

Main Facilities

Journal collection：729 titles（Foreign journals : 635, Japanese journals : 94）

The rooms for radiation experiments and radiochemical operations

Staffed hours: Weekdays 9:30–17:00 (Overtime use: 6:00–9:30 & 17:00–24:00)(unsealed U, Th and sealed 22Na source), various types of survey-

Seating capacity：24 seats（including 8 seats equipped with LAN

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

port and power socket）

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

ハンドフットクロスモニター

図書室

The 7ch hand-foot-clothing monitor

Library81
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

共通施設
ストックルーム
Stock Room
管理委員長
予 算 ・決算係

益田

隆嗣

国際交流室
International Liaison Office

Chairperson : MASUDA, Takatsugu

国際交流室長Administrative Staff                (Finance and Accounting Section)

事務補佐員
事務補佐員
事務補佐員
事務補佐員

小森

文夫 Chairperson : KOMORI, Fumio

山内

敦子 Administrative Staff : YAMAUCHI, Atsuko

亀田
橋口
石口

秋子 Administrative Staff : KAMEDA, Akiko

文乃 Administrative Staff : HASHIGUCHI, Ayano
祐子 Administrative Staff : ISHIGUCHI, Yuko

物性研究所における国際交流にかかわる業務を行っていストックルームは、回路部品、真空部品など実験に共通しる。国際交流委員会のもとに、外国人客員所員の募集、招聘、て必要とされる消耗品、その他文房具などの共通物品をそ

宿舎の管理、物性研究所国際ワークショップの募集を行い，ろえている。研究者の便宜を図るため自動払い出しシステム

ISSP 国際シンポジウム・ワークショップの運営を支援していを用いて 24 時間オープンしており、必要な物品を迅速かつる。また、外国人滞在者の事務手続きや日常生活を支援し、安価に入手することができる。使用頻度は高いが、一般市

さまざまな情報を提供している。

場で入手が容易でない物品や、一括購入によりコストダウン

・外国人客員所員・外国人訪問者の支援できる物品も在庫の対象である。

（住居・学内外・諸事務手続き、日常生活等）

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

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

ストックルーム

国際交流室

Stock RoomInternational Liaison Office82
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

Supporting Facilities
情報技術室
Information Technology Office
担 当 所 員
技術専門職員
技術専門職員

野口矢田
福田

学術支援専門職員 荒木

広報室
Public Relations Office

博司 Chairperson : NOGUCHI, Hiroshi

拡大広報委員長裕行 Technical Associate : YATA, Hiroyuki

U

毅哉 Technical Associate : FUKUDA, TakakiRA

学術支援職員繁行 Technical Associate : ARAKI, Shigeyuki

技術補佐員
総

務

森

鈴木
餅田

初果
博之
円

Chairperson : MORI, Hatsumi
Contact Person : SUZUKI, Hiroyuki
Technical Associate: MOCHIDA, Madoka

石塚 みづゑ Technical Staff: ISHIZUKA, Mizue

係

Administrative Staff (General Affairs Section)

共同利用係

Administrative Staff (Joint Research Section)

広報室は、物性研究所における広報にかかわる業務を行

情報技術室では、物性研究所 LAN、および、WWW サー

う。物性研究所の機関誌「物性研だより」を始め、物性研

バ（物性研ホームページ http://www.issp.u-tokyo.ac.jp）

要覧、Activity Report、パンフレットなどの出版関係や、ホーなどの各種サーバの管理運用を行い、大学院生を含めた所ムページでの情報発信とともに、一般講演会などの社会貢内に提供している。物性研ネットワークでは東京大学キャン
パスネットワーク(UTNET) を通したインターネットへの接続

献となるアウトリーチ活動を担当する。

のため、ファイアウォールの設置、ウイルス対策ソフトウエア

The Public Relations Office offers information of our institution, activities and outcomes with media tools of handbook,pamphlet, activity report and bulletin “BUSSEIKEN DAYORI”,
as well as webpage. The office is also in charge of outreach activities, such as public lecture and so on, for the purpose of social
responsibility.

の所内への配布などのセキュリティ対策を行っている。また、所内でのコンピュータおよびネットワーク関係の Q&A、テレビ会議システムなどの機器の管理と利用促進なども行っている。
Information Technology Office operates the local area
network in ISSP, WWW servers for the ISSP home page (http://
www.issp.u-tokyo.ac.jp), and other servers, to support all theusers in ISSP. It takes severe measures of network security of
the ISSP, which is connected to the internet via UTNET (thecampus network of the University of Tokyo). We, for example,
monitor electronic traffics for virus infection and by distributing
anti-virus software to in-house users.

物性研ネットワークの基幹 L3 スイッチ

刊行物

L3 switch: Core network switch of ISSP

Publications

83
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

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

共用施設
Supporting FacilitiesⓇ 環境安全研究センター柏支所
Environmental Science Center, Kashiwa BranchⓈ 柏図書館
Kashiwa LibraryⓉ 福利厚生棟
Cafeteria and Shop
Ⓤ 共同利用研究員宿泊施設
Kashiwa Guest House84
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2016

■東京大学物性研究所

The Institute for Solid State Physics,
The University of Tokyo〒 277-8581 千葉県柏市柏の葉 5-1-5
5-1-5 Kashiwanoha, Kashiwa, Chiba 277-8581
TEL：（04）7136-3207
http：//www.issp.u-tokyo.ac.jp/

交通案内●柏の葉キャンパス駅西口（つくばエクスプレス線）より■徒歩   約 25 分
■東武バス利用 約１０分
[西柏 03] 流山おおたかの森駅東口行、東大西行→「東大前」下車[西柏 04・西柏 10] 江戸川台駅東口行→「東大前」下車●柏駅西口（JR 常磐線、東京メトロ千代田線）より■東武バス利用 約２５分
[西柏 01] 国立がん研究センター行 ( 県民プラザ経由）→「東大前」下車[柏 44] 国立がん研究センター行 ( 税関研修所経由）→「国立がん研究センター」下車●常磐自動車道柏 I.C. から車で約 5 分…………………………………………………………………………………………
■附属極限コヒーレント光科学研究センター
軌道放射物性研究施設播磨分室（SPring-8 内）
Harima Branch of Synchrotron Radiation Laboratory,
Laser and Synchrotron Research Center〒 679-5198 兵庫県佐用郡佐用町光都 1-1-1
1-1-1 Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5198
TEL：(0791) 58-0802 ext.4111■附属中性子科学研究施設

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

東京大学物性研究所要覧
2016 年 12 月

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ISSP

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http://www.1ssp.u-tokyo.ac.Jp