巻頭言
ワークショップ点描

Ｃ０１
播磨

尚朝

002

Magnetotransport in strongly correlated
non-centrosymmetric f-electron materials

研究解説

熱流により誘起された反強磁性マグノン

j フェルミオン伝導系における物質開発

野原

多極子秩序系の群論的分類

渡邉光―秩序が創発する応答への応用―

柳瀬

陽一

実

004

トロイダル多極子がもたらす

Ａ０１

Ceジグザグ鎖構造を持つ新しい重い電子系
電荷―スピン複合物性の解明と探索

013

化合物における電流誘起磁化現象の探索
電流と格子回転・歪みによる複合共役場を高圧力で拓く多極子と伝導電子の混成効果による新奇物性

松林

和幸

016

用いた拡張多極子検出の試み
核磁気共鳴によるスピン軌道結合系および多極子が示す局在−非局在二重性と秩序の観測
多極子伝導物質の高品質単結晶化と量子振動効果によるフェルミ面の研究
電子面とホール面を持つ
相関電子系の近藤効果と超伝導

水戸

毅

017

解明と多極子クーパー対の動的電磁応答
磁場角度分解比熱・エントロピー測定からアプローチする多極子伝導系の新奇量子相
スピン軌道相互作用による不安定性で形成される遍歴多極子秩序
Cd2Re2O7 の高圧下における奇パリティ
多極子秩序とパリティゆらぎ超伝導
非共型ジグザグ構造における特異な量子相の解明と探索

034

速水

賢

036

梅尾

和則

038

本山

岳

040

柳澤

達也

042

局在多極子系における新奇な秩序の探索

瀧川

仁

044

松平

和之

046

谷垣

勝己

048

陽 ／ 酒井

宏典

050

大貫

惇睦

054

Ｄ０１
菅原

仁

019

幾何学的フラストレート系
イリジウム酸化物における新奇物性の研究

星野

晋太郎

021

遍歴反強磁性物質
BaMn2Pn2 における電気磁気Ｂ０１
ウラン化合物における多重超伝導相の雄毅

新奇マルチフェロイクスの開拓
キラル化合物YbNi3Ga9 の圧力誘起による敏

塩見

スピン流における奇パリティ多極子効果の開拓

量子臨界現象と磁気秩序相

井口

032

局所的な軌道混成に由来する
008

公募班紹介

強相関有機π- d電子結合系のRobert Peters

研究交流のすすめ
藤本

聡

023

橘高

俊一郎

024

平井

大悟郎

026

小林

達生

小手川

恒

028

030

強磁場研の歩き方: NMR編
物質開発者のための共同利用施設利用のすすめ

徳永

CONTENTS
今号の研究成果

海外派遣報告(ETH)と歪んだ三角格子反強磁性体のフェリ磁性の崩壊
反強磁性スピン波励起スペクトルの電子相関による線幅増大
高精度 29Siナイトシフト測定で明らかになった
URu2Si2 におけるスピン磁化率の強い異方性
Spin-split Fermi surfaces andheavy electronic states in U3Ni3Sn4

坂井

徹

057

森

道康

061

服部

泰佑

064

Arvind Maurya

066

Evidence of a New Current-Induced
Magnetoelectric Eﬀect in a Toroidal

齋藤

開

069

品岡

寛

075

Magnetic Ordered State of UNi4B
相関を持つランダムネスが誘起する
スピンスパイラル秩序
層状スズニクタイド：
新しいファンデルワールス型層状超伝導体

後藤陽介

物性若手のためのキャリアデザイン−企業で活躍する先輩からのメッセージ
J-Physics 2018: Summer School についてInternational Conference on Magnetism（ICM2018）に参加してトピカルミーティング
ものづくりシリーズ
第３回「物質探索最前線」会議報告

陸人

103

博士研究員の紹介

植木

輝

106

博士研究員の紹介

堀江

理恵

108

物理学の未来に期待

吉澤

正人

110

研究室の寿命

高畠

敏郎

111

松田

達磨

113

退職される方々よりメッセージ

事務局からのお知らせ
小林

夏野

080

酒井

明人

082

大槻

匠

087

神戸

振作

089

網塚

浩

092

小林

夏野

093

俊一郎

095

driven by Multipoles and Topology
J-Physics平成30年度領域全体会議報告

大岩

078

国際ワークショップ報告
Novel Phenomena in Quantum Materials

最先端の物性物理学研究に触れて若手紹介

東京都を型取ったペンローズタイル

研究会報告／滞在記
J-Physics平成29年度領域全体会議

100

知られざる首都大の名所

superconductors In1−xSnxTe (x≤0.5)

会議報告：

豊

コーヒーブレイク

Enhanced superconducting transition
temperatures in the rocksalt-type

飛田

２年間の博士研究員の報告

橘高

松田

達磨

水口

佳一

097

２０１８年１０月からの領域関連行事

114

事務局からのお知らせ ／ 編集後記

115

巻頭言

ワークショップ点描
領域代表

播磨

尚朝

神戸大学大学院理学研究科

教授

6月に領域主催のサマースクールと国際ワークショップを淡路島の夢舞台国際会議場で開催しました。前半の３日間は、6人の講師の方に講義形式の講演をお願いして、後半の3日間は19人の招待講演者を含む一般講演やポスター講演を含むワークショップでした。その内容については、このニュースレターで見ることが出来ると思います。この夏は、この他にも、本領域に関連した多くの国際会議やワークショップが開かれました 。[1-4]一般に、大きな学術的会合は国際会議、小さな会合はワークショップと呼ぶことが多いかと思いますが、この違いは大きさだけでしょうか。
改めて辞書を引くと、ワークショップには、もともとの「作業場」や「工房」という意味から転じたものとして、「研究集会」あるいは、「参加者が自主的に体験する講習会」などの意味を見つけることができます。国際会議(conference)と呼ばれるものに比べて、ワークショップは少人数であることはもちろん、パラレルセッションが無い、比較的に１つの講演時間が長く休憩も多い、という特徴があることからも、意見交換などをより重視した会合であると言えます。今回参加したプラハのワークショップ[2]では「これは会議ではなくワークショップなのだから少し位時間が延びても構わないだろう」として、質問時間を長く取るように意見する参加者がいて、改めて会議とワークショップの違いを意識しました。
（この会議はワークショップではなく、コロキウムという名前がついていたのですが、参加者はワークショップという認識だったのでしょう）ワークショップには、多くても数十人の参加者で、パラレルセッションにしない、件数は少ないながらもポスター発表がある、講演時間は30分程度のものが大半である、休憩時間が多く取られている、などの共通点があります。これらに加えて、昼食の提供[2,3,4]（3は夕食も提供されました）、バーベキューなどの屋外のパーティ [1,2,3]、遠足[2,3,4]などの行事も組み込まれているので、参加者が研究の議論やそれ以外の会話で親しくなる仕組みが多く設けられています。宿泊施設も運営側から提供されている場合があります。[3,4]
ワークショップは一箇所に集まって共通のテーマで議論するのですから、食事を含めてなるべく一緒に過ごすことが出来るようになっています。大学や研究所の施設を使っていることが多いですが、昼食は大学のカフェテリア
での提供で、簡単なバイキング形式か３種類のメニューの中から選ぶという質素なもので、日本の大学の食堂に比べれば、恐ろしいほどに少ない選択肢しかありません。屋外のバーベキューパーティにしても、アルコールは提供されるものの食べ物は簡単なものです。
（ただし、簡単な割にはベジタリアンへの対応もしっかりしています）簡単と言ってもおいしくない訳ではありませんが、日本の様に沢山の種類の食材が用意されている訳ではありません。まあ、しかし、ワークショップの食事というのは、こういうものでいいのです。
夢舞台国際会議場でのサマースクールとワークショップでも、なるべく一緒に食事が出来るようにと心がけたつもりです。科研費での主催となると、会議参加費の徴収やアルコールの提供などに制限がありますので、海外でのワークショップと同じ様にとはいきません。それでも、出来るだけ多くの参加者に会場に併設しているホテルに泊まって貰えるような環境を整えるために多くの方にご尽力いただきました。それらの援助のおかげもあって、夕食

02

時にはほとんどの参加者が一堂に会することが出来てよかったと思います。
日本の良いところの１つは、食事の種類が豊富でしかも質が高いことです。海外からの参加者はそれを楽しみにして来られる方も多くいます。一方で、日本で食事を提供するとなると、すぐに高額になってしまうのが悩ましいところです。海外での質素さまでにならなくても、もう少し簡単にならないかと思うのですが、ホテルでの食事提供となると、それなりの料金になってしまいます。宿泊や食事がもう少し簡単に=安価になると、日本での国際交流ももっと進むのではないかと思っているのは私だけでしょうか。
写真は、プラハでのバーベキューパーティです。この日は、サッカーワールドカップのベルギー対ブラジル戦が行われていました。日本対ブラジル戦でなかったのが残念でなりませんが、誰が言い出したのか、試合を観戦できる処でパーティをしようということになりました。ところが、結局は、パーティをするところにテレビを持ち込んでの観戦となりました。この様な自由な発想と行動力は、研究を進める上でも大事なことではないかと思います。こんな雰囲気のワークショップを日本でもいつか開けたらいいですね。

[1] 12th PRAGUE COLLOQUIUM ON f-ELECTRON SYSTEMS, Prague, 4‒7 July 2018, http://www.kfkl.cz/pcfes[2] The International Workshop on Dual Nature of f-electrons (IWDN2018), Wrocław, 9-13 July 2018, http://iwdn2018.intibs.pl[3] International Workshop "Frustration, Orbital Fluctuations, and Topology in Kondo Lattices and their relatives", Dresden, 23-27 July 2018,https://www.pks.mpg.de/fotok18/[4] WORKSHOP "EMERGENT PHENOMENA IN STRONGLY CORRELATED QUANTUM MATTER", Natal, 27-31 August 2018,https://www.iip.ufrn.br/eventsdetail.php?inf===QTU1EM

03

Ｄ０１：強相関多極子物質の開発

j フェルミオン伝導系における物質開発
野原実

岡山大学 異分野基礎科学研究所

教授

J-Physics：多極子伝導系の物理の研究に加わって、これはスゴイと感じた物理のひとつに j フェルミオンがつくるフェルミ面がある。局在電子系においてスピン軌道相互作用が強い場合、スピン角運動量sと軌道角運動量lではなく、全角運動量 j が良い量子数になることは、これまでに学んだ通りである。実際、オレンジ色に輝くナト
リウムD線の分裂は、スピン軌道相互作用によって3p 軌道がj = 3/2とj = 1/2へ分裂したことに起因するし、X線回折実験で用いるCu特性X線が Kα1とKα2に分裂しているのも、2p 軌道がj = 3/2とj = 1/2へ分裂していることによる。希土類元素における局在した4 f 電子についても同様だが、そこで現れる物理は、はるかに豊かである。例えばPrTM 2Zn20 やPrTM 2Al20 においては、Pr3+ における4 f 2 電子配置のもつJ = ４状態がT d 対称性をもつ結晶場により分裂し、基底状態が非クラマース二重項Γ3 になる。この状態は、磁性を持たず、純粋な電気四極子をもつ。局在四極子の秩序化、四極子と伝導電子の相互作用による近藤効果、四極子揺らぎを媒介としたエキゾチック超伝導など面白い物理が続々と見出されている [1]。
さて、この f 電子は全角運動量 j を保持したまま遍歴することができるだろうか。単純には、原子核からの束縛を離れると、伝導電子はスピン角運動量s = 1/2を担って運動するように思える。スピン軌道相互作用は、このスピンをある方向にロックする役割を果たす。多軌道系で、交換相互作用が十分大きければ、フントの規則によって伝導電子は大きなスピン角運動量を保持するかもしれない。一方で、強束縛近似を思い出すと、伝導電子の波動関数は、ブロッホの定理に従うように、原子軌道の線型結合から作られるので、伝導電子が j の情報を保持する可能性もある。このような事を考えていたところ、池田さんと鈴木さんがURu2Si2 のフェルミ面をj = 5/2のj z
成分によって色分けし、フェルミ面が場所によって異なる j z 成分を持つこと、さらにネスティングによって三十二極子の感受率が増大すること、すなわちURu2Si2 の隠れた秩序の正体が三十二極子秩序である可能性を指摘した[2]。UPt3 やCeCu2Si2 においても同様に j フェルミオンによるフェルミ面が調べられている[3,4]。このように、j
フェルミ面に基づいて秩序状態や超伝導対称性を議論できるのは、極めて強力である。
遷移金属を含むd電子系においても、鉄系超伝導体の研究で l によるフェルミ面マッピングが行われている。実際には軌道角運動量が凍結しているので、lzではなく、dxy, dyz, dzx 軌道成分によるマッピングである[5]。そこでは、異なる軌道間のネスティングによる軌道揺らぎ（四極子揺らぎ）や、ネマティック秩序の可能性が議論されている。
以上のように、ウラン系では多自由度をもつ j フェルミオンが、鉄系では軌道自由度を持つd電子が、フェルミ
面のネスティングに起因して、高次の多極子秩序や高温超伝導などの多彩な物理を生みだしていることが分かっ[1] T. Onimaru and H. Kusunose, J. Phys. Soc. Jpn. 85, 082002 (2016).
[2] H. Ikeda, M. Suzuki, R. Arita, T. Takimoto, T. Shibauchi, and Y. Matsuda, Nature Physics 8, 528 (2012).
[3] T. Nomoto and H. Ikeda, Phys. Rev. Lett. 117, 217002 (2016).
[4] H. Ikeda, M. Suzuki, and R. Arita, Phys. Rev. Lett. 114, 147003 (2015).
[5] 例えば S. Onari and H. Kontani, Phys. Rev. Lett. 109, 137001 (2012).

04

研究解説

た。それでは、鉄に較べてスピン軌道相互作用が大きい5d遷移金属や5p, 6p電子を持つTeやBiなどの重元素を含む化合物においても、f 電子系に類似した高次の多極子秩序が現れるのだろうか。さらに、遷移元素や典型元素の化学の特徴である共有結合性を活かした物質開発を進めることで、f 電子系とは異なる量子伝導や超伝導を見出すことができるだろうか。これが本研究課題の出発点の一つである。
さて、p電子系やd電子系では、どこを探せば j フェルミオンを見出すことができるだろうか。この解を見出すには、第一原理計算や、対称性による考察が必要に思われる。理論家からのアイデアをお願いしたい。その前に、物質探索のヒントとなる例を幾つか紹介したい。
第一の例は、単体Teである。2018年1月淡路夢舞台国際会議場で開催したトピカルミーティング「どう創る？：キラル磁性体と拡張多極子」での伊藤哲明さん（東京理科大）の招待講演「カイラル結晶構造のテルルにおける電流誘起磁性」、2018年3月物性研での領域全体会議での同氏の招待講演「単体Teにおける電流誘起バ
ルク磁性」を覚えているだろうか。単体TeはTeが右巻らせんか左巻らせんの三方晶構造（空間群P3121, D34,
#152又はP3221, D36, #154）である。ナローギャップ半導体で、ブリルアンゾーンのH点に位置する価電子帯の上端がスピン分裂し、右巻結晶ではH点からk z の正方向へ僅かにずれた所に j z = +3/2フェルミオンの、負の方向へ僅かにずれた所に j z = ‒3/2フェルミオンのホールポケットが存在している。従って、右巻結晶のc軸方向へ電流を流すと、j z = +3/2フェルミオンのホールポケットの占有率が高まり、その結果、c軸正方向の磁化が生じたというもので、伊藤さんらはNMRを用いて電流誘起のバルク磁化を検出した[6]。もちろん、右巻と左巻が混在しない、ホモキラルである結晶育成の成功も重要な役割を果たしている。
第二の例は、ハーフホイスラー合金YPtBiのΓ点における j = 3/2フェルミオンと、その対形成による超伝導である。結晶構造は立方晶MgAgAs型（空間群F‒43m, Td2, #216）で、PtとBiがダイヤモンド構造のC位置を交互に占有し、その間隙にYが挿入されている。トポロジカル半金属であり、Bi 6 p 軌道に由来した j = 3/2の価電子帯バンドと伝導体バンドがΓ点で接している。線型分散のバンドが接することでできるディラック点とは異なり、放物線状のバンドが接している。Quadratic band touching (QBT)とも呼ばれていて、ディラック電子系よりも電子状態密度が大きくなる。従って、電子相関の効果が期待できる。このYPtBiがTc = 0.8 Kで超伝導を示した[7]。また等電子配置のYPdBiなどの一群でも超伝導が観測され、上部臨界磁場Hc2 の温度依存性からp波超伝導の可能性が指摘されている[8]。さらに面白いことに、理論家のPhilip Brydonらは j = 3/2フェルミオンの電子対形成を指摘している[9]。ここでは、クーパー対がより大きな軌道角運動量を獲得することが可能であり、また時[6] T. Furukawa, Y. Shimokawa, K. Kobayashi, and T. Itou, Nature Commun. 8, 954 (2017).
[7] N. P. Butch, P. Syers, K. Kirshenbaum, A. P. Hope, and J. Paglione, Phys. Rev. B 84, 220504 ( R) (2011).
[8] Y. Nakajima et al., Science Advances 1, e1500242 (2015).
[9] P. M. R. Brydon, Limin Wang, M. Weinert, and D. F. Agterberg, Phys. Rev. Lett. 116, 177001 (2016).

研 究解 説05

間反転対称性が破れた超伝導状態も可能である[9]。ハーフホイスラー合金は、膨大な数の物質群を形成している。これまでに熱電材料の観点から重点的に調べられてきたが、超伝導について見直す価値がある。例えば、希土類元素をアルカリ土類金属に置き換えると電子が一つ減り、同時に10族のPdやPtを11族のAuに置き換えると電子が一つ増えるので、系全体の電子数は保存する。この様な系でも j = 3/2フェルミオンが現れることが期待できる。例えばCaAuBiである。
2018年6月に淡路夢舞台国際会議場で開催したJ-Physics 2018: Summer School ‒Multipoles and Supercon
ductivity‒ ではPhilip Brydonに “Pairing of J = 3/2 fermions in cubic superconductor” と題する講義をお願いした。彼によると j = 3/2フェルミオンによる対形成はハーフホイスラー合金に限ったものではなく、結晶点群O,T, Oh,のいずれかに属する物質における4重縮退したΓ8 バンドでも生じる可能性があるとのことであった[9]。
第三の例は、パイロクロア構造の酸化物Pr2Ir2O7（空間群Fd‒3m, Oh7, #227）である。ブリルアンゾーンのΓ点においてQBTが存在し、このバンドはIr 5d軌道に由来する j = 3/2バンドによるものであると考えられている[10]。この化合物はA01の中辻さんらによって精力的に研究されており、他のパイロクロア酸化物と異なって金属であること、100 mKまで磁気双極子の秩序を示さないこと、それにも関わらず50 K以下で巨大な異常ホール効果を示すこと、さらに無磁場でも有限のホール効果を示すなど、極めて面白い物質である。これらはスピンのカイラル秩序によるものであるとされている[11]。これは、J-Physicsの言葉で言い換えると、パイロクロア構造におけるall-in-all outのスピン配置を多極子展開すると磁気八極子が含まれ、この磁気八極子を生じさせている反強磁性スピン配列が、磁気双極子による強磁性スピン配列と同じ磁気点群に属する（同じ変換性を示す）ので、強磁性状態と同様に異常ホール効果が現れるということである。多極子の言葉を用いると、どのような物性の発現が許されるのかが明確に分かる例である。さて、パイロクロア酸化物において j = 3/2フェルミオンが対形成し、超伝導を示すと極めて面白いが、今のところ、そのような報告は無い。一方で、QBTに起因した誘電異常などの新しい物性が報告されている[12]。
さて、以上では、j = 3/2フェルミオンが現れる3つの物質系を概観した。Teではj z = ±3/2フェルミポケットに起因して電流誘起磁性が現れ、YPtBiでは j = 3/2フェルミオンのクーパー対形成が議論された。またIr酸化物においても j = 3/2フェルミオンが電気伝導を担っていると考えられる。これらの物質を足がかりにしてp 電子系やd電子系における j フェルミオンを探索していきたい。先に述べた結晶点群O, T, Oh のいずれかに属する物質における4重縮退したΓ8 バンドを探すというのが、最も系統的な調べ方であろう。以下に、いくつかの候補物質を示[10] T. Kondo et al. Nature Commun. 6, 10042 (2015).
[11] Y. Machida, S. Nakatsuji, S. Onoda, T. Tayama, and T. Sakakibara, Nature 463, 210 (2010).
[12] B. Cheng, T. Ohtsuki, D. Chaudhuri, S. Nakatsuji, M. Lippmaa, and N. P. Armitage, Nature Commun. 8, 2097 (2017).
[13] D. Q. Zhang, H. Q. Wang, J. W. Ruan, G. Yao, and H. J. Zhang, Phys. Rev. B 97, 195139 (2018).
[14] A. D. Styrkas, Inorganic Materials 39, 683 (2003).

06

研究解説

す。図1を参照してほしい。HgTe（空間群F‒43m, Td 2, #216）とα-Sn（Fd‒3m, Oh7, #227）は古典的な例である。
α-Snは立方晶ダイヤモンド構造、HgTeではダイヤモンド構造のC位置をHgとTeが交互に占有している。両物
質ともブリルアンゾーンのΓ点に４重縮退したΓ8 バンドが存在するトポロジカル半金属で、HgTeではTe 5p軌
道 が、α-Snで はSn 5p軌 道 がj = 3/2バ ンド を 作って いる[13]。α-Snは286.4 K以 上 の 温 度 でβ-Sn（空 間 群
I41/amd, D4h19, #141）へ構造相転移する。β-Snからα-Snへの相転移によって体積が26.6%膨張するので、高温
相β-Snの結晶を育成しても、目的相のα-Snはボロボロに崩れてしまう。InSb（空間群F‒43m, Td2, #216）を種結晶として、摂氏マイナス40℃の氷中でα-Snの単結晶が育成できるとする論文がある[14]。InSbの構造の情報
が、準安定相である立方晶の氷（Fd‒3m, Oh7, #227）を通してSnに伝わり、立方晶のα-Snが成長するらしい。冬になったら試みるつもりである。またInSbも候補物質である。周期表でIn, Sn, Sbと並んでいるので、予測がつく
が、バンド計算を見てみるとQBTが存在する。また、先に述べたように、ハーフホイスラー合金にも多数の候補物質が存在する。CaAuBiやYAuPbのバンド計算を見るとQBTの存在が見て取れる。またCaAuBiにおいて2価のCaを一価のLi二つで置き換えたLi2AgBiとLi2AuBi（空間群F‒43m, Td2, #216）もCaAuBiと等電子配置となるので
Bi 6pが作るj = 3/2バンドが期待できる。
一方で、思いもよらない物質系においてj = 3/2フェルミオンが創発するかもしれない。パイロクロア酸化物
Pr2Ir2O7 がその例である。このような発見が物質開発の醍醐味である。ぜひとも理論家と協力して探索を進めて行きたい。

図1. j = 3/2フェルミオンによる量子伝導や超伝導が期待できる物質群。いずれも、ダイヤモンド構造から派生した構造である。ブリルアン
ゾーンのΓ点において4重縮退したバンドが存在し、Quadratic band touching (QBT) を示している。バンド分散は、aﬂowlib.orgによる。

研 究解 説07

Ｂ０１：遍歴多極子による新奇量子伝導相ああああ多極子秩序系の群論的分類―秩序が創発する応答への応用―
渡邉

光 ／ 柳瀬京都大学理学研究科

陽一

物理学・宇宙物理学専攻

本稿では、我々がこれまでに行ってきた研究[1]に基づき、多極子秩序系の物性について解説します。特に奇パリティ多極子秩序に焦点を当て、秩序が誘起する応答や候補物質について触れつつ、今後の期待について述べた
いと思います。
従来の強相関電子系の分野においては、4f電子系等局在的な振る舞いの顕著な系を対象として、単一サイト
上の複数の電子によって形成される多極子を取り扱ってきました。ここに、電気・磁気多極子モーメントは、次のように定義されます[2]。

先行研究では、原子内の同一パリティを持った軌道により構成される、偶パリティの多極子モーメントのみが議論されてきました。一方、近年の研究により、「奇パリティ」の多極子自由度の存在やその秩序が生み出す物性に注目が集まっています[3]。
奇パリティ多極子秩序の有力な候補として、近年注目されているのが、いわゆる局所的な反転対称性が破れた系（locally non-centrosymmetric system）です。例として図１にジグザグ鎖上における反強的秩序を示します。図１(a)に示したジグザグ鎖は結晶構造によって決められた、二つの副格子自由度を持ちます。各副格子位
置は反転心となりませんが、副格子を移し替える対称性が保護されているために、系全体の反転対称性が保たれています。
このとき、副格子ごとに反強的な偶パリティ多極子秩序、例えば磁気秩序[図１(b.1)]あるいは軌道秩序 [図１(c.1)]が現れた状態は、並進対称性を破らない、何かしらの「強的な（＝一様な）秩序」として特徴づけられることが分かります。ここに単位胞全体でみると、磁気単極子 [図１(b.2)]、あるいは電気双極子 [図１(c.2)] が現れており、これが系全体で一様に秩序しています。よって、一見シンプルな偶パリティ多極子の反強的秩序は、単位
胞全体にわたって奇パリティ多極子を形成します。このような、単位胞あるいは複数サイトに拡がった多極子（拡張された多極子）の概念は、多極子の物理の舞台を大きく拡げるものと期待されます[4]。特に従来の多極子
秩序系が立方晶系などの高対称なものに限られているのに対し、奇パリティ多極子秩序に必要な局所的な反転
対称性の破れは多くの結晶に存在するため、その候補物質は広範に存在するものと考えられます。

[1] H. Watanabe and Y. Yanase, arXiv:1805.10828; H. Watanabe and Y. Yanase, Phys. Rev. B 96, 064432 (2017).
[2] Y. Kuramoto et al., J. Phys. Soc. Japan 78, 072001 (2009); P. Santini et al., Rev. Mod. Phys. 81, 807 (2009).
[3] 例えば、網塚浩「実験による多極子の検証の進展」(J-Physics ニュースレター , Vol. 2).
[4] 楠瀬博明「多極子の変遷とこれから」(J-Physics ニュースレター , Vol. 2).

08

研究解説

図１：ジグザグ鎖構造、「反強的な」偶パリティ多極子秩序と「強的な」奇パリティ多極子秩序

一般に、反転対称性の破れた系においては、パリティの破れによって生ずるホッピングとスピン軌道相互作用
によって、反対称スピン軌道相互作用が現れることが知られています[5]。局所的な反転対称性の破れを持つ系においても同様の作用が現れますが、グローバルな反転対称性を反映して、「副格子自由度に依存した」反対称
スピン軌道相互作用が存在します[6]。このような副格子自由度とスピン軌道相互作用の絡み合いは、奇パリティ
多極子秩序系の特徴と合致します。実際、この副格子に依存する反対称スピン軌道相互作用は反強的多極子秩序との協奏によって、パリティの破れに起因した応答を誘起することが明らかにされており、奇パリティ多極子秩
序系を特徴づける重要な性質であることが示唆されています。
我々はこのような背景を踏まえ、高対称な系に限られない様々な系に対し多極子の観点からアプローチするための手法として、群論的な分類を提案しました。先行研究では立方晶系における分類が報告されていますが[7]、本研究では六方晶や正方晶など低対称な系への適用を見据え、各結晶系を網羅した群論的分類[8]を行っています。

多極子秩序の群論的分類 −表１・２に正方晶系における分類結果を示します。各既約表現において、実空間の基底は結晶中で整列した多極子の秩序状態を記述しています。重要な点として、同一の対称性を持つ（＝同じ既約表現に属する）電気・
磁気多極子は時間反転の偶奇()によって峻別されるべき点にあります。特に奇パリティ多極子秩序系においては、 の偶奇のために、実空間の基底である多極子秩序と波数空間の基底とは全く異なった表式を持ちます。
B1u 表現の低次の基底を例にとってみると、次のような対応が得られます。

すなわち、xyzタイプの電気多極子秩序系には波数空間の基底としていわゆるDresselhausタイプのスピン・運動量結合が対応する一方で、x2 - y2タイプの磁気多極子秩序系には波数空間における反対称な歪みが対応します。したがって、奇パリティ多極子秩序系においては、実空間の基底である多極子秩序と波数空間の基底との間に[5] 柳瀬陽一・播磨尚朝、固体物理46, 283 (2011).
[6] 速水賢・楠瀬博明・求幸年、固体物理50, 217 (2015).
[7] R. Shiina, H. Shiba, and P. Thalmeier, JPSJ 66, 1742 (1997).
[8] 対応する超伝導相の分類として、M. Sigrist and K. Ueda, Rev. Mod. Phys. 63, 239 (1991).

研 究解 説09

表1：時間反転偶の多極子、実・波数空間の基底の分類結果（正方晶）。
は磁化（軸性ベクトル量）を表す。偶パリティの既約表現においては、実空間基底の座標ベクトルrを波数空間座標kに置き換えることで得られる自明な対応( r→k )がある。

非自明な対応関係が存在し、パリティの破れを特徴づけるような遍歴応答が期待されます。
そこで次に、奇パリティ多極子秩序によって誘起される物性応答について、対称性の観点から整理してみることにします。今回、我々が着目したのはパリティの破れによって誘起される、「電気と磁気」あるいは「電気と歪み」の相関現象です（図２に概念図を示します）。

電場・電流と磁化の交差応答 −Maxwell方程式から、自由空間上での電気・磁気相互作用は動的な場合にのみ現れますが、結晶あるいは秩序化に伴う対称性の制約がある場合にはその限りではありません。例えば、静的な電場Eによって磁化Mを誘起
する応答、はその一つです。これは絶縁体を扱うマルチフェロイック系の物理では「電気磁気効果」として[9]、伝導系を扱
うスピントロニクスでは「エーデルシュタイン効果」として知られています[10]。これら二つの応答はともにパリ
ティの破れた系特有の現象であり、一見して同様な応答と思われますが、定性的なレベルで異なる物理的描像を有しています[1,12]。
前者の電気磁気効果が発現するためには、空間・時間反転対称性がともに破れた状態、すなわち奇パリティ磁気多極子秩序の発現が要請されます。実際、その候補物質は酸化クロムCr2O3 のような、磁性体に限られています[11]。
一方、エーデルシュタイン効果は、電界効果トランジスタや反転対称性の持たない超伝導体などで議論されているように、外部磁場や磁気秩序による時間反転対称性の破れを必要としません。エーデルシュタイン効果においては、時間反転対称性は電荷の流れに伴う散逸によって破られており、磁化は電場というよりはむしろ電流によって誘起される、というべきでしょう。そのミクロな物理的起源はフェルミ面上のスピン運動量結合分布の変化によるもので、遍歴性を有する奇パリティ電気多極子秩序系に特有な現象と位置付けられます。

[9] 有馬孝尚「マルチフェロイクス」共立出版.
[10] V. M. Edelstein, Solid State Commun. 73, 233 (1990).
[11] I. E. Dzyaloshinskii, Sov. Phys. JETP 10, 628 (1960); D. N. Astrov, Sov. Phys. JETP 11, 708 (1960).
[12] S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome, Phys. Rev. B 90, 024432 (2014).

10

研究解説

図２：奇パリティ多極子秩序系における創発応答の例：(a)圧電効果、(b)エーデルシュタイン効果、(c)電気磁気効果、(d)磁気圧電効果。
表２：時間反転奇の多極子、実・波数空間の基底の分類結果（正方晶）。
磁気トロイダルモーメントTおよび磁気モノポール r・s も載せている。

このような事情は図２に示した概念図からも直観的に理解されます。電場（電流）は偶（奇）の時間パリティを持つ極性ベクトルであり、実（波数）空間上のベクトルと同一視することが出来ます（）。したがって、電気磁気効果は磁化と実空間ベクトル（⇔電場）との線形結合を持つ、ランク２の磁気多極子秩序系の応答[図２(c)]として、エーデルシュタイン効果は磁化と波数ベクトル（⇔電流）との線形結合を持つ、「波数空間上のランク２の磁気多極子」を持った奇パリティ電気多極子系の応答として理解することができます[図２(b)]。

電場・電流と歪みの交差応答 −パリティの破れた系においては、電場Eを印加することで格子歪みが現れる、いわゆる圧電効果（逆ピエゾ効果）が許されます：

ここに、εμνはストレインテンソルを表します。これは(点群Oを除いた)反転対称性を持たない点群において、常に許され、奇パリティ電気多極子系に特徴的な応答の一つといえます。例えば、xyz型の電気八極子秩序系に電場Ez を印加して、電気分極を誘起した場合、

より、xy面内のストレイン（xy型の電気四極子秩序）の誘起が直観的に理解されます[図２(a)]。
更に、先述した電気・磁気の交差応答から類推して、奇パリティ磁気多極子秩序系における圧電効果の対応
物が自然と連想されます。すなわち、奇パリティ磁気多極子秩序系においては、「電流」によって歪みを誘起す
る、新しいタイプの圧電効果（磁気圧電効果）が許されます[1]。実際、xyzを波数空間座標に置き換えると、式(4)からz方向に印加した電流がフェルミ面をシフトさせ、次いでフェルミ面のネマティックな変形、および格子のネマティック秩序を誘起することが分かります[図２(d)]。このように磁気圧電効果はフェルミ面の変化に起因することから、遍歴的な奇パリティ磁気多極子秩序系に特有の現象であり、従来の圧電効果がBaTiO3 やPbTiO3 な
どの強誘電絶縁体で現れることと対照的といえます。
このように奇パリティを有する電気・磁気多極子秩序系は様々な交差応答を創発する可能性を秘めています。
[13] W. A. Benalcazar, B. A. Bernevig, and T. L. Hughes, Science 357, 61 (2017).
[14] Y. Gao, D. Vanderbilt, and D. Xiao, Phys. Rev. B 97, 134423 (2018); A. Shitade, H. Watanabe, and Y. Yanase, A. Shitade, H. Watanabe, andY. Yanase, Phys. Rev. B 98, 020407(R) (2018)

研 究解 説11

特に図２から分かるように、電気磁気効果や圧電効果といった絶縁体特有の現象を、エーデルシュタイン効果・・・・
磁気圧電効果など遍歴系特有の現象とたすき掛けの要領で対応付けることができます。このような対応関係は多極子伝導系の創発応答を探索するにあたり、有用な概念といえます。また我々は多極子秩序の分類と並行して、磁性表現論を用いることで、奇パリティ磁気多極子秩序の候補物質を同定しました。これより、BaMn2As2 のような高い転移温度を持ったMnニクタイド系反強磁性体や、あるいはUCu5Inといった遍歴性を持ち合わせたU
系反強磁性体など、広範かつ高対称な結晶系に限定されない物質群が候補として明らかとなっています。

まとめ、これからの展望・期待 −本稿では、結晶対称性による多極子秩序系の分類を紹介しました。また分類結果から直ちに、波数空間のオーダーパラメータとの対応を体系的に理解でき、次いで多極子秩序によって誘起される交差応答が理解できることに関しても紹介しました。
本稿で述べた対称性の議論はマクロな多極子秩序の性質を拾うものであり、「多極子モーメントのミクロな評価」や、「多極子とその創発応答との定量的な関係」を明らかにするには不十分かもしれません。しかし、多極子秩序の分類が具体的な多極子秩序物質の理解につながり、多極子物理の更なる発展を後押しするための一助となればと考えています。
とりわけ近年においては、強相関電子系だけでなく、他の分野で「多極子」が議論されています。例えば、2017年に提唱された理論を皮切りに注目を集めている “higher order topological phase” では、トポロジカル物性の側面から高次の電気多極子が議論されています[13]。また、マルチフェロイック系の分野では電気磁気効果と奇パリティ磁気多極子との関連が議論されてきましたが、ごく最近、熱力学的な議論に基づいた多極子モーメントと電気磁気効果との「定量的な」関係が明らかにされました[14]。このように多くの分野で注目を集めていることからも、多極子が非常にベーシックな概念であり、したがって物性物理学に大きな影響を与えうることが示唆されます。
最後に、J-Physicsコミュニティを通じて、多くの刺激をくださった方々、所属研究室である凝縮系理論グルー
プの方々、共同研究の機会を頂いた下出敦夫さん（理研）をはじめとしてお世話になった方々、また、ニュースレターへの寄稿をご提案いただいた編集委員の皆さまに深く感謝申し上げます。

12

研究解説

Ａ０１：強相関有機π-d電子結合系の電荷-スピン複合物性の解明と探索

強相関有機π- d電子結合系の電荷―スピン複合物性の解明と探索井口敏

東北大学金属材料研究所

米山

准教授

直樹

山梨大学工学部
准教授

佐々木

孝彦

東北大学金属材料研究所教授

本 研 究 課 題 は、有 機 分 子bis(ethylenedithio)- tetraていませんでした。例えば、ダイマー -モット絶縁体

thiafulvalene (BEDT-TTF)で構成された強相関有機で あるβʼ -(BEDT-TTF)2ICl2 は22 Kで 反 強 磁 性 転 移

分子性結晶(BEDT-TTF)2X (Xはanion)において、BEDT-し、低温磁場中ではスピンフロップを起こしますが、TTF分子上のπ電子とanion上の局在d電子スピン

その温度、磁場では誘電性には特に何の異常も観測の結合によって引き起こされる電荷-スピン自由度ができませんでした。

結合した特徴的な物性現象を解明し、π-d電子間相

一方、私は有機分子性導体を扱う前はパイロクロ

互の普遍的な物理を明らかにしていこうというもの

ア型モリブデン酸化物R2Mo2O7 を対象として強磁性です。具体的には、αʼʼ 相 (2次元伝導電子層をなす

的4dスピンのカイラルスピン状態が創り出す異常

BEDT-TTF分子配列の1つ[1])のうち、近年我々が見

ホール効果やそれを説明するベリー位相理論を元にい だし た 新し いCo含 有 塩 で あるαʼʼ -(BEDT-TTF)2するスピンカイラリティー機構の検証を実験的に

Rb1.2Co(SCN)4 を 軸 に、類 似 のθ-(BEDT-TTF)2RbCo

行ってきました[4]。Nd2Mo2O7 の場合、強いIsing異(SCN)4、θ-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4 [2] などにおいて、方性を持ったNdの4f電子スピン(モーメント)によっ

磁気誘電性や(異常)ホール効果などの交差相関効果てMoの強磁性スピンが非共面的に傾くこと(f-d相互や非対角応答を観測、解明していこうと考えています。

作用)が重要なのですが、これとのアナロジーがd-π

この物質を見いだす前から、我々のグループでは有電子間に適用できるとすると、αʼʼ -(BEDT-TTF)2Rb1.2

機分子性導体における誘電性を中心に研究してきまCo(SCN)4 はCoの異方的なd電子スピンがBEDT-TTF

した[3]。有機分子性導体においては、π電子スピンのπ電子スピンに影響を与えるということになりまが1/2のため磁性よりも電荷に関する物性の方がす。これによって、電荷-スピン自由度の結合によるはっ きりと 現 れ、研 究 も 進 ん で い ま す。我 々も、特徴的な物性、例えば、電気磁気効果、磁気誘電性

BEDT-TTF分子がダイマー化を起こしたときにそのダや異常ホール効果(やトポロジカルホール効果)をよ

イマー上の電荷は一箇所に留まっているのか、それ

り強めることが出来るのではないかと考えました。

ぞれの分子の上で揺らぎ得るのか(分子内自由度)、

αʼʼ -(BEDT-TTF)2Rb1.2Co(SCN)4 は 約100 Kで 金 属

またそれらはダイマー型モット絶縁体と電荷秩序絶―絶縁体転移を引き起こし(図1)、その相転移は電縁体で違いはあるのか、といった疑問をもとに、誘荷秩序相転移であることが分かってきました。転移

電性や赤外光学スペクトルの観点から研究してきま点直下ではCoもπ電子スピンもまだキュリー的な常した。しかし、強相関系に特有のスピンとの関わりに磁性状態で、40 Kで恐らく反強磁性的になるのだとついては、はっきりとした答えを見いだすことは出来考えられます。そして、40 K以下で磁気誘電性に異

公募班紹介

13

14

図1. αʼʼ -RbCoの圧力下抵抗(200 Kで規格化)。

図2. αʼʼ -RbCoの10 Kでの磁気誘電性。

常が見られます(図2)。この異常が見られる磁場中で興味深い現象を発現しうるということでもあります。

は、(Coしか見えない)磁化にはほぼ異常はなく、πα''-(BEDT-TTF)2Rb1.2Co(SCN)4 は電荷秩序絶縁体に電子スピンに何らかの変化、恐らくスピンフロップ、なってしまうため、外場によって金属化できれば、よが起こったものと考えられます。

り低温でのホール効果も測定可能になるでしょう。

dスピンのないβʼ -(BEDT-TTF)2ICl2ではスピンフロッ

最 近 圧 力 下で の 抵 抗 率 測 定を行ったところ、0.93

プに伴う誘電性の異常は観測されなかったことを踏

GPaで100 Kだった転移温度が40 K程度まで低下し、まえると、αʼʼ -(BEDT-TTF)2Rb1.2Co(SCN)4 におけるこさらに高圧 1.22 GPaではその転移も消え低温まで金の異常は、Coスピンによって電気磁気効果が増強さ属的になるという結果が得られました。電極端子のれたと見ることが出来そうです。つまり、比較的大き不具合が発生し詳細な測定は出来なかったので再なCoスピンが磁場方向に傾き、その内部磁場(+外挑戦し、磁場中での異常伝導現象の観測を試みよう

部磁場)を感じたπ電子スピンが傾きを変え、フロッと思います。

プする。その際にπ電子の電荷がスピン状態に影響

もう一つ、研究課題を通して解明したいこととしてを受け、誘電性に異常をもたらしたのではないかとランダムネスの効果を挙げたいと思います。有機分言うわけです。磁性、誘電性の観点からこれらにつ子性導体では分子間(ファン-デル-ワールス)力に代いて詳細に明らかにしていこうと思います。

表される格子系の柔らかさ、anionや分子の配置、また、このような効果が現れるということは、この配座の自由度など、常温成長による結晶の純良さと系の電荷とスピン自由度の結合は十分に観測可能なは対照的に、低温でランダムネスを作りやすい状況

強度を持ち、非自明なスピン構造やその揺らぎに由があります。このようなランダムネスによってモット

来するトポロジカルホール効果や電気磁気効果など絶縁体でも電荷秩序絶縁体でも電荷のクラスター的

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な乱れた状態が部分的に出来るということが分かってきています。同様のことはスピン系にも起こると思いますので、実空間での非自明なスピン構造や揺らぎの効果にランダムネスがどのように効いてくるのか、dスピン系[4]だけでなくπ電子系でも調査してみようと思います。
最 後 に、現 在、SPring-8のBL-43IRにて磁 場 中での赤外顕微分光測定を簡単に行うことが出来るように改良中です。磁場は±14T、温度は5 K程度までです。5月末のキックオフミーティングの前後で、遠赤外光のロスや測定系の振動を大きく減らすためのやや大がかりな設備変更を行い、期待通りの結果となりました。測定や調整の容易さに関しては期待以上の効果がありましたので、もし試してみたい試料がありましたら、ご連絡お待ちしております。
それでは、約2年間よろしくお願いいたします。

[1] S. Hanazato, T. Morr, H. Mori, S. Tanaka, Physica C 316, 243‒250 (1999).
[2] H Mori, S. Tanaka, T. Mori, Phys. Rev. B 57, 12023 (1998).
[3] S. Iguchi, S. Sasaki, N. Yoneyama, H. Taniguchi, T. Nishizaki, T. Sasaki, Phys. Rev. B 87, 075107 (2013).
[4] K. Ueda, S. Iguchi, T. Suzuki, S. Ishiwata, Y. Taguchi, Y. Tokura, Phys. Rev. Lett. 108, 156601 (2012).

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15

Ａ０１：高圧力で拓く多極子と伝導電子の混成効果による新奇物性

高圧力で拓く多極子と伝導電子の混成効果による新奇物性
松林

和幸

電気通信大学

上床

准教授

美也

東京大学物性研究所
教授

自己紹介：

価数や四極子自由度の不安定性が関与した量子相出身地は長崎県ですが，学生時代は名古屋で9年転移や圧力誘起超伝導を示すことを見出しました

間を過ごし，学位取得後に物性研究所に助教として[1,2]。本公募研究では，四極子自由度を持つ非磁性

着任してからは柏で約8年間にわたって研究生活をし

Pr系化合物における四極子秩序と超伝導の相関にてきました。西から東へと徐々に移り住んできました

着目し，特に局在四極子が伝導電子との強い混成にので，次は海外か？と妄想しておりましたが，3年ほど

より遍歴性を獲得していく過程で発現する四極子自前に電気通信大学へ異動し，研究室の立ち上げを開由度が関与した近藤効果や四極子秩序の量子臨界始しました。ちょうどほぼ時を同じくして新学術領域

現象，高圧下で顕在化する超伝導の熱力学的な特性

研究「J-Physics: 多極子伝導系の物理」が発足していを複合極限環境下(高圧・高磁場・極低温)での精密ましたが，立ち上げを始めたばかりのほとんど何もな

物性測定によって明らかにすることを目的としていまい研究室の中で，期待と不安が入り混じった気持ち

す。具 体 的 に は，これ まで に 研 究 の 蓄 積 が あ る

で今後の研究について思いを巡らせたことを今でもPrT2Al20 (T = Ti,V)を 主 な 研 究 対 象としています が覚えています。それから約3年が経過し，多くの方々[3,4]，高圧下における比熱および熱電能測定法の開のサポートと研究室に配属された学生さんの協力の発や，量子振動の観測に取り組むことで，局在四極おかげで，電通大で研究を行う環境が整備できてき子が遍歴的と変貌する過程におけるフェルミ面の性ました。そしてこの度，J-Physicsの公募研究メンバー

質や超伝導特性を実験的に明らかにしたいと考えてとして参加の機会を頂いたことを大変ありがたく感じいます。また，領域内の皆様とも積極的に議論や共るとともに，気持ちを新たに一層の努力をしていきた

同研究を進めることで，高圧力を用いた広い意味でいと思っています。どうぞよろしくお願いいたします。

の物質探索，新奇物性の開拓を行なっていきたいと思っています。よろしくお願いいたします。

研究紹介：
これまでに私たちは，質の良い高圧力を精密に制御することによって，YbおよびPr系化合物において[1] K. Matsubayashi et al., Phys. Rev. Lett. 114, 086401(2015).
[2] K. Matsubayashi et al., Phys. Rev. Lett. 109, 187004(2012).
[3] A. Sakai et al., J. Phys. Soc. Jpn. 81, 083702(2012).
[4] M. Tsujimoto et al., Phys. Rev. Lett. 113, 267001(2014).

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Ａ０１：多極子が示す局在−非局在二重性と秩序の観測

多極子が示す局在−非局在二重性と
秩序の観測
水戸

毅

兵庫県立大学 大学院物質理学研究科

中井

教授

祐介

兵庫県立大学
大学院物質理学研究科准教授

今年度より公募班として領域に参加させていただ

中の局所的電荷分布の変化を探査できます。これまきます。よろしくお願いいたします。私は、大阪大学

でに、スクッテルダイト化合物SmRu4P12 が示す金属

朝山・北岡両先生のもとで学位を取得した後、神戸絶縁体転移での微小構造変化[1]やURu2Si2 の隠れ大学（ʼ 01 〜ʼ 07）を経て、10年ほど前から現在の兵た秩序での対称性変化／ U価数に関する議論[2,3]、

庫県立大学に所属しています。主に強相関電子系の重い電子系YbCo2Zn20 の極低温下での重い電子形

核磁気共鳴（NMR）測定による研究を行ってきまし成[4]、等の報告を行いました。NMR以外の実験としたが、多くのNMR研究グループの中で独自性を出すては、兵庫県立大学（播磨理学キャンパス）の立地ために行ってきたことの一つが、高圧下測定の推進条件もあり、放射光施設SPring-8を利用した研究もです。その過程の中で、現在は高強度非磁性材料と幾つか行ってきました。

して普及したNi-Cr-Alからなる合金を、企業との共同

さて、本公募課題での研究についてですが、上述によって国内で初めて開発しました。また、神戸大学のこれまでの研究をさらに領域課題に合わせて発展時代から、Yb、Sm系を対象とした研究に着手しましをさせていくつもりです。まず、最近我々がSm価数た。当時は、ランタノイド元素を含む重い電子系と揺動物質SmB6 について行ったSm価数の温度−圧

言えばCe化合物が主流でしたが、一方でYbRh2Si2 な

力 依 存 性 決 定 の 研 究（X線 吸 収 分 光＠SPring-8

どが注目されるようになり、私もYb系に関われるこ

BL39XU）では、この物質が非磁性−磁性転移を示とを素直に喜んだことを覚えています。

す臨界圧力（7~10 GPa）でのSm価数が、磁気的なそれと、これは少し細かい内容になりますが、私

3価から大きくずれて2.8価にも満たないことが明ら

達は原子核をプローブとした測定の中でも、原子核

かになりました[5]。Sm系は、高圧下で局在性が増が検出する物質中の局所的な電気的相互作用を重す物質が多いという点でYb系に似ています。しかし、要視しています。原子核と周囲の格子系（電子系をこのように強い中間価数性を示しつつ磁気秩序が生含む）との相互作用（超微細相互作用）において、じる現象は、これまでYb系を扱ってきた私には非常超伝導や磁性研究に通常重要なものは磁気的なに奇異に感じられました。実際、同様の手法で価数ゼーマン相互作用です。一方、超微細相互作用にはを決定したYbとCe化合物の報告を調べた限り、このクーロン相互作用に基づくものもあり、特に核四重ように希土類イオンが3価から大きくずれた状態で極相互作用は、核電荷が持つ四極子と核を取り巻く

非磁性−磁性転移を示す例は見つけられませんでし

電荷が作る電場勾配との積に比例する量として表さた。一方、Sm系では、SmSを含む幾つかの物質がれます。これら電気的相互作用を利用すれば、物質

SmB6と同様に3価から大きくずれた状態で磁気秩序

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17

を示すことが知られています。こうしたSm系におけ信号観測を通して調べることが私達の狙いですが、る特異性は、Smが持つ4 f 電子配置に原因がある可

その点でCeB6 は打ってつけの対象です。それは、こ能性があります。

れまでCeB6 の四極子秩序で予測されているO xyといそこで、SmB6 のSm価数の温度−圧力依存性を詳う秩序構造は、磁場中でのNMRその他の実験から類しく解析した結果、「3価からのずれ」が温度依存性

推されたもので、ゼロ磁場中での秩序構造に関するのない項とある項に分離できることを見出しました。

実験情報は非常に乏しいからです。しかし、11B-NQR

前者は「ずれ」の大半の原因で、強い価数揺動性をの測定は共鳴周波数が1 MHzを大きく下回るために示す項です。しかし、注目すべきは比較的低温・低技術的に難しく、これまで誰も成功していませんでし

圧領域で現れる温度依存項で、低圧でも室温程度のた。私達がこの研究を計画したのも5年ほど前で、昨小さな熱エネルギーによってマスクされてしまうこと

年初めて信号観測に成功した次第です。

から、低エネルギー電子相関に起因すると考えられこれまでに得たゼロ磁場下での実験結果では、ます。また、この項の絶対値は温度依存しない項のO xy 型秩序から予想されるNQR信号の分裂が観測さ1/10程度であるにもかかわらず、この項がゼロに近れていません。この説明として、ゼロ磁場下ではO xy

くなる高圧領域で磁気秩序相が出現し、基底状態のが十分に長距離秩序できていない可能性がありま

決定に強く関わっているようです。以上の結果は、す。この詳細を調べるために、今後少しずつ磁場をSm価数には二重性が隠れていることを物語っていま

印加していって信号の変化を調べていく予定です。

す。この機構について、CeやYb系と対比から考える

実は、11B-NQR信号観測に至るまでには、11B-NMRと、Smイオンが5 〜 6個の4 f 電子を有することが重測定から少しずつ磁場を弱めていってやっと辿り着要だと考えられます。その先には、軌道とスピンの合いたという経緯があり、それを逆に戻るのは少し皮

成角運動量を考えるLS結合の考え方が、これらSm肉めいた感じもしますが、ゼロ磁場下での多極子秩

系でどこまで有効か、という疑問も生まれてきます。

序を観測する新たなツールの開発として、楽しみな

ランタノイド系列では、その殆どが4 f 多電子系であがら研究を進めていきたいと思います。

り、その局在−非局在転移を明らかにするために、まずは幾つかのSm化合物について多角的な研究事
例を増やすことが目標です。
最後に一つ付け加えさせていただきたい事柄は、
核四重極相互作用を用いた研究についてです。先述の報告[1,2,4]等により、核四重極共鳴（NQR）信号は極微小な結晶変化を検出することが分かってきました。また最近、私達は反強四極子秩序を示すCeB6の 11B-NQR信号の観測（ゼロ磁場）に成功しました。
電子系の多極子秩序による結晶対称性変化を、NQR[1] S. Masaki et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76 043714 (2007).
[2] T. Mito et al., J. Phys. Soc. Jpn. 82 123704 (2013).
[3] N. Emi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 84 063702 (2015).
[4] T. Mito et al., J. Phys. Soc. Jpn. 82 103704 (2013).
[5] N. Emi et al., Phys. Rev. B. 97 161116(R) (2018).

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Ａ０１：多極子伝導物質の高品質単結晶化と量子振動効果によるフェルミ面の研究

多極子伝導物質の高品質単結晶化と量子振動効果によるフェルミ面の研究菅原仁

神戸大学大学院理学研究科

教授

自己紹介：

CeT2Al10(T=Fe, Ru, Os)の電子状態の解明

この度はJ-Physicsの公募研究に採択していただ(3) 空間反転対称性のない新奇磁性体の開発と超伝

きありがとうございます。２年間どうぞよろしくお願

導探索いします。まずは自己紹介から始めさせていただき(1), (2)にあげた、いわゆるPr-1-2-20系とCe-1-2-10ます。出身は東北の宮城県栗原市になります。同郷系の研究は、ここ10年間、強相関電子系の中で最もからは菅原文太、石ノ森章太郎、宮藤官九郎などの盛んに研究がなされてきた物質ではないかと思いま

有名人が輩出されており、私とは全く無関係ですが、す。前者は四極子揺らぎを媒介とした超伝導機構

少しだけ誇らしく思います。さて、私は幼少のころか[1-4]、後者はCe化合物としては異常に高い反強磁ら電気や機械いじりが大好きで、トランジスターラジ性転移温度(TN=28K)の起源に興味がもたれていま

オや時計（当時はまだ機械式が主流でした）がどのす[5]。これらの物質の電気伝導などの物性を理解すような仕組みで動いているのだろうかと思い、分解しるためにはフェルミ面等の電子状態を知ることが必ては組み立てることを繰り返していました。さすがに須となりますが、意外なことにこれまであまり調べら

親に買ってもらったばかりのブリキのおもちゃを分解れてきませんでした。１つの理由は、ドハース・ファ

した時には叱られましたが…。このように、どのよう

ンアルフェン(dHvA)効果やシュブニコフ・ドハース

な原理で動いているのだろうかと思う気持ちは現在(SdH) 効果などの量子振動効果が観測できるほどのの研究の原動力になっているのかもしれません。最純良単結晶を得ることが難しいということがあげられ後に趣味ですが、助手時代までは研究第一で、趣味ます。私たちは、これらの物質が発見された当初かといえる趣味はありませんでした（そんな余裕がな

ら、純良単結晶育成に取り組み、これまでにいくつかかったというのが正直なところです）。子供ができ、の物質についてはフェルミ面の観測に成功していま

小学生くらいになると、釣り、金魚やクワガタ・カブ

す[6, 7]。PrTi2Al20 については、これまで比熱測定やトムシの飼育、家庭菜園と、とたんに趣味が増えまし超伝導相図から16m0 (m0 は電子の静止質量) もの有た。すべて子供からの下請けですが…。最近では子効質量を持つ重い電子状態が予測されていました

供も成長し、また無趣味に戻りつつあります。

が、私たちはdHvA効果測定から最大12m0 のサイクロトロン有効質量を持つフェルミ面を直接観測し、研究紹介：

確かに重い電子状態を示すことを明らかにしました。

本公募研究では以下の３つを柱として研究を進め

また、CeRu2Al10 については、SdH効果測定から反強てゆきたいと思います。

磁性秩序状態でフェルミ面を観測し、ブリルアンゾー(1) 非磁性二重項基底状態をもつPr系重い電子超伝ンのわずか２％程度の小さな体積にも関わらず、導体PrM2Al20(M=Ti, V)の電子状態の解明

3m0 の比較的重い有効質量を持つことを明らかにし(2) 近藤半導体的性質と異常な反強磁性転移を示す

ました。しかしながら、これらの物質で一番知りたい

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19

のは高圧下での電子状態です。PrTi2Al20では加圧にティー混成した（偶奇の電子波動関数が混成した）より四極子秩序が抑制され、8.7GPaで106m0もの重多極子を持つため、強相関効果を通じて新しい量子い電子状態が実現し、高圧下での超伝導転移温度

状態や伝導現象が実現するのではないかと考えられ(Tc=1.1K)は常圧下（Tc=0.2K）とくらべ５倍以上もています。本研究では(1), (2)の既知の物質の研究と上昇します[3]。一方、CeRu2Al10 では4GPa以上で反平行し、(3)の局所および非局所に空間反転対称性

強磁性転移が消失し、重い電子状態に移り変わるとのない結晶構造を持つ新奇磁性体の開発と超伝導考えられています[5]。このように加圧下の量子臨界探索も行います。特にパリティー混成多極子が異常点近傍でどの様な電子状態を示すのか極めて興味物性にもたらす寄与を、フェルミ面などの電子状態が持たれますし、これらの物質が示す異常物性を理研究を通じて抽出し、多極子伝導系の新概念の創出解する上でも重要だと考えています。Pr-1-2-20系のを目指したいと思います。

PrV2Al20 は、PrTi2Al20 に比 べてc- f 混 成 が 大きく、常圧下ですでに140m0 もの重い電子超伝導状態(Tc=
0.05K)が実現しているのではないかと考えられています[4]。一方、Ce-1-2-10系のCeOs2Al10 では、やはり2GPa以上で反強磁性転移が消失し、重い電子系
的な電気抵抗の温度依存性を示しますが、CeFe2Al10では転移無しに加圧とともに半導体的温度依存性か
ら金属的な重い電子系的温度依存性へと変化します[5]。これらの物質の常圧及び高圧下での量子振動効果を測定し、量子臨界点近傍での電子状態を明らかにしたいと思います。
Pr-1-2-20系やCe-1-2-10系の結晶構造の特徴として、希土類原子位置に局所的な空間反転対称性がな
いことがあげられます。このような結晶構造ではパリ[1] A. Sakai and S. Nakatsuji, J. Phys. Soc. Jpn. 80, 063701 (2011).
[2] A. Sakai, K. Kuga, and S. Nakatsuji, J. Phys. Soc. Jpn. 81, 083702 (2012).
[3] K. Matsubayashi, T. Tanaka, A. Sakai, S. Nakatsuji, Y. Kubo, and Y. Uwatoko, Phys. Rev. Lett. 109, 187004 (2012).
[4] M. Tsujimoto, Y. Mtsumoto, T. Tomita, A. Sakai, and S. Nakatsuji, Phys. Rev. Lett. 113, 267001 (2013).
[5] T. Nishioka, Y. Kawamura, T. Takesaka, R. Kobayashi, H. Kato, M. Matsumura, K. Kodama, K. Matsubayashi, and Y. Uwatoko, J. Phys. Soc.
Jpn. 78, 123705 (2009).
[6] S. Nagashima, T. Nishiwaki, A. Otani, M. Sakoda, E. Matsuoka, H. Harima, and H. Sugawara, JPS Conf. Proc. 3,011019 (2014).
[7] M. Sakoda, T. Nishiwaki, E. Matsuoka, H. Harima, H. Tanida, M. Sera, and H. Sugawara, JPS Conf. Proc. 3, 011043 (2014).

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Ａ０１：局在多極子と伝導電子の相関効果

電子面とホール面を持つ
相関電子系の近藤効果と超伝導
星野晋太郎

埼玉大学 大学院理工学研究科

助教

この度はJ-Physicsの領域研究に関われることを大とどまらない強相関電子系の性質を明らかにしなけ

変うれしく思います。まず簡単に経歴について自己紹ればなりません。それゆえ、とても奥深くチャレンジ

介させていただきます。私は２０１２年３月に東北大

ングなテーマであると思います。また、これとは異な学で倉本義夫先生の下で博士号を取得したのち、東る観点として、新しいクラスの超伝導体（トポロジカ

北大学、東京大学、フリブール大学（スイス）、理化学

ル超伝導体）においてはマヨラナフェルミオンの物理研究所でポスドクを経験し２０１７年１０月から埼玉も注目を集めています。これを用いた性能の良い量

大学の物性理論研究室の助教として着任しました。こ子コンピュータの実現も期待されており、超伝導研究の過程を経て、重い電子系の経験・知識が源流にあのフロンティアは応用上の目標を据えて今なお広がりつつ、超伝導体やカイラル磁性体の電磁的性質なり続けており、今後も重要なテーマであり続けると思どにも研究対象が広がり、現在に至っています。

います。

全国的に見ても珍しいケースだと思いますが、埼採択していただいた研究課題では、重い電子系の玉大学では、助教の身分でありながら独立した研究

超伝導の発現機構に関して、新しい視点を理論的に室運営を行っており、物性理論研究室では品岡寛助

提案したいと考えています。重い電子系は非従来型

教と私の２人がそれぞれ独立した研究室を主宰しての超伝導体の宝庫であり、その中でも近年CeCu2Si2

います。研究室セミナーは合同で開催しており、毎週やUBe13 において、フルギャップのｓ波超伝導を示唆

研究アップデートやレビューなどをしています。最近する結果が実験的に得られていることに注目しました

では新しい試みとして、実験系も巻き込んで、外部の[1,2]。強相関電子系における通常の超伝導機構で講師の方に講演をしていただく物性コロキウムを開は、強い電子間斥力を避けるためにｄ波ペアやｐ波

催しています。７月にはU系超伝導の講演をしていた

ペアのように異方的な電子対が形成されます。そこだきました。

で今回は、非従来型超伝導のなかでも、重い電子系

私の研究目標としては、物質中の電子集団が持つ不思議な物性の起源解明および新しい法則・現象・特有のフルギャップｓ波ペアを生み出す可能性について考えました。

機能の開拓を目指しており、特に超伝導に興味を

私はこれまで、局在ｆ電子の多極子自由度が、2つ持っています。超伝導機構を理解するためには超伝の縮退したチャンネル自由度を持つ伝導電子と相互導の周囲にある磁性・軌道・異常金属といったもの

作用することによって生じる近藤効果（マルチチャン

を含めて統一的に論じる必要があり、超伝導だけに

ネル近藤効果）に注目し、その結果生じる非自明な[1] S. Kittaka et al., Phys. Rev. Lett. 112, 067002 (2014)[2] Y. Shimizu et al., Phys. Rev. Lett. 114, 147002 (2015)[3] S. Hoshino, J. Otsuki and Y. Kuramoto, Phys. Rev. Lett. 107, 247202 (2011)[4] S. Hoshino and Y. Kuramoto, Phys. Rev. Lett. 112, 167204 (2014)

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マルチチャンネル近藤効果はNozieresとBlandinの提案[6]に端を発し、Coxの四極子近藤効果に理論[7]を契機として、U系化合物やPr化合物において当該領域においても現在に至るまで議論が続けられています。マルチチャンネル近藤効果に起因する超伝導の研究は、１９９０年代のEmeryとKivelsonの理論[8]にはじまり、現在に至るまでに私を含む多くの研究者によって進められてきました。この概念は格子欠陥が誘起するマルチチャンネル近藤効果や、量子秩序を理論的に明らかにしてきました[3,4]。そのときドット系における近藤効果など、ｆ電子系の枠にとどの経験から、2つのチャンネルというのは、半金属のまらない波及効果を備えています。本研究はこの概ような電子系が持つフェルミ面、すなわち電子面と念を、電子面とホール面を持つ伝導電子系に対してホール面の自由度と解釈してもよいということを着想

拡張し、超伝導と結び付け、新しい視点からさらに深しました。このような電子系はエキシトン凝縮を引き化するものと位置付けることができます。

起こす系としてこれまで議論されています（レビュー

具体的には、本研究によってギャップ関数の性質、として文 献[5]）。図（ａ）に 示したように 電 子 間 に比熱などの熱力学量、電磁応答関数、クーロン相互

クーロン相互作用があると、電子面上の粒子がホー作用の効果、トポロジカル超伝導の可能性、乱れにル面上へと散乱されるプロセスが生じ、電子状態の対する耐性などの性質を理論的に明らかにしたいと再構成が起こることが知られています。これは超伝導考えています。対象とするのはｓ波超伝導ですが、近における、引力によってフェルミ面をギャップアウト

藤効果が誘起する超伝導であるので、通常のｓ波のする過程に似ています。クーパー対の凝縮が超伝導

BCS超伝導体との差異に注目して議論をしていく予定であるので、そのアナロジーからエキシトン凝縮と呼です。本研究を遂行することによって明らかになった

ばれています。一方、ｆ電子系で重要になるのは局在

知見は、さらなる理論的研究として磁場下の超伝導

電子と伝導電子の相互作用であります。こうして図

量子渦・接合系・界面・トポロジカル端状態の研究（ｂ）に示すように、「伝導電子の電子面とホール面へも繋がるものと考えられます。また、当該領域におが局在スピンと結合してマルチチャンネル近藤効果

いてPr1-2-20系と呼ばれる物質群でマルチチャンネを引き起こした場合、どのような現象が起こるか？」ル近藤効果が活発に議論されていますが、本研究はという問いを着想するに至りました。この系では、電この点においても関連があります。

子面とホール面が局在スピンと近藤一重項を作ろう

以上 の 研 究 は 埼 玉 大 の 飯 村 翔 馬 氏（D1）、理 研として競合した結果、両者を量子力学的に重ね合わ

CEMSの平山元昭氏と共同で進めています。これを通せた状態が実現すると考えられます。これは電子として、J-Physicsの領域研究に貢献していきたいと思ホールが混じったBogoliubov 準粒子の形成を示唆います。２年間、どうぞよろしくお願い申し上げます。

し、それゆえ超伝導になることが予想されます。

[5] J. Kunes, J. Phys.: Condens. Matter 27, 333201 (2015)[6] Ph. Nozieres and A. Blandin, J. Physique 41, 193 (1980)[7] D.L. Cox, Phys. Rev. Lett. 59, 1240 (1987)[8] V.J. Emery and S.A. Kivelson, Phys. Rev. B 46, 10812 (1992)

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Ｂ０１：ウラン化合物における多重超伝導相の解明と多極子クーパー対の動的電磁応答

ウラン化合物における多重超伝導相の解明と多極子クーパー対の動的電磁応答
藤本聡

大阪大学大学院基礎工学研究科

水島

健

教授

多田

靖啓

大阪大学大学院 基礎工学研究科准教授

東京大学 物性研究所
助教

ウラン化 合 物 の 超 伝 導 体 は、U1-xThxBe13 、UPt3、流の発生などが理論的に期待されます。[1-3]ただ、URu2S2、UGe2、URhGe、UCoGe等、数 多 く存 在し、それらの現象を実験で観測するための条件はかなり中には数十年前から研究されている重い電子系の”

厳しく、より実現可能性の高い新規物性現象を探索古典的な” 物質もあります。これらの系は、URu2S2 以することが、今後の重要課題です。また、本課題のも外はすべてスピン３重項クーパー対の可能性が強く

う一つの重要なテーマとして、j -多重項クーパー対示唆されています。
（ちなみに不思議なことにf-電子に由来する、従来のスピン１重項対・スピン３重項系超伝導体でスピン３重項対と言われている物質は対とは異なる新規超伝導物性を探索することです。

全てウラン系化合物です。このことに深い理由があ

前 述 の 幾 つ か のウラン 化 合 物 で は、jz=±5/2, ±るのかは分かりません。）これらの系では磁場温度相3/2.±1/2の複数のj-３重項が共存している可能性

図や組成置換によって、複数の異なる超伝導相が実があります。平均場レベルでは多バンド-多ギャップ

現することが知られています。これらの超伝導状態の超伝導と見なせて新規性がないですが、揺らぎまは、現代的な観点からはトポロジカル超伝導、ワイで考慮すると、多極子クーパー対固有の物性が発現

ル超伝導、ディラック超伝導が実現している可能性

する可能性があります。例えば、多極子クーパークー

が強く示唆されており、これら新規超伝導状態を特パー対の揺らぎは、遍歴電子系の多極子モーメント

徴付ける物性現象について理論予言し、多重超伝導と結合することがGL理論の簡単な考察からわかり、相を解明することが本課題の目的の一つです。中でその相互作用に由来する電磁応答を検出することにもワイル超伝導は表面状態だけでなく、バルク応答

よって、多極子クーパー対を検証できる可能性があにワイル準粒子起源の特徴的な新規物性が現れるとります。

いう点で大変興味深く、U1-xThxBe13 のx~0.02~0.04

J-Physicsには、ウラン化合物超伝導体の実験研究における時間反転対称性の破れた低温相や、UPt3 のに関する世界的第一人者が数多くおられます。実験

低磁場低温相、UCoGe、URu2S2 等で実現している可グループとも協力しながら本研究を推進していきた能性があります。この状態ではBerry曲率由来の異常いと考えていますのでよろしくお願いします。

熱ホール効果や、カイラル異常由来の特異な熱輸送現象（負の熱磁気抵抗）、格子変形による超伝導電[1] M. Sato and S. Fujimoto, J. Phys. Soc. Jpn. 85, 072001 (2016)[2] T. Matsushita, T. Liu, T. Mizushima, and S. Fujimoto, Phys. Rev. B 97, 134519 (2018)[3] T. Kobayashi, T. Matsushita, T. Mizushima, A. Tsuruta, and S. Fujimoto, arXiv:1806.00993

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Ｂ０１：磁場角度分解比熱・エントロピー測定からアプローチする多極子伝導系の新奇量子相

磁場角度分解比熱・エントロピー測定からアプローチする多極子伝導系の新奇量子相
橘高

俊一郎

東京大学

物性研究所

助教

2018年度より公募研究班に加わりました東京大学も積極的に活用していきたいと思っています。

の橘高俊一郎と申します。よろしくお願い致します。

本稿では、それら新しい実験手法について簡単に

私は、京都大学理学研究科の固体量子物性研究室

紹介したいと思います。一つは磁場角度分解エント（前野研）でSr2RuO4 の超伝導研究により博士号を取

ロピー測定です[2]。超伝導ギャップ構造の研究[1]

得した後、2010年4月に東大物性研榊原研究室の助を主な舞台として発展させてきた磁場角度分解比熱教に着任して現在に至ります。磁場方位精密制御下測定装置をスピンアイス物質Dy2Ti2O7 に応用した際での極低温物性測定を得意とし、これまでは非従来にそのヒントを得ました。当時、様々な磁場方位の型超伝導の研究に力を入れて参りました[1]。最近は下でDy2Ti2O7 の比熱測定を行っていたところ、ある

同実験手法をフラストレート磁性体やPr1-2-20系な条件下で磁場回転中に試料温度が上昇したり下降しどに応用して新境地を開拓しようと画策しています。

たりすることに気がつきました。磁場の回転方向を

今年度より基盤Bを採択して頂いたので、7T/3Tベク

変えると試料温度の上下も反転したため、磁場回転

トルマグネットを新たに導入して実験装置を更に強に伴う磁気熱量効果であることが直ぐに分かりまし化する予定です。本領域を通じて共同研究を積極的た。その流れで(δS/δΦH) T,H = -C/T(δT/δΦH) S,H の熱に行いたいと思っておりますので、皆様お気軽にお力学関係式を導出し、磁場回転時の試料温度変化お声かけください。目下の悩みは物性研助教の10年任

よび比熱を精密に測定すればエントロピーの磁場角期です。今回の公募研究期間終了と共に物性研助教

度依存性を従来よりも高速かつ高分解能に明らかにの任期も満了を迎えてしまうため、期間内に新しいすることができると着想しました。コンピュータによ

ポストを見つけることも個人的な重要課題です。

る自動測定に任せきりにせず、現場で実験結果と向

今年は大谷選手の二刀流が注目を集めています

き合ってきたからこその発見でした。その後、外因性が（本稿執筆中にケガで離脱、残念！）、私も「二刀の発熱が生じにくく、磁気トルクにも強いデザインの流の実験家」であることを常々心掛けています。私の熱量計を新たに開発し、それを用いてDy2Ti2O7 の磁「二刀流」の定義は、堅実な実験研究から着実に成

気熱量効果、比熱、エントロピーの磁場角度依存性

果を出しながら、試行錯誤を要する挑戦的な研究課

を精密測定することに成功しました（図1）。エントロ

題にも地道に取り組むことです。後者は一筋縄には

ピーは比熱と同様に理論計算可能な熱力学量であいきませんが、最近いくつかの取り組みが花開き、り、多くの場合、相転移で敏感に変化するため、多極開発中の測定技術が実践で使用できる段階になって子伝導系の新奇量子相の研究にも強力な手法になきました。本公募研究では、こうした新しい実験手法ると期待しています。本公募研究では、Pr1-2-20系[1] T. Sakakibara, S. Kittaka, and K. Machida, Rep. Prog. Phys. 79, 094002 (2016).
[2] S. Kittaka, S. Nakamura, H. Kadowaki, H. Takatsu, and T. Sakakibara, J. Phys. Soc. Jpn. 87, 073601 (2018).

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やURu2Si2 などの研究に応用して、機構解明に繋がる実験事実を提供していきたいと思っています。
もう一つの実用段階に至りつつある実験手法が、静水圧性の良い10 GPa級の高圧下磁場角度分解比
熱測定です。ここ数年、松林和幸氏（電通大）と協力して開発を進めてきました。本測定手法のポイント
は試料の温度計とヒーターに小型の厚膜チップ抵抗器を採用している点です。まず、数ある市販の抵抗器（安価！）の中から低温で抵抗温度計として使用できるものを探し出し[3]、その中から圧力下でも壊れ

図1：(1-10)面内磁場回転下におけるDy2Ti2O7 の(a), (b)磁気熱量効
果、(c)比熱、(d)エントロピーの角度依存性[2]。(c), (d)の実線はス
ピンアイス模型に基づく数値計算結果。

ることなく使用できるものを更に選別しました。1ます。本公募研究期間中にはCeCu2Si2 の圧力下磁場

GPa以上の圧力下で絶縁化してしまう抵抗器が多く、角度分解比熱測定を行い、常圧とは異なる機構の対落胆することも多々ありましたが、地道な探索により形成が期待される高圧超伝導相のギャップ構造を決幸いにも圧力下で温度計・ヒーターとして使用できる

定したいと思っています。本測定手法が確立できれ抵抗器を見つけることができました。既に、それらをば他の系にも応用可能であり、将来的には四極子自用いてピストンシリンダー型圧力セル中のCeCoIn5

由度を持つPrTi2Al20 の超伝導ギャップ構造を高圧下の圧力下磁場角度分解比熱測定に成功しています。

で調べることも計画しています。

厚膜チップ抵抗器は磁場に比較的鈍感なため、比熱勿論、常圧下での磁場角度分解比熱測定による超の温度・磁場角度依存性だけでなく磁場依存性も精伝導ギャップ構造の研究にも引き続き力を入れてい

度良く測定することができます。超伝導ギャップのきます。最近の成果として、清水悠晴、青木大（東北

ノードの有無の検証には比熱の磁場依存性が鍵とな

大学）各氏らとの共同研究によりU1-xThxBe13 が超伝るため、この利点は重要な意味を持ちます。また、

導 多 重 相 内（x = 0.03の 低 温 低 磁 場 相）で もフル

ジュール熱を利用しているため圧力媒体への熱の逃ギャップ超伝導状態にある可能性を指摘しました

げも評価すれば試料比熱の絶対値まで評価すること[4]。今後も様々なエキゾチック超伝導体のギャップも可能です。現在、10 GPa級の対向アンビル型圧力対称性を明らかにして、対形成におけるスピンや軌セル中でテストを進めている最中です。今後も試行

道の役割に迫っていきたいと思っています。

錯誤を続けて測定技術の向上に努めたいと思ってい皆様、どうぞよろしくお願い致します。

[3] 橘高俊一郎、物性研究・電子版6, 061204 (2017)[4] Y. Shimuzu, S. Kittaka, S. Nakamura, T. Sakakibara, D. Aoki, Y. Homma, A. Nakamura, and K. Machida, Phys. Rev. B 96, 100505(R) (2017).

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Ｂ０１：スピン軌道相互作用による不安定性で形成される遍歴多極子秩序

スピン軌道相互作用による不安定性で形成される遍歴多極子秩序
平井大悟郎

東京大学 物性研究所

廣井

助教

善二

東京大学 物性研究所教授

近年、重い元素を含む化合物において、トポロジ

さらに、Ts2 = 120 Kにおいて反転対称性が破れたま

カル絶縁体などのスピン軌道相互作用(SOI)に由来

ま、異なる空間群の正方晶の構造へと一次転移で構した新しい量子相が観測され、大きな注目を集めて造が変化します。Ts1 においては、抵抗率の温度依存います。2015年にL. HuはこのSOIに由来してフェル性が急激に変化し磁化率は大きく減少するにも関わ

ミ面に不安定性が生じ、自発的に反転対称性が破れる可能性を指摘しました[1]。結晶構造に反転対称を持つ金属では、フェルミ面はスピンのアップとダウンが縮退しています。SOIが強く働くと、スピンと軌道
角運動量を結合させようとしますが、対称性の要請からスピン偏極したフェルミ面を形成することはできません。このことは逆に、SOIによるエネルギー利得
が十分に大きければ、自発的に反転対称性を破り、スピン偏極したフェルミ面を形成するような相転移が起こることを示唆しています。そして、そのような特異な相転移を示す現実の物質として注目が集まっているの が5dパイロクロア酸 化 物Cd2Re2O7 で す。
Cd2Re2O7 は2001年に超伝導転移(Tc = 1 K)を示すことが明らかになり、パイロクロア酸化物で初めて発見された超伝導体として注目を集めました。この物
質の変わっているところは、その結晶構造にあります。室温付近では通常のパイロクロア構造である立方晶の構造ですが、Ts1 = 200 Kにおいて反転対称性の破れを伴い正方晶へと構造相転移を起こします。

[1] L. Hu, Phys. Rev. Lett. 115, 026401 (2015)[2] Z. Hiroi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 024702 (2018)[3] J. Harter et al., Science 356, 295 (2017)[4] Y. Matsubayashi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 053702 (2018)

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図 (a) Cd2Re2O7 の抵抗率の温度依存性。Ts1 = 200 Kにおいて反転対称性が破れ、Ts2 = 120 Kにおいてさらに構造相転移が起こる[2]。(b) 純良化したCd2Re2O7 の単結晶

らず、格子変形が非常に小さいことから、この構造変自己紹介

形は電子系により駆動されたものであると考えられ

私は5d 遷移金属化合物が示す、SOIに由来した物てきました。しかし、その起源については明らかであ性に興味をもち、5d 化合物の物質合成を軸に物性りませんでした[2]。最近、L. Huの理論に触発され研究を行っています。生まれ育ったのは奈良県で、て、反転対称性の破れに敏感な第二次高調波発生の大阪との県境の山がちな街です。大学入学以降は地実験が行われました。この結果、k 空間における多極元の関西を離れ、もう15年以上が経ちますが、いま

子秩序形成がTs1 での相転移の起源である可能性がだに関西弁が抜けません。学部4年生から博士課程指摘されています[3]。

を修了するまで、東京大学の高木英典先生のもとでこれら理論及び実験の進展を受けて、私たちは物性の基礎から教わりました。高圧合成による新物

スピン分 裂したフェルミ面 の 直 接 観 測を目指し、質の探索やニクタイドの新超伝導体の探索を通しCd2Re2O7 の量子振動の観測に取り組みました。量子て、ものづくりの難しさと楽しさを学びました。その振動の観測のために単結晶の純良化を行った結果、後、プリンストン大R. Cava先生のもとで2年ポスドク

先行研究では30程度だった残留抵抗比が1桁ほど向をし、東大理物に移られた高木英典先生のもとで2上し最高で300程度の結晶が得られるようになりまし

年間薄膜の研究を行った後、現在の物性研の廣井先た。そして純良化した単結晶を用いた磁気トルク測生の研究室で助教として研究を行っています。これま定によって、この物質で初めて明瞭な量子振動を観でd 電子系の化合物ばかりを扱ってきたので、これ測しました[4]。量子振動の角度依存性を解析するを機にf 電子系化合物についても勉強したいと思いと、SOIと反転対称性の破れによってフェルミ面がスます。また、大幅な純良化に成功したCd2Re2O7 の単ピン分裂していることが明らかになりました。

結晶を通じて、皆さまと共同研究をさせていただけ

Cd2Re2O7 ではTs1 において自発的に反転対称性が破ればと思います。二年間精一杯頑張ります。どうぞよれ、スピン偏極したフェルミ面が形成されます。このろしくお願いいたします。

転移はk空間における遍歴多極子秩序の形成と捉えることができます。結晶の空間群から、Cd2Re2O7 の遍歴多極子秩序相ではフェルミ面は特異なスピン構造を有することが予想されます。予想されるスピン構造からは電流磁気効果が発現すると考えられるため、私たちは逆に、電流磁気効果を観測することで、Cd2Re2O7 におけるフェルミ面のスピン構造を明らかにします。そして、k 空間における多極子秩序の性質に迫りたいと考えています。

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Ｂ０１：Cd2Re2O7 の高圧下における奇パリティ多極子秩序とパリティゆらぎ超伝導

Cd 2 Re 2 O 7 の高圧下における奇パリティ
多極子秩序とパリティゆらぎ超伝導小林達生

岡山大学大学院自然科学研究科

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教授

本研究で対象とするCd2Re2O7 研究を始めたのは称性が存在することが明らかになったが、反転対称

10年前の話です。[1] 結晶構造の反転対称性の有無

性の有無で（IV、VII、VIII相で）超伝導転移温度Tc はとクーパー対の対称性の話が盛んに行われている時顕著な変化を示さない。一方、臨界磁場Hc2 はPc 近期で、私たちも反転対称性のない強磁性体UIrの圧傍で増大し、常圧の27倍に達し、パウリリミッティン

力誘起超伝導の理解に苦しんでおりました。
（この件

グ磁場を超えp波超伝導を示唆する。反転対称性がは、圧力誘起構造相転移が関連していて、バルクのない相でHc2 が増大するのは、パリティ混成で期待で超伝導は実現できないということがわかって、撤退しきるが、反転対称性が存在するVIII相でp波的だといました。[2]）そんな時に、廣井さんがCd2Re2O7 の超

うのは良くわからない。ということで、この研究は中伝 導 の 圧 力 効 果 が 明らか に なってい な いと・・・

断することとなった。

Cd2Re2O7 は常圧で二つの構造相転移を示し、反転

そうこうしているうちに、2015年にLiang Fuらによ

対称性を失ったIII相で超伝導が出現します。加圧す

り、これらの実験結果に関連して興味深い提案が行ると、反転対称性を失う相転移の転移温度Ts1 は下がわれた。[4] スピン軌道結合金属では、時間反転対るので、高圧下でTs1 転移が消滅すれば、反転対称性

称性を保存し空間反転対称性が破れた相が出現すの有無と超伝導の関係を調べられるのではないか、ることが予測され、Cd2Re2O7 におけるTs1 転移は奇パという動機でした。

リティ多重極秩序との提案である。さらに、この臨界

さて、実際に実験を行ってみると（図1）、Ts1 転移点近傍では、電子軌道のパリティを破る秩序のゆらはPc（= 4.2 GPa）近傍で複数の圧力誘起相を示し、ぎ（パリティゆらぎ）が奇パリティ対チャンネルにお低温までI相を保持することができない。
「こいつはける引力を生み、s波対と競合する可能性が指摘さ

パイロクロア構造がよっぽど嫌いなのね。」その後Xれた。Y. Wangらはこのアイデアから図2の相図を提線回折実験 [3] で、Pc 以上のV相、VIII相では反転対案している。常圧での超伝導はs波が優勢なs+εp波

図1

図2

Cd2Re2O7 の圧力−温度相図 [1]公募班紹介

空間反転対称性が破れる秩序と超伝導の相図 [5]状態であり、臨界点に近づくとパリティゆらぎの増大ことを期待しています。

により、Tc の増大とともにp波が優勢なp+εs波状態

当研究室では高圧・極低温・強磁場下での物性実に移る。また、臨界点以上で空間反転対称性が復活

験を行っており、主に強相関電子系における高圧下すると、パリティゆらぎによってp波超伝導が現れる。

での磁性−非磁性転移と超伝導の探索や固体酸素

5年ほどの間、人に見向きもされなかった実験結の磁場誘起構造相転移の研究を行ってきました。研果が日の目を見た瞬間である。これがあるからこの究スタイルとしては、人ができない（やらない？）オ

業界はスバラシイ。実際の相図（図1）では多くの高リジナルな実験をやろう、ということに尽きると思い圧相が存在し、それほど単純な話ではないが、このます。研究室のメンバーとしては、荒木新吾准教授と提案に乗っかってみることにする。

秋葉和人助教が在籍しており、数名の大学院生と協本研究では、Cd2Re2O7 の超伝導について以下の3点を明らかにすることを目的とします。

力して、研究を推進していきます。
新学術領域研究では領域内での共同研究が重要① p波超伝導の検証：高圧・極低温下の比熱・NMR

なんだと思います。久しぶりに本領域の研究会に参測定により、p波超伝導の検証を行う。

加して思うことは、話について行けないことも多いで② パリティゆらぎ効果の探索：キャリア数の量子ゆ

すが、いろんな意味で気付かされることが多いとい

らぎ効果としてホール抵抗の温度変化に顕著に現わうことです。二年はちょっと短いですが、その後の発れることを期待している。

展につながるような共同研究を見つけたいと思って③ P−T 相図の確立：純良単結晶を用いて、Pc 近傍

います。

での相分離を再検討する。さらに、より高圧までの測定を行い、パリティゆらぎがあればその抑制にともなう超伝導特性の変化を調べる。
あらためてタイトルを見直してみると、「パリティゆら小林達生（略歴）ぎ」がすでに存在する感じになってますが、何の証

1985年神戸大学理学部物理学科卒業、1988年大阪

拠もありません。奇パリティ多極子秩序とパリティゆ大学大学院基礎工学研究科前期博士課程修了後、らぎ超伝導は、本領域で推進している「多極子に起神戸大学教養部助手、大阪大学大学院基礎工学研

因する特異な量子伝導現象」や「新機軸の超伝導研究科助手、同極限科学研究センター助教授を経て、究」そのものだと思うので、なんとか尻尾をつかめる

2003年より現職[1] T. C. Kobayashi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 80, 023715 (2011).
[2] H. Kotegawa et al., Phys. Rev. B 84, 054524 (2011).
[3] J. Yamaura et al., Phys. Rev. B 95, 020102 (2017).
[4] L. Fu, Phys. Rev. Lett. 115, 026401 (2015); V. Kozii and L. Fu, Phys. Rev. Lett. 115, 207002 (2015).
[5] Y. Wang et al., Phys. Rev. B 93, 134512 (2016)

公募班紹介

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Ｂ０１：非共型ジグザグ構造における特異な量子相の解明と探索

非共型ジグザグ構造における特異な量子相の解明と探索
小手川恒神戸大学 理学研究科

武田

准教授

圭生

室蘭工業大学准教授

菅原仁

神戸大学 理学研究科
教授

この度は公募班に採択して頂きましてありがとうございます。残り2年間、どうぞよろしくお願い致します。私の専門はNMR、圧力下実験になりますが、最近は試料作製の方にも力を入れ始めています。もと
もとは大阪大学の北岡研究室で学位を取ったのですが、当時はひたすら超伝導体のNMR測定という研究スタイルでした。新しい超伝導体が次々と見つかっていた時代でしたから、NMR測定に明け暮れて、忙しくも楽しく過ごしていたように思います。その後、助手で岡山大学の小林達生さんのところに移りました。ここで一旦NMRから離れて圧力下の物性探索などを初めたことが今の研究スタイルにつながってい

図１：CrAs、RuAs、URhGe、UCoGe の結晶構造。
非共型空間群 Pnma に属し、ジグザグ構造を持つ。

ます。ここで4年半過ごした後、2008年に神戸大学に移りました。神戸では藤さんと一緒にNMRをやりながら、最近は菅原さんを師匠と仰いで試料作製にも取り組んでいます。
さて、タイトルにある非共型ジグザグ構造とは図に示すような物質の構造です。図の物質は直方晶の非共型空間群Pnmaに属していますから、非共型の対称性によってジグザグ構造が作られています。上の結晶構造はCrAs、RuAsで、MnP型構造として知られており、下 の 構 造 はURhGe、UCoGeで、TiNiSi型構造と呼ばれています。一見して２つの構造が非常

図２：CrAs の温度−圧力相図。
磁気揺らぎが活発となる領域で超伝導が現れる。

[1] W. Wu et al., Nat. Commun. 5, 5508 (2014).
[2] H. Kotegawa et al., J. Phys. Soc. Jpn. 83, 093702 (2014).; Phys. Rev. Lett. 114, 117002 (2015).
[3] D. Hirai et al., Phys. Rev. B 85, 140509(R) (2012).
[4] J. -G. Cheng et al., Phys. Rev. Lett. 114, 117001 (2015).

30

公募班紹介

に似通っていることが分かると思います。原子位置は 全てWyckoﬀ letterが4cで す。結 晶としては 反 転対称性を保っていますが、原子位置では局所的な反転対称性が失われています。CrAsは図2に示すような磁性相近傍の圧力誘起超伝導体、[1,2] RuAsは金属 絶 縁 体 物 質（RuPも同 様 な 相 転 移を示 す。）、[3]
MnPも圧力誘起超伝導体、[4] URhGe、UCoGeは強磁性超伝導体[5,6]です。それぞれが非常に興味深い物性を示しますが、ジグザグ構造という同じ舞台で様々な現象が起きることが物性物理の奥深さと言えるのかもしれません。本公募研究ではこのようなジグザグ構造に特化して、物性の解明、試料作製や圧力効果を通した新奇物性の開拓を目指します。
では、このような構造が電子状態にどのような影響を与えるのでしょうか？ イオン位置の局所反転対

図３：RuAs の高温（Pnma）におけるバンド分散

称性が失われているために、本新学術領域のキー
ワードである奇パリティ多極子や反対称スピン軌道と言えます。面白いことに図の青線を引いた軸では結合の寄与が考えられます。これがどの様な形で物

スピン−軌道結合でわずかに縮退が解けている様子

性に影響を与えているかを検討していくことも本研が見られますが、赤線を引いた軸では完全に縮退が究の課題です。もう一つは非共型空間群の場合、そ保たれています。結果的に、Pnmaの空間群ではブリの対称性によって保たれたバンドの縮退が重要な役

ルアンゾーン境界でその対称性によって守られた割を果たしていると考えられます。
（強磁性状態では（ほぼ）縮退したフェルミ面が実現することになりま縮退が解けるので、常磁性状態に限られますが。）こす。RuAsではこの縮重したフラットバンドが大きなの点はRuAsの金属絶縁体転移が良い例となってい状態密度を与え、相転移を引き起こしているというます。[7,8] 図３はRuAsの金属相Pnmaにおけるバ

訳です。また、CrAsでもY点周りにほぼ縮退したフェンド分散です。[8] ちょうどフラットバンドがフェルミ

ルミ面が計算から得られており、それが磁気ゆらぎ

エネルギーにかかっており、大きな状態密度を与えや超伝導に寄与していることが予想されますし、様々ています。これが金属相を不安定にし、バンド・ヤー

な系においてこのブリルアンゾーン境界の縮退が重ンテラー的に金属絶縁体転移を引き起こしていると要な役割を演じている可能性があります。

考えられます。Γ→Y→Sと見ていくと分かりやすいの

本公募研究では3 d 電子系から5 f 電子系まで幅広ですが、Γ→Yで分裂していたバンドがY→Sで縮退

く研究を展開して、上記の非共型ジグザグ構造の特していることが分かります。
（スピン縮退を考えると４徴を反映した、何かbreak though的な発見を目指し重縮退）この縮退は非共型の副格子に起因する縮退たいと考えています。どうぞよろしくお願い致します。

[5] D. Aoki et al., Nature 413, 613 (2001).
[6] N. T. Huy et al., Phys. Rev. Lett. 99, 067006 (2007).
[7] H. Goto et al., Physics Procedia 75, 91 (2015).
[8] H. Kotegawa et al., Phys. Rev. Materials. 2, 055001 (2018).

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Ｃ０１：Magnetotransport in strongly correlated non-centrosymmetric f-electron materials

Magnetotransport in strongly correlated
non-centrosymmetric f-electron materials
Robert Peters
京都大学

講師

Materials which combine strong correlations with

CePt3 Si, which lack inversion symmetry and arestrong spin-orbit interaction (SOI) are a recent

strongly correlated due to partially filled f-electron

subject of intensive studies [1]. Although this topic

bands, are materials which make it possible to study

has fascinating applications in quantum computing

the combination of the Rashba interaction andand spintronics, it is still less explored, and certainly

strong correlations. These materials are at the focus

not well understood at all. On the one hand, stronglyof this research project which tries to explore novel

correlated materials exhibit some of the mostphenomena in non-centrosymmetric strongly

intriguing phenomena in condensed matter physics,

correlated f-electron materials.

such as magnetism and unconventional

A recent example is the impact of correlations onsuperconductivity. On the other hand, SOI is a

the magneto-electric effect. It became apparent that

relativistic effect, which couples the orbital angular

the magneto-electric effect is small in weakly-

momentum and the electron spin, and is usuallycorrelated semiconductors, but might be enhanced

considered a small perturbation in solids. However,

due to strong correlations [3, 4].

in heavy elements, SOI can become relevant andIn numerical calculations based on dynamical

has striking qualitative effects.

mean field theory, we have demonstrated that

Furthermore, in materials without inversion

correlation effects can indeed strongly enhance thes y m m e t r y, t h e c o u p l i n g b e t w e e n s p i n a n dmagneto-electric effect. Particularly, we have

momentum of the electrons becomes odd in theobserved a strong enhancement of the Edelsteinelectron’ s momentum, and the Rashba interaction

effect in f-electron systems close to the coherence

arises. Due to the Rashba interaction, unique andtemperature, where the f electrons change theirremarkable transport phenomena can be observed,

character from localized to itinerant (Fig. 1). The

such as the magneto-electric effect, which makes it

reason for the enhancement is the absence ofpossible to manipulate the spin-polarization bycancellation effects at this temperature. While atelectric currents [2].

very low temperatures the Fermi surface exhibits

Thus, non-centrosymmetric f-electron materials,

spin polarizations in different directions (Fig. 2), thesuch as CeRhSi3, CeIrSi3, CeCoGe3, CeIrGe3, andconduction electrons are polarized only in a single[1] R. Schaﬀer et al., Rep. Prog. Phys. 79 094504 (2016)[2] A. Manchon et al., Nature Materials 14, 871 (2015)[3] S. Fujimoto, Journal of the Physical Society of Japan 76, 034712 (2007)[4] R. Peters and Y. Yanase, Phys. Rev. B 97, 115128 (2018)

32

公募班紹介

direction above the coherence temperature. The

questions of my research.

conduction electrons are thereby polarized byAnother interesting aspect of non-centrosymmetricspin-scattering between localized f electrons andf-electron systems is the magnetically ordered

conduction electrons involving the Rashba spin-orbit

phase. The presence of the Rashba interaction ininteraction. Due to the absence of electrons withmagnetic materials leads to the emergence of the

opposite spin polarization, the magneto-electric

Dzyaloshinskii-Moriya interaction, an interaction

effect becomes large [4]. However, the enhancement

which leads to a twist between the ordered magneticof the magneto-electric effect due to the Kondo

moments. This can result in chiral magnetic stateseffect is not the only interesting effect which occurs

and the formation of magnetic skyrmion lattices.

in these materials. Due to the Rashba interaction,

Furthermore, the competition between magnetic

the spin scattering between conduction electrons

order and the Kondo effect, which can be often

and f-electrons becomes anisotropic. It is known thatfound in f-electron materials, leads to a quantum

anisotropic exchange leads to a two-stage Kondo

critical point and to novel phenomena such as

screening in magnetic impurities; a part of theunconventional superconductivity close to themagnetic moment remains after the first screening

quantum critical point.

and might be observable down to very low

Very interesting in this context are compounds like

temperatures, where the second stage of the Kondo

CeRhSi3. Exchanging Rh and Si by other elements,

effect occurs. Up to now, it is not well understoodthe interplay between the Kondo effect and magnetic

whether and how such a two-stage Kondo screening

order can be tuned. It is thus a very exciting topic to

manifests itself in non-centrosymmetric f-electron

theoretically analyze the competition of the Kondo

systems, how it can be experimentally observed for

effect and magnetic order in non-centrosymmetricexample in transport measurements, and how it

f-electron materials, where the Rashba interaction

affects magnetic ordering. These are current

creates novel phenomena.

Figure 1: Enhancement of the magneto-electric effect, Y yx /σ xx(Induced spin polarization in y-direction by current in x-direction),
due to electron correlations, U.

Figure 2： Spin-polarized Fermi surface at very low temperature.
The arrows correspond to the direction of the spin polarization of
the Fermi surface.

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Ｃ０１：熱流により誘起された反強磁性マグノンスピン流における奇パリティ多極子効果の開拓

熱流により誘起された反強磁性マグノン
スピン流における奇パリティ多極子効果の開拓
塩見雄毅

東京大学工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター ／ 物理工学専攻

特任講師

東京大学で特任講師(PI)をしております塩見雄毅

的に物性物理とスピントロニクスのいわば境界領域と申します。この度は公募研究に採択いただきあり

において活動できたことで幾つか重要な仕事をするがとうございます。私は現在スピントロニクス分野ことができました。現在は研究室を構える立場となで、スピン流を用いた実験研究を行っています。

り、今までやったことがない研究にも挑戦したいと

私の今回の研究テーマは、反強磁性絶縁体のマグ

思っています。そういう意味で、今回のJ-Physicsへ

ノン（スピン波）が運ぶスピン流に関して新奇な奇の参画は新しい研究分野・文化に触れることで、新

パリティ多極子物性の開拓を目指そうというものでたな境界領域の創出につながればよいと思っています。電流を用いて開拓されてきた奇パリティ多極子

す。全くの門外漢ですので応募時には良い結果を余に関連した物理現象を、電流からスピン流へ拡張しり期待はしていませんでしたが、無事採択されてとてたいと考えています。スピン流は金属だけでなく絶もうれしく思います。

縁体でも流れるので、奇パリティ多極子の物理を絶縁体へ展開することができます。

一方で、実際にキックオフミーティングに参加し、皆様の研究内容を耳にすると、電子が流れない絶縁

私は東京大学で博士の学位を得た後、東北大学

体系を扱う人は少ないのだなと多少不安を感じましの金研で助教として5.5年ほど働き、昨年(2017年)のた。考えてみれば重い電子系という言葉をみても、11月に今のポストにつきました。そういう意味では、

電気が流れるから電子が重いとか軽いとか分類でき

先日の仙台で行われたキックオフミーティングは、住るわけですから当然です。希土類も入っていない物

み慣れた懐かしい場所で行われた会議となりまし

質を扱い、しかも物質開発や特定の物質の物性を追た。金研に在職中は大洗の施設に伺う機会はありま求する研究とは少し違う価値観のなかで研究を行っせんでしたが、金研が重い電子系の研究拠点としてていくので不安はありますが、せっかくの機会ですの

非 常 に重 要であることを、恥 ず かしな がら金 研をで色々な方から勉強させて頂こうと思っています。

去ってから理解することとなりました。

奇パリティ多極子の文脈で精力的に研究が行われ学生時代は、磁性体の異常ホール効果を中心としている現象の一つが、磁性金属における電流誘起磁

た輸送現象の研究を主として行い、物質合成なども化だと思います。これは磁性絶縁体で研究されてき一生懸命行っていました。その後卒業してからは、どた電磁気効果（いわゆるマルチフェロイクス）を金属

ちらかというと応用よりの研究に興味をもったことかに拡張し、磁気構造によって空間の対称性を破るこら、スピントロニクスの研究分野に飛び込みました。

とで金属の電気磁気効果を開拓しようという試みだ

当時は自分の興味で動いているだけでしたが、結果と理 解しています。よく知られ たとおり、これまで[1] H. Saito et al. J. Phys. Soc. Jpn. 87, 033702 (2018)[2] Y. Shiomi et al. Phys. Rev. Lett. 113, 196601 (2014)[3] Y. Shiomi et al. Phys. Rev. B 96, 180414(R) (2017) (Editors' suggestion)

34

公募班紹介

奇数ページ

XX

UNi4Bなどで世界に先駆けて実験報告がなされてい縁体で熱流を使って観測するのはかなり難しい挑戦

ます[1]。

になると思います。

一方で、スピントロニクスの分野でも、低い対称

本研究課題では他にも反強磁性マグノン系の奇パ性に起因した、似たような電流-スピン変換現象が知

リティ多極子効果が観測できないか検討しています。

られています。エデルシュタイン効果と呼ばれるもの

マグノン（スピン）流の非相反応答が、その一つでです。有名な例として、トポロジカル絶縁体の表面状す。非相反応答とはどちらか一方にキャリアが流れ態や接合界面で現れるラシュバスピン軌道相互作用やすい性質のことですが、ｐｎ接合ダイオードを思の強い二次元電子系で、スピン-軌道ロッキングによい浮かべると状況を理解しやすいでしょう。非相反り電気磁気効果が発現します[2]。電流誘起磁化とエ応答も対称性の低い結晶において期待される効果でデルシュタイン効果の名前の違いは、実空間のスピあり、奇パリティ多極子と関係しています。本研究課

ン構造に注目するか運動量空間のスピン構造に注目

題では、電子系で研究されてきた非相反応答をマグするかの違いにあるようです。

ノン系に拡張することも目標としています。既に、上電流誘起磁化もエデルシュタイン効果も電流を用

記のコンセプトを理論的に示した論文[5]を発表していて観測されてきました。しかし、熱流を用いても電います。論文の中で行った簡単な見積もりによると子を駆動することができますから、同様の現象が熱マグノン流の非相反応答は大変小さく、こちらも実験

伝導でも期待されます。これは電子が流れる金属系的観測は大変難しい挑戦となりそうです。なかなかでは物理的に自明であるように思われます。一方、

私一人の力では達成は難しい部分もあるかもしれま

電子が流れない絶縁体ではどうでしょうか。電流誘せんので、J-Physicsの皆様のご協力・アドバイスも起磁化の状況と同じように、磁気転移に伴い磁気構頂戴しながら、うまく研究活動していければ良いと造で結晶対称性を破る絶縁体物質は考えられます

思っています。これから２年間どうぞよろしくお願い（ジグザグ反強磁性体[3]、ハニカム反強磁性体[4]なします。

ど）。しかし絶縁体であるので、熱流を運ぶのはフォ
ノンかマグノンです。フォノンは磁化とは直接関係しないので、重要なのはマグノンでしょう。マグノンによる「熱流誘起磁化」が観測できるかというのが本研究の一つの課題です。しかしながら金属系での電流誘起磁化でも大変小さな効果ですから、それを絶[4] Y. Shiomi et al. Phys. Rev. B 96, 134425 (2017)[5] R. Takashima, Y. Shiomi, and Y. Motome, Phys. Rev. B 98, 020401(R) (2018)

XX

偶数ページ

公募班紹介

35

Ｃ０１：局所的な軌道混成に由来するトロイダル多極子がもたらす新奇マルチフェロイクスの開拓

局所的な軌道混成に由来する
トロイダル多極子がもたらす新奇マルチフェロイクスの開拓
速水賢

北海道大学 理学研究院

助教

自己紹介

研究紹介

北海道大学理学研究院の速水賢と申します。今年

本新学術領域研究の主題である “多極子” は、固度から新学術領域研究「J-Physics：多極子伝導系の体中での電子のミクロな自由度を表現し、多彩な物

物理」の公募研究でお世話になります。二年間、どう

性現象を理解する上での基礎的枠組みを与える、有ぞよろしくお願いいたします。出身地は兵庫県宝塚

用な概念です。特に物性物理学においては、1原子市です。平成22年に大阪大学基礎工学部を卒業し、上の異方的な電荷分布や電流分布を表すのに、電平成26年に東京大学大学院工学系研究科の求研究

気多極子や磁気多極子が用いられており、電子が強室で博士号を取得しました。その後、ロスアラモス

く局在化しているf電子系を中心にして研究が進めら

国立研究所のポスドクを経て、平成28年の2月かられてきました。一方で近年、こうした電気多極子や磁北海道大学理学研究院統計物理学研究室にて助教

気多極子に加えて、電気トロイダル多極子や磁気トを務めております。研究テーマは、多極子、遍歴磁

ロイダル多極子といった非従来型の多極子の定式化

性体、マルチフェロイクス、フラストレート磁性体なも明らかになりました (図1)[1]。本新学術領域の研どにおいてしばしば現れる、変わった(トロイダルや究会でもよく話題に上がるクラスター多極子、ハイブ

スキルミオンなどの)磁気構造やそれに伴う交差相

リッド多極子、遍歴多極子といったものは、これら4

関現象を理論的に開拓し、制御することです。一方

つの多極子が複数原子、混成軌道、波数空間においで、学部生の時に一生懸命勉強した超伝導の研究にて活性化しているものとして系統的に分類することは、まだ携わったことがなく、何かしてみたいなと考ができます[2]。こうした多極子自由度をミクロな立える今日この頃です。

場から系統的に基礎づけることにより、電気・磁気・

趣味はプロ野球観戦で、特に広島東洋カープの試

トロイダル自由度間に生じる特異なマルチフェロイク合はほぼ毎日のようにチェックしています。広島にゆス(交差相関)現象を開拓することが可能になると期かりがあるわけではなく、何故かは自分でもよくわか待しており、理論側から面白い提案ができればいい

りませんが、物心ついたときにはすでにファンでした

なと考えています。

ので、25年以上の付き合いになります(ちなみに家本研究課題では、その中でも電気トロイダル多極族は巨人ファンです)。こちらも熱い議論？ をして下子や磁気トロイダル多極子といった非従来型の多極さる方がいらっしゃいましたらぜひよろしくお願いい子に着目し、それらが促す電気(電流)磁気効果・電たします。

気歪み効果・磁気歪み効果・熱誘起磁化効果といった複数自由度間にまたがる交差相関現象を理論的[1] S. Hayami and H. Kusunose, J. Phys. Soc. Jpn. 87, 033709 (2018).
[2] S. Hayami, M. Yatsushiro, Y. Yanagi, and H. Kusunose, preprint (arXiv: 1806:01964), to be published in Phys. Rev. B

36

公募班紹介

に明らかにすることを目指します。電気トロイダル多極子や磁気トロイダル多極子と聞くと、かなりマニ
アックな状況が必要という印象を持つかもしれませんが、実際にはかなりの多くの状況でこうした自由度は活性化します。例えば、電気トロイダル単極子は、
カ イラ ル な 点 群(O, T, D4, C4, D2, C2, D6, C6, D3, C3,
C1)で活性化しますし、電気トロイダル四極子は、一部のジャイロトロピック点群(D4, D2d, C4, S4, D2, C2v,
C2, Cs, D6, C6, D3, C3, C1)の元で活性化します。また、
こういった格子構造において磁性が発現すると、多くの場合において磁気トロイダル多極子が活性となります。一方で、このようなトロイダル多極子が秩序化すると、多彩な交差相関現象が期待されます。電気トロイダル四極子の元での電流誘起磁化や磁気トロ

図 1 4つの多極子(電気、磁気、電気トロイダル、磁気トロイダル)の関係

イダル四極子の元でのスピン伝導などがその一例です。こうしたトロイダル自由度を有する微視的な模型に対する計算を行うことにより、トロイダル多極子秩序の発現に重要な要素は何かということを明らかにしていく予定です。
こうした理論的な解析を通して、トロイダル多極子
秩序が実現しうる候補物質の探索や、それらが示す新奇現象を検出するための実験的検証法を提案したいと考えています。最後になりましたが、様々な方々と議論や共同研究ができれば幸いです。ぜひお声をお掛けください。

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37

Ｃ０１：希土類キラル磁性体の圧力によって誘起された量子臨界現象とキラルソリトン格子相

キラル化合物YbNi3Ga9 の圧力誘起による量子臨界現象と磁気秩序相梅尾和則

広島大学 自然科学研究支援開発センター

大原

准教授

繁男

名古屋工業大学 大学院工学研究科
教授

自己紹介

ていただいた当時の研究室や学科の先生方に感謝

この度は新学術領域研究「J-Physics」の公募班にの言葉しかありません。

採択していただき，ありがとうございます。私は福岡

そうしているうちに，広島大学理学部の東広島市

県北九州市出身で，大学はその当時広島市内にあっへの移転，藤原先生のご退官があり，1995年に高畠た広島大学理学部物性学科です。卒業研究では，後敏郎教授が磁性体研究室に着任され，幸いにも，一の研究で活かされることになる交流法比熱測定を用緒に研究させていただけることとなりました。2006年

いた磁場中比熱測定に取り組みました。ちなみに，

から自然科学研究支援開発センターに異動になり，卒論で配属された研究室の1学年先輩に大原繁男さ

物性研究で必要不可欠な液体ヘリウムと液体窒素のんがいらっしゃいました。30年余りの時を経て，ま製造と供給をしています。このご時世で，今の若い先

た，大原先輩と一緒に共同研究をさせて頂けること

生方や博士課程の学生さんが，昔の私のような結果になるとは，何か不思議な縁のようなものを感じまがすぐに出ない研究を何年も続けるのはほとんど不す。その後，九州大学大学院総合理工学研究科修士

可能ですが，それでも，チャレンジングな研究テーマ

課程に進み，そこでCe系金属間化合物の高圧下のにも出来るだけ取り組める環境を作れるよう，寒剤や物性研究を修士論文のテーマにしたことから，高圧低温技術を通して支援したいと考えております。

下物性研究の虜となりました。

研究紹介

修士課程修了後に，広島大学理学部物性学科磁

私は，これまで，希土類元素を含む化合物の圧力性体研究室（藤原浩教授）の助手に幸いにも採用さ

誘起量子臨界現象を，主に電気抵抗・磁化・比熱とれました。その時，どうせなら誰もやったことがない

いったマクロ測定によって研究してきました。その中ことに挑戦しようと思い立ち，その当時（1990年頃）

でも特に，圧力下比熱測定には独自の方法を開発

ほとんど測定例のなかった「低温高圧下比熱測定」

し，現在,12 GPaまでの高圧力，0.3 Kまでの極低温，に取り組むことにしました。しかし，前例がない測定

9 Tまでの強磁場下で，比熱の絶対値測定が可能でゆえ，圧力セルから測定システムのすべてを自作しす [1]。この方法では，低温で比較的比熱の大きな重なげればならず，試行錯誤の繰り返しで，助手着任

い電子系化合物や，磁気秩序を示す物質だけでなから3年間は全く成果を出せず，恥ずかしながら1本

く，超伝導転移の比熱を精度よく測定したり[2]，カゴの論文も書けませんでした。今の大学では，そのよ状物質のラットリングのような特異な格子振動に起うな状況は許されず，下手をすると，解雇で路頭に因した比熱の圧力効果も測定可能です。

迷う羽目になるところですが，そのような状況を許し

38

公募班紹介

そのような測定方法を，最近，注目されているキラル化合物YbNi3Ga9 に適用して，研究を進めてきま

最近，我々は，YbNi3Ga9 の高圧下比熱測定から，した。このYbNi3Ga9 は同型構造のYbNi3Al9とともに，Pc 付近で電子比熱係数が1 J/K2molに達する重い電

近年，大原先生が純良単結晶を育成され，非常に興子状態が発現すること，Pc 以上で，磁場を三方晶のc

味深い物性を示すことが明らかとなりました。これら

軸に垂直に印加したときのみ，新たな磁場誘起磁気のYbNi3X9 (X=Al, Ga)の系の特徴を下記に挙げます。

秩序相が出現することを見出しました[8]。それらを(1) 量子臨界現象の研究の舞台

踏まえ本研究では下記の課題に取り組みます。

YbNi3Ga9 は，500 K程度の近藤温度をもつ価数揺(1) YbNi3Ga9 の温度‐圧力‐磁場相図上で，量子臨動系です。したがって，YbNi3Ga9 を加圧すると量子界終点を探索し，そこでの比熱，電気抵抗，磁化に臨界点を経て磁気秩序が誘起されると予想されまし

Ybの臨界価数揺らぎに起因した臨界現象が現れる

た。実際，Pc=9 GPa以上の圧力を印加すると磁気秩

かどうか調べます。また，キラルらせん磁気揺らぎに序が誘起されます [3]。また，Pc 以下の常磁性領域起因した新しい臨界現象が出現するかを明らかにしで，交流磁化率の磁場依存性に現れたメタ磁性的なます。

異常は，Ybの臨界価数揺らぎに起因すると議論され(2) Pc 以上での磁気秩序状態で，キラルらせん構造ています [4]。

やCSLが発現しているかどうかを，高圧下における磁(2) キラル構造に起因した特異な磁気秩序

気抵抗効果とホール効果の測定から明らかにします。

YbNi3X9 (X=Al, Ga)の結晶構造は，鏡映面と反転心

これらの研究を通して，空間反転対称性をもたない

をもたないキラルな構造です。この構造に起因して，構造をもつYb系金属間化合物の量子臨界現象やキラ

YbNi3Al9 はキラルらせん磁気構造を取り[5]，さらに，

ルソリトン格子発現のメカニズムについて有益な情

Niの一部をCuで置換すると，磁場中でキラルらせん

報を得ることで，C01班の研究に貢献したいと考えてが周期的に解けたキラルソリトン格子（CSL）と呼ばいます。また，低温高圧下比熱測定の共同研究や情れる特異な磁気秩序が発現します [6]。CSLはこれま報提供などを通じて，領域全体の研究に少しでもお役

で3d遷移金属を含む絶縁体で確認されていましたがに立てればと思いますので，お気軽にお声をおかけく[7]，希土類元素を含む金属間化合物では初めてで，ださい。2年間どうかよろしくお願いいたします。

その起源が注目され盛んに研究されています。

[1] K. Umeo, Rev. Sci. Instrum, 87 (2016) 063901.
[2] K. Umeo et al., J. Phys. Soc. Jpn., 78 (2009) 123602.
[3] K. Matsubayashi et al., Phys. Rev. Lett. 114 (2015) 086401.
[4] S. Watanabe, and K. Miyake, J. Phys. Cond. Mat. 24 (2012) 294208.
[5] S. Ohara et al., JPS Conf. Proc. 3 (2014) 017016.
[6] T. Matsumura et al., J. Phys. Soc. Jpn. 86 (2017) 124702.
[7] Y. Togawa et al., J. Phys. Soc. Jpn. 85 (2016) 112001.
[8] K. Umeo et al., Phys. Rev. B 98 (2018) 024420.

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39

Ｃ０１：Ｃｅジグザグ鎖構造を持つ新しい重い電子系化合物における電流誘起磁化現象の探索

Ｃｅジグザグ鎖構造を持つ新しい重い電子系
化合物における電流誘起磁化現象の探索
本山岳

島根大学 自然科学研究科

藤原

准教授

賢二

島根大学 自然科学研究科
教授

自己紹介

多極子伝導系の物理」の領域でいろいろな方と研究

出身は愛知県安城市、上り新幹線で名古屋駅を出できることを楽しみにしております。これからどうぞ

発して約10分突然田園風景の広がるところが私のよろしくお願いいたします。

育ったところとなります。農耕牛の逃亡事件が起こる
ような農村で、友人たちと壊れた古い農機具を分解研究紹介して遊んでいました。その頃の経験が少なからず今学生の時に聞いた「試料合成はいくつかの知られの研究に役立っているのではと思います。その後、ている元素から役に立つ物質を創生するという点で名古屋大学理学研究科のＭ研（紺谷研、佐藤研）で錬金術に似ていて、元素の組み合わせやその組成比学び、兵庫県立大学物質科学研究科（旧姫路工業大によって可能性は無限に･･･」や、また「結晶の周期学）の電子物性学講座（小田研、住山研）で10年研

性や対称性によって様々な興味深い量子現象が生み究した後に、現在の島根大学自然科学研究科（この出されるが、その結晶を自由に創造し･･･」といった

4月に総合理工学研究科から研究科名称が変更）に話を鵜呑みに試料合成に取り組んでいます。発見し異動しました。この間に身に着けてきた試料育成技

たその 物 質 が 超 伝 導 など興 味 深 い 量 子 現 象 のス

術と超低温技術が自分自身の最大の武器だと考えてテージとなれば、そしてそうならなくとも新しい物質います。松江に来て既に5年経ってしまいましたが、の発見は勲章だと思いがあり、時間を見つけては試

ようやく新しい化合物の発見にこぎつけ、またGM冷料合成を続けています。物質探索のいろいろな挑戦

凍機を改良した希釈冷凍機も0.2 Kに到達するようにをする度に先輩方の努力が広範囲にわたり行われてなりました。松江は日本酒が美味しいという地の利いたことを思い知らされるばかりで、Ce化合物にこにも恵まれており、時々研究会などが開催されます

だわった物質探索は現実には厳しいことを知りましと、面白い研究をされている様々な方にご足労いた

た。そん な 中で 偶 然 にで も見 つ かったCe3TiBi5 やだけ最新のお話を伺うことが出来ます。こういった充

U3TiBi9 は、まだまだ物質探索において宝が残ってい実した研究環境で島根大物性グループの方々と楽しることを示す希望だと思っています。

く研究しております。趣味はバスケットボールとス

本研究の中心課題となっているCe3TiBi5 はCeサイキーでした、過去形になっていたのですが息子の成トが１つしかなく、TiやBiを含めても４つのサイトし長のおかげで趣味スキーが復活し、ブーツや板の新かないシンプルな構造をしています（図1参照）。Bi

調に成功しつつあります。

の１つのサイトはTiを取り囲んで八面体を作り、面松江で見つけた新しい化合物を縁に「J-Physics:

40

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共有でジグザグに八面体鎖構造を作っています[1]。

そして、そのBiと同じ対称性のサイトでその少し外側

Ce3ZrBi5 やCeをLa, Pr, Nd, Smに置換した化合物のにCeが位置し、c軸に伸びる柱状の基本構造を形成作成に成功しています。単純な構造を持ち多くの同します。最外周に位置しているCeの最近接Ceは同一型化合物の存在するこの系において、電気磁気効果の柱状構造内にはなく、隣接する構造の中にありまの探索を行うこと、磁気構造を決定し詳細な議論をす。そしてCeはジグザグ鎖構造を作ります。まだ磁する基礎を整理していくこと、また電気磁気交差相

気構造は不明ですが、磁化率・比熱測定等から5.0 K

関を利用したホール素子による磁化測定などの測定

以下に反強磁性秩序があり磁気モーメントはジグザ技術を確立していくことを本研究課題で目指していグ鎖とおよそ平行方向に向いていると推測していまきます。

す。U3TiBi9も同様な柱状の基本構造を持っています

これまでのCe3TiBi5 の研究は、東大物性研の郷地[2]。しかし柱状構造の間に入るBiの増加によって柱先生、上床先生、島根大の藤原先生、西郡先生、武状 構 造 間 が 広 がり、Uの 最 近 接UがCe3TiBi5とは 異藤 先 生との 共 同、U3TiBi9 の 研 究 は、原 研 の 芳 賀 先なって同一構造内のUとなります。このためUの正三

生、兵庫県立大の山口先生、川崎先生（現原研）、住角形が交互に積層する構造となっています（図1参山先生との共同で行われてきたものです。研究計画照）。また磁気モーメントが面内に向いていると推測に挙げた磁気構造の決定は藤原先生および琉球大

していて、キラリティーが期待できる背景が整っていの阿曽先生、ホール素子による磁化測定は山口先生ます。

と協力して行っていく予定です。また、領域の先生方同型の315系化合物としていくつかのSb化合物が
報 告 さ れ て い て[3, 4]、実 際 にTiをZrに 置 換し たと広く協力して研究を進めて行くことを望んでいます
ので、よろしくお願いいたします。

Ce3TiBi5 : P63/mcm ( no. 193 ) Ga4Ti5-type[001]

Ce zig-zag chain

[010]
[100]

(b)

(a)
Ce 6g ( m2m )Ti 2b ( -3m )Bi 4d ( 32 )

[001]
[100]
[010]

Bi 6g ( m2m )

[100]

[010]

nearest Ce-Ce[001]

U3TiBi9 : P63/m ( no. 176 )[001]

staggered stacking of U triangles

[010]

[100]

(d)

(c)
U

6h ( m )Ti 2b ( -3 )Bi 6h ( m )
[001]
[100]
[010]

Bi 12i ( 1 )

[010]

[100]

[001]

nearest U-U

図1 (a), (c) Ce3TiBi5 およびU3TiBi9 の結晶構造および原子サイト。(b), (d) 上面図およびCeジグザグ鎖構造とU正三角形が交互に積層した柱状構造を抜き出すために元素を選択して描画した結晶構造。

[1] G. Motoyama, et. al., Physica B. 536 (2018) 142-144.
[2] G. Motoyama, et. al., Progress in Nuclear Science and Technology, in press.
[3] S. H. Devon Moore et. al., Chem. Mater., 14 (2002) 4867-4873.
[4] A. V. Tkachuk et. al., J. Alloy and Comp. 418. (2006) 39-44.

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41

Ｃ０１：電流と格子回転・歪みによる複合共役場を用いた拡張多極子検出の試み

電流と格子回転・歪みによる複合共役場を用いた拡張多極子検出の試み
柳澤達也

北海道大学大学院理学研究院

大串

准教授

研也

東北大学大学院理学研究科
教授【奇パリティ多極子をいかにして観測するか？】絶縁相におけるマルチフェロイクスの物理を金属相に応用し、更に発展させた新しい理論が次々と提案されているが [1, 2]、今のところ金属相に関する研究
では理論研究が先行している感があり、拡張多極子
を実験的に観測したという報告はまだ数えるほどしかない。[3, 4]
本研究の眼目は固体物性研究の分野で実績のある超音波の手法を発展させ、磁場や電流（電場）や

図１

横波超音波が結晶中に誘起する歪み場と回転場

一軸圧力を印加しながら精密音速測定を行い、高次の奇パリティ多極子を弾性応答として観測する新た場 (階数1)」を同時に誘起することができるため（図な手法を開発することである。超音波を用いる利点

１）、うまく時空対称性を結びつける付加的な外場をの一つに、絶縁体・金属にかかわらずバルク単結晶

用意することで、それらの「隠れた多極子」を浮き彫の試料中を伝搬し、電気多極子を敏感かつ分光学的りにできる可能性がある。

に捉えることができるという特徴がある。また、超音波が結晶中に誘起する歪み場は、異なる時空対称性

42【複合場で時空パリティを制御する】

を持つ磁場や電流（電場）の外場とも相性が良い。

本 研 究 で は そ れらを 検 証 する対 象 物 質としてそこで私は「異なる２つ以上の外場を組み合わせた

BaMn2As2 およびそのKドープ系におけるMnサイト『複合場』を超音波と組み合わせることにより、通常のG型反強磁性秩序相に着目する。この物質のMnの磁化測定等では検出不可能な対称性の多極子応

サイトは反転対称を持たないため、高次の奇パリ答を捉えることができるのではないか？」という着想

ティ多極子の観点からこの磁気秩序を再解釈すると、を元に本研究を始めた。具体例を挙げると、正方晶

B1u 対称性の「ハイブリッド型磁気十六極子秩序」と系点群D4h におけるB1u 対称性のカイラリティの自由

して一般化できる。その秩序状態にc軸方向の電流度や、A2g 対称性の回転モードは、磁場と共役でないを印加すると、ab面内の自発歪みε x y が誘起されるため磁気双極子を観る通常の磁気測定には応答し「磁気的圧電効果」が理論提案されている[5]。反対

ない。一方、横波超音波は結晶内にB1g 対称性を持

称スピン-軌道相互作用に起因する、このような交差

つ「歪み場 (階数2)」とA2g 対称性を持つ「格子回転相関をより一般化し、活性となる多極子を群論に基

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対称性(P)のパリティによる選択則から許される応答テンソル（多極子）を比較している。実際には更に表1 入力する外場（複合場）と出力される（観測に用いる）物理量、それらに応答する多極子とのトライアド。それぞれの時間(T)・空間(P)反転対称に関するパリティ (偶:+, 奇:-)と階数(rank)。

点群対称性に基づく選択則が加わり、測定にかかるかどうかが決まる。誌面が限られている為、本稿では更に表１の右端に示した注釈部分のみに着目し、それぞれの簡単な解説を以下に箇条書きする。
＊1 磁化測定(階数1)では応答する多極子の階数が足りない場合でも、入力場・出力場として歪み（階数2）を駆使すれば、高次多極子の応答を観測できるかもしれない。
＊2 BaMn2As2 の磁気十六極子秩序による磁気圧電（ピエゾ）効果[5]は、この行に対応。
＊3 UNi4Bの強トロイダル秩序に伴う電流誘起磁化の観測[4]は、この行に対応。
（電場と電流を等価に扱っている。）＊4 磁場と電流の複合場は階数0〜2に応じて、単極子型(H・J )、双極子型(H×J )、四極子型(HiJ j+J iHi)がある。これらは電場と同じ時空パリティを持つため、原理的に金属相では歪みを通して、電気トロイダルを観測することができる。

【まとめと自己紹介】
この度、表題の公募研究を採択いただきましたので二年間宜しくおねがいします。私は雪国越後の上越市に生まれ、地元の新潟大学で超音波計測技術と群論を教わり、修了後は陽光降り注ぐ米国西海岸で試づいて分類した論文が報告されている。[1, 2] それら

料合成とクラフトビール醸造の修行を積んだ後、試の論文を参考にし、入力場および出力場、それらとされる北の大地に移住して約十年になります。私の線形応答の範疇で応答する多極子との三者関係を表

座右の銘はヘイケ・カマリンオンネス先生の言葉[6]

１ に纏 め た。ここで は、実 験 に用 いる外 場として、「計測を通じて認識する ( “door meten tot weten” )」「磁 場H」、「歪 み 場（応 力 場）σ」、「電 流J」、「電 場です。実験屋として候補物質を片端から測定し、上記

E」、およびそれらの複合場を想定し、物理量としての理論を検証したい、と思っております。本稿にて超は 類 推し易 い「磁 化」と「歪 み・格 子 回 転 場（超 音

音波計測に多少なりとも興味を持たれた方がいらっ波）」のみに限定し、時間反転対称性(T)と空間反転

しゃいましたら、ぜひお声がけください。

[1] S. Hayami et al., Phys. Rev. B 98, 165110 (2018).
[2] H. Watanabe and Y. Yanase, arXiv:1805.10828.
[3] T. Furukawa et al., Nat. Commun. 8, 954 (2017).

[4] H. Saito et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 033702 (2018).
[5] H. Watanabe and Y. Yanase, Phys. Rev. B 96, 064432 (2017).
[6] ʻThe art of measurement ʼ , Nature Physics 12, 1 (2016).

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Ｃ０１：核磁気共鳴によるスピン軌道結合系における新奇な秩序の探索

核磁気共鳴によるスピン軌道結合系および局在多極子系における新奇な秩序の探索
瀧川仁

東京大学物性研究所

廣井

教授

善二

晃

東京大学物性研究所

この度はJ-Physicsの公募研究に採択していただに、反転対称性が回復する臨界圧力近傍で超伝導転き有難うございます。本領域のねらいは、これまで主移温度が増大することが発見されました［2］。またとして局在ｆ電子系を対象としてきた多極子の研究

理論的には、スピン軌道結合の強い金属においてを、遍歴５ｆ電子系やスピン軌道結合の強い５ｄ伝は、電子系の相互作用によって反転対称性が自発的導系に拡張して、より多彩な現象を探索するとともに破れ、スピン分裂したフェルミ面やパリティの揺らに、複数サイトにおよぶクラスター多極子のような新ぎによる超伝導が出現する可能性が指摘されました

概念を通じて物理を深めることだと理解しています。

［3］。

また研究会などの機会を通じて、そのような活動がこのような最近の進展を背景に、本研究では高圧

これまで着実に進展しているという印象を持ちまし下を含む環境下でReおよびCdサイトのNMR実験をた。そこで、私もこれからの2年間、スピン軌道結合

行い、電子系の秩序パラメータやその揺らぎの性質の強い５ｄ遷移金属酸化物と、比較的局在性の強いを明らかにしたいと考えています。とは言ってもNMR

f電子化合物の両面から研究を進めたいと考えていは実空間の局所プローブなので、運動量空間におけます。

るスピン分裂が直接観測できるわけではありませ

前 者 に つ い て は、ま ず パ イ ロ ク ロ ア 酸 化 物

ん。実のところ、NMRで何が見えるのかまだよく分か

Cd2Re2O7 を対象とします。この物質は2001年にパイらないのですが、両サイトの内部磁場や緩和率を比

ロクロア酸化物では初めての超伝導体であることが較することにより、秩序に伴う局所的な磁化密度の報告されましたが、200K及び110Kにおいて2段の変化やその揺らぎが検出できるのではないか、と考

構造相転移を示し、低温の二つの相ではいずれも反えています。

転対称性が消失していることが知られています［1］。

局在ｆ電子系に関しては、まず籠状Pr化合物系

その後、構造相転移と超伝導の関連について実験・

PrT2Al20（T=Ti, V）を対象とします。この系では、ダイ理論の両面から進展がありました。まず、合成法のヤモンド格子上に位置するPrが非磁性2重項の結晶改良によって各段に質が向上した結晶を用いた実験

場基底状態を持ち、磁気双極子の秩序が起きないのによって、高圧下で構造相転移が抑制されるとともで、四極子や八極子などの高次多極子の物理を研究[1] Z. Hiroi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 024702 (2018).
[2] T. C. Kobayashi, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 80, 023715 (2011).
[3] Liang Fu, Phys. Rev. Lett. 115, 026401 (2015)[4] T. Onumaru and H. Kusunose, J. Phys. Soc. Jpn. 85, 082002 (2016).

44

武田

東京大学物性研究所

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する格好の舞台となっています［4］。これまで私のが、実 は 大 学 院 で 研 究 を 始 め たときの テ ー マ が研究室でもPrTi2Al20 の強四極子秩序についてアルミ

SmB6 やCeB6 などのｆ電 子 系 化 合 物 でし た。特 にサイトのNMRによって、対称性の破れの微視的な検

CeB6 の反強四極子相において、磁場によって誘起さ証や磁場ー温度相図の決定などを進めてきました

れる磁気双極子の反強磁性構造をNMRスペクトル［5］。PrTi2Al20 は常圧ではf電子の局在性が強く、伝の解析によって決定し、学位論文にまとめたのです

導電子との混成による異常はあまり顕著にあらわれが、これがほぼ同時に行われた中性子回折の実験にません。今後は、より強いf-c混成に起因する現象によって否定されてしまったために、NMRの結果が何注目したいと考えています。

を意味するのかが謎となっていました。それから15

その一つは、高圧下のPrTi2Al20 の物性です。圧力年後、酒井・椎名・斯波・Thalmeierの理論によって印加によって四極子秩序相が徐々に抑制され、電気この問題が解決され、NMRで見ていたものが磁場に抵抗が非フェルミ液体的な振る舞いを示すと同時

よって誘起された磁気八極子であることが分かったに、超伝導転移温度が増大することが知られていま時には、大変感動すると同時に、「隠れた秩序」の検す。もう一つはV系における実験です。PrV2Al20 はTi

出に対するNMRの威力を改めて認識しました。

系に比べてｆ電子と伝導電子の混成が強く、四極子

この公募研究では、局在多極子とスピン軌道結合

近藤効果を示唆する異常が報告されています。また金属の両者に対して、基礎に戻ってNMRから何が分温度の低下とともに2段の逐次相転移を示し、そのうかるのか、その可能性を極めたいと思っています。

ちの一つは磁気八極子の反強秩序に対応するので昨年度まで5年間にわたり研究所長を務めていたたはないか、という理論予想もあります。時間反転対めに少し鈍ってしまったかもしれない研究の勘を少称性を破る磁気八極子秩序があれば、自発的な内部しでも早く取り戻して、皆様と活発な議論ができるこ

磁場を検出できるNMRは特に有力なプローブとなりとを楽しみにしています。

ます。また、これまでの局在多極子に関する実験は静的な秩序状態を特定するものがほとんどでしたが、本研究では核磁気緩和率の測定によって、多極子の揺らぎの検証に挑戦したいと思っています。
私は、これまでの研究生活を通してNMRを用いた様々な強相関電子系や量子スピン系の研究を行ってきました。対象となる物質も多岐にわたっています[5] T. Taniguchi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 85, 113703 (2016).

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45

Ｄ０１：幾何学的フラストレート系イリジウム酸化物における新奇物性の研究

幾何学的フラストレート系
イリジウム酸化物における新奇物性の研究
松平和之

九州工業大学 大学院工学研究院

教授

ここ10年ほどで，5d 遷移金属酸化物の実験的およで置換するホールドープにより金属絶縁体転移が抑び理論的研究が進展し，5d 電子系の物性の理解に制され消失することを見出しています。その金属絶はスピン軌道相互作用の役割が重要であることが縁体転移が消失する近傍の金属状態において，異判ってきました。特に Ir4+ (5d5)を含むイリジウム酸

常な電気抵抗の温度依存性（T 1.2）が現れることが化物は有効全角運動量 Jeﬀ = 1/2 の半分詰まった幅

解ってきました。しかし，これらは多結晶での実験結の狭いバンドによる強相関電子系で理解されること果であり，Ndの局在スピンからの寄与（抵抗極小がが明らかになっています[1]。この公募研究は，幾何出現する）等もあり，詳細な議論のためには純良単学的にフラストレートした格子を有するイリジウム酸

結晶試料の育成が必要です。パイロクロア型イリジ化物に関する研究で，2つのテーマ，(A)【パイロクロ

ウム酸化物の単結晶は東大物性研の中辻らが発見

アNd2Ir2O7 における磁気八極子秩序による量子臨界

したKFフラックス法により育成されます[5]が，組成現象】，(B)【1次元鎖三角格子系Ca5Ir3O12 における非の制御が難しいという問題があります。このような状線形伝導と105 Kの相転移の機構解明】を対象とし況のもと，精密にホールドープされた試料を育成すます。本公募研究は，以下に示すような研究体制とるために，新たな取り組みとして雰囲気制御下でのなっています。

結晶育成にアプローチします。現在，電気炉を立ち上げ中であり，準備が整い次第，結晶育成を行う予定です。
次に，テーマ(B)【1次元鎖三角格子系Ca5Ir3O12 における非線形伝導と105 Kの相転移の機構解明】について紹介します。図1に結晶構造を示します。結晶
構 造 は 空 間 反 転 対 称 性 の な い 六 方 晶（P-62m，No.189）であり，c軸方向にIrO6 が辺共有した1次元鎖をなし，c面内ではIrの部分格子が三角格子をなしています[6]。Irの平均価数は+4.67でIr4+とIr5+ が1：

まず，テーマ(A)【パイロクロアNd2Ir2O7 における2で存在することになり，電荷（価数）のフラストレー

磁気八極子秩序による量子臨界現象】について紹介

ションが内在しています。電気伝導性は0.2 eV程度

します。Nd2Ir2O7 は33 Kで金属絶縁体転移を示します[2]。この金属絶縁体転移はIrの反強磁性秩序を伴い，その磁気構造はIrのall-in all-out構造です[3,4]。
このall-in all-out構造は拡張多極子としてみると，磁気八極子秩序となっています。我々は，Nd3+ をCa2+

46

公募班紹介

図 1. Ca5Ir3O12 の (a) 結晶構造と (b) c 面内の構造 [7]の小さなバンドギャップを持った半導体であり，7.5

最後に自己紹介をします。私は札幌で生まれ育ち，

Kで反強磁性秩序を示します[7]。また，105 Kで二次北大理物の極低温研究室（現，Jマテリアル強相関物

相転移を示しますが，粉末X線および中性子回折に性研究室）で，榊原先生（現，東大物性研）にご指よる構造解析では，構造変化が観測されず[6]，その導 頂き，重 い 電 子 系CeRu2Si2 のメタ磁 性 に関 する

相転移機構は15年ほど未解明です。その解明が目標

テーマで学位[博士（理学）]を取得しました。そのの1つです。また，2016年春に単結晶試料の育成に後，1999年5月に北大理化学の無機化学研究室に助成功し，輸送特性を調べたところ，偶々，非線形伝導

手として着任し，酸化物の合成手法を学びました。

を示すことを見出しました。電流印可による試料の着任の際に日夏先生から，「この中から面白いことが自己発熱の効果を考慮して，本質的に非線形伝導を見つかるから調べてください。」とパイロクロアのレ示すことを確認しました（図2）[7]。非線形伝導はビュー論文[8]を渡されました。これがパイロクロア

SDW，CDWや電荷秩序状態などにおいてしばしばとの出会いです。当初は希土類のf 電子の磁性に着見出されています。しかし，今回の発見は無秩序状

目し，極低温研究室の希釈冷凍機を借用し，AC磁化態において非線形伝導が現れるということが新しいの測定から当時発見されたばかりのスピンアイスのと考えています。その起源には電荷のフラストレー

極低温ダイナミクスを明らかにしました。2001年4月

ションが関係していると推測しており，その解明がもに 九 工 大 に 助 手として着 任し，スピンアイス物 質

う一つの目標です。

Dy2Ti2O7 の単結晶育成を東大物性研の廣井先生と行いました。これがカゴメアイスおよび磁場誘起液相気相相転移の発見，磁気モノポール対励起の観測につながりました。また，学位取得後から室蘭工大の城谷先生，関根さんと充填スクッテルダイトの研究を開始し，2003-2007年度の"スクッテルダイト"特定領域研究の計画班（城谷・関根班）分担者として参加しました。また2007-2011年度の"フラストレート系"特定領域研究の計画班（前川班）分担者として参加しました。本文で紹介したパイロクロア型イリジウ
ムの金属絶縁体転移は，"フラストレート系"特定領域の開始直前に発見しました。最近は，f 電子系とフラストレーションの視点を持ちつつ，5d 電子系の研究を進めています。"J-Physics"にてf 電子とd 電子の

図 2. Ca5Ir3O12 の c 軸方向の電場−電流密度特性 [7]分野融合に微力ながら貢献できればと考えています。宜しくお願い申し上げます。

[1] B. J. Kim et al., Phys. Rev. Lett. 101, 076402 (2008).
[2] K. Matsuhira et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76, 043706 (2007); J. Phys. Soc. Jpn. 80, 094701 (2011).
[3] K. Tomiyasu et al., J. Phys. Soc. Jpn. 81, 034709 (2012).
[4] H. Guo et al., Phys Rev. B 88, 060411(R) (2013).
[5] J.N. Millican et al., Mater. Res. Bull. 42, 928 (2007).
[6] M. Wakeshima et al., Solid State Commun. 125, 311 (2003).
[7] K. Matsuhira et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 013703 (2018).
[8] M. A. Subramanian et al., Prog. Solid State Chem. 15, 55 (1983).

公募班紹介

47

Ｄ０１：遍歴反強磁性物質BaMn2Pn2 における電気磁気効果

遍歴反強磁性物質
BaMn2Pn2 における電気磁気谷垣勝己

東北大学 材料科学研究所/理学研究科物理教授

Khuong K. Huynh

小笠原

東北大学
材料科学研究所

東北大学
理学研究科物理拓磨

電子の有する磁気と電荷は物性の重要な要素であうな重要な例として，反強磁性相互作用を基本とする。磁気と電荷という二つの物理量は，スピン軌道

る遍歴反強磁性金属（CuMnAs）の研究に注目が集相互作用（ζSO）を介して強く結びついている。物理

まっている。この物質では，電流を流す事により電流量として，通常は，電場の応答である電流と磁場のと反強磁性の相互作用により分極電流が創出され，応答である磁気が相互に結びつく効果は，電気磁気静的な電子スピン配列を磁気トルクにより変化させ(ME)効果と呼ばれる。ME効果の延長として，最近強る事ができる興味ある物性が報告されている。

誘電・強磁性・強弾性が相互に結びつく効果が注目

本研究の目的は，反強磁性遍歴電子系物質においされ，マルチフェロイクスとして研究されている。こて，空 間 反 転 対 称 性（Space Inversion Symmetry：のような状況は，より広義の立場で，多極子という概SI）と 時 間 反 転 対 称 性（Time Reversal Symmetry:

念で理解する試みが続けられている。静的なME現TR）が同時に破れている（空間パリティ -時間対称性

象（Static ME）の発現には，物質の空間反転対称性

PT= SI×TR保存）物質群において，新奇な動的電気の破れが重要である。一方，電子が局在性極限から磁気効果（Kinetic Electromagnetic Eﬀect: KME）を

遍 歴 性 極 限 に 移 行 する際 の 動 的ME効 果 (Kinetic

探求する事である。その対象物質としては，Mn2Pn2ME)に関しては，殆ど理解されていない。最近そのよ(Pn：As, Sb, Bi：図1)に着目して研究を進める。この物質はPT（= SI×TR）対称性が保存されていて，Mnが構成する正方形の伝導面内と垂直な方向に磁気モーメントが配向する反強磁性が基底状態である
が，同時に金属相が存在するユニークな物質である。
本研究グループでは，この物質群に対して磁気輸送特性を系統的に研究して，特異な巨大負性磁気抵抗

図１．遍歴反強磁性物質 BaMn2As2 と BaFe2As2 の構造とスピン
配列

48

公募班紹介

図 2. Mn2Pn2(Pn：As, Sb, Bi) の磁気抵抗 (MR) と磁場 (B) 下の抵抗の温度依存性（GNMR）と巨大正磁気抵抗(GPMR)の両方が電子系と正孔系バンドに存在する事を新しく見いだした（図2）。これまでの研究で，Mn2Pn2 系物質は，1．巨図 3．観測される巨大磁気抵抗の新奇な角度依存性と磁場 - 電場
方向の相関

大 負 性 磁 気 抵 抗（GNMR），2．磁 場（B）誘 起 金 属化，３．従来の物質では観測されていないユニーク

研究発展にとって重要であると考えている。本研究

なMR対称性，を示す知見を得ている。観測された領域には，強相関系や重い電子系に関係するd , f 電

GNMRおよびGPMRは，Pn元素のスピン軌道相互作子系物質の研究者が多く集結している。また本研究用（ζSO）/pd軌道混成状態と密接に関係する事が推

領域の理論研究者も多い。私たちのグループの研究測される。

提案は，遍歴反強磁性物質の電気磁気効果という未

現在，BaMn2Pn2（Pn: As, Sb, Bi）物質群を系統的に開拓の物性分野に関する研究であり，当該領域の研研究する事により，GNMRがPn元素の種類と系統的究と関係して今後発展していく事を期待している。

な 相 関を示 す 事を確 認 するに 至った。すな わち，[研究者紹介]BaMn2Pn2（Pn: As, Sb, Bi）のGNMRは，ス ピン 軌 道

本公募研究代表者である谷垣は，東北大学材料科

相互作用（ζSO）が大きくなる順に顕著になる傾向を学研究所に所属し，電子材料研究領域のPrincipal示す。更に，本物質系で観測される，GNMRの磁場

Investigator (PI)である。また，同時に理学研究科物（B）の角度依存性を検討したところ，図３に示すよ理学専攻の教授を併任している。趣味は，さまざま

うに磁場が2次元伝導面内にある場合にその方向にな 形 態 のスポ ーツと骨 董 品 収 集である。研 究 は，よらず最大で，2次元導電面に垂直な場合には殆ど

III-IV属軽元素系物質とd 軌道元素から構成される物

観測されなくなる顕著な異方性がある事がわかっ

質群を中心として，広く新奇な伝導，磁性，超伝導おた。BnMn2Pn2 において観測された興味ある巨大負よび光現象などに興味を持って研究を進めている。

性磁気抵抗は，これまで報告されていない対称性を

Huynhは，ベトナム国出身の若手研究者で，東北大示す初めての実験結果である。

学材料科学研究所の助手である。d 元素系物質の本新学術領域研究の観点からは，多極子を基礎概念

ディラック/ワイル金属状態に強い興味を有して研究として，物質の電気的および磁気的物性を広義の立を進める研究者である。小笠原は，博士課程後期に場から理解する事を意図する研究である。本研究進学予定の学生であり，バンド状態理論計算を併用

は，遍歴反強磁性物質の電気磁気効果という未開拓

して，研究を進める事ができる。将来に職業として研の物性分野に関する研究であり，当該新学術領域の究者をめざす学生である。

[1] K. K. Huynh, Y. Tanabe, and K. Tanigaki, Phys. Rev. Lett. 106, 217004 (2011).
[2] K. K. Huynh, Y. Tanabe, T. Urata, H. Oguro, S. Heguri, K. Watanabe, and K. Tanigaki, Phys. Rev. B 90, 144516 (2014).
[3] K. K. Huynh, Y. Tanabe, T. Urata, S. Heguri, T. Kida, M. Hagiwara, and K. Tanigaki, New J.Phys. 16, 093062 (2014).

公募班紹介

49

研究交流のすすめ

強磁場研の歩き方: NMR編
徳永

陽 ／ 酒井

日本原子力研究開発機構

宏典
先端基礎研究センター

磁気共鳴 (NMR)には磁場が不可欠であり、信号強度

ブリッド型磁石の計画があり、実際に建設も進められは磁場が強いほど大きくなる。従って、強磁場下で面てきたが、諸事情により未だ完成を見ない。一方、電白い現象があれば、NMR研究者にとっては一石二鳥と磁石の方は線材の改良等により最高磁場が年々上昇なる。我々はここ数年、強い磁場を求めてフランスとし、昨年には37 Tに到達している。施設のより詳細な

米国の施設を利用してきた。本稿ではそれらの施設情報が本ニュースレター第５号のIlya Sheikin氏の記について、実験設備や課題申請の方法、宿や食事、事にある。

エクスカーション等について紹介したい。NMR実験に利用申請：現在、欧州では4つ強磁場施設がEuropean

関する話題が中心となるが、基本的な情報はどの実

Magnetic Field Laboratory (EMFL)という横断ネット

験でも同じである。今後、強磁場実験を考えているワークを形成し、実験の申請もこのEMFLのwebペー

方に、本稿が少なからずお役に立てば幸いである。

ジで一括して受け付けている。5月と11月の年2回
Proposalの締め切りがあり、審査委員会でA,B,Cにラ

1. LNCMI-Grenoble (フランス)
グルノーブルはフランス東南部に位置し、山に囲ま

50

ンク分けされた後、それに応じた優先順位とマシンタイムが割り当てられる。A評価であれば、通常7日間れた風光明媚な都市である。フランスではパリに次(8時間/日)のマシンタイムが与えられる。

ぐ学術研究都市であり、国際会議や、放射光、中性子

アクセス：最寄りの空港はリヨン・サン＝テグジュペ

実験等で訪れたことがある方も多いと思う。フランス

リ国際空港。日本からは直行便がないのでドイツや国立強磁場研究所グルノーブル(LNCMI-Grenoble)

ベルギーなどを経由する。空港からはシャトルバス

は、その市内の北東部、CEAやILLなどの研究機関がを利用して約1時間。ジュネーブ空港の利用も可能

集中する地区の一角にある。アルプスを源流とするである(バスで2時間半)。国鉄駅や市内中心から研

２つの河川に挟まれ、電磁石の冷却にもこの川の水究所まではトラムで15分程度。

が 利 用されている。研 究 所 は1971年 に設 立され、宿泊・食事等：研究所の建物内にユーザー用の宿泊

1980年に量子ホール効果が発見された。

部屋が用意されている。強磁場実験は電気代の安い

設備概要：水冷式の電磁石が複数台設置されていナイトシフト(深夜から朝までの実験のこと)になるこる。NMR実験で利用するのは、主にM9 (36T/34mm)とが多いので、研究所内に泊まるメリットは大きい。

[(最高磁場/ボーア径)]もしくはM10 (31T/50mm)と市内からのアクセスが良く食料の買い出しや息抜きも呼ばれる電磁石で、4He VTIや希釈冷凍機と組み合わ容易である。カフェテリアのランチは充実している。

せて、300Kから20mKまでの温度領域で測定が可能

エクスカーション：半日時間があれば、バスティーユ城である。両マグネットとも強磁場電磁石としては比較

砦跡に登るのが定番コース。市街地とアルプスの山並的高い磁場の安定性と均一性をもつ。じつは著者(徳みが見渡せる。ロープウェイもしくは徒歩で30〜40分。

永)がポスドクをしていた15年以上前から、45Tハイ

夜景も美しい。もし一日余裕があればぜひ湖畔の古研 究 交 流のすすめ

LNCMI-Grenobleの一般公開日の受付の様子
毎年、多くの子供連れで賑わう

秋のアヌシー湖都アヌシーへ。美しい湖と対岸に広がるアルプスの眺部へ到着(約30分)。そこから地下鉄を利用して約15望が楽しめる。鉄道もしくはバスで1時間40分。

分で研究所へ到着する。

その他：NMR実験に限れば、グルノーブルを利用する

宿泊・食事等：研究所に隣接するINSA 国立科学研

最大のメリットは、現地に非常に強力なNMRグループ

究所の宿泊施設が利用できる。だだしキャンパスがが存在することかもしれない。実験に際して様々な広大で、飲食店も少ないので、食料の調達には少し協力と助言がもらえる。トラブルへの対応も早い。

苦労する。市内にホテルを取っても良い。
エクスカーション：比較的大きな街なので、地下鉄に

2. LNCMI-Toulouse (フランス)

乗り市内の中心部に行けば何でもある。ガロンヌ川のトゥールーズはフランス西南部に位置し、エアバス

河畔やレンガ造りの旧市街を歩くだけでも楽しい。豆社の本拠地としても知られている。ピレネーを源流とと肉を煮込んだ「カスレ」が名物。また空港近くの航するガロンヌ川が市内を流れ、レンガ造りの美しい

空博物館には、コンコルドの実機が展示されている。

街並みから「バラ色の都市」とも呼ばれる。フランス

その他：現在、欧州ではトゥールーズとドレスデンの国立強磁場研究所トゥールーズ(LNCMI-Toulouse)

2つの強磁場研でパルス強磁場実験が可能である。

は市内南部、緑の広がるトゥールーズ大学のキャン

本稿ではこのうちトゥールーズの施設のみ紹介した。

パスの隣にあり、すぐ脇をミディ運河が流れる。この

パルス強磁場下のNMR技術はまだ発展途上であり、運河はそれほど川幅はないが、実は地中海と大西洋

多くの信号の積算を要する測定や、緩和時間の測定

を結ぶ大運河の一部で、古くはワインなどを運ぶ物は難しい。テーマの選択が重要となる。

流の大動脈であった。世界遺産に登録されている。
設備概要：パルス強磁場を主とし、最大磁場は約3. NHMFL- Tallahassee (米国)

100 T。NMR実験はボーア径の若干大きい(28mm)

タラハシーは、フロリダ州の州都であり、フロリダ

磁石を利用するので、最大磁場は60Tとなる。磁石

半島の西、メキシコ湾岸から少し離れた内陸にある。

の冷却速度が比較的早く、最大磁場付近でも約40分

亜熱帯気候で、夏は蒸し暑いが、冬は比較的温暖で間隔でパルス磁場を印加できる。現在1.5Kまでの過ごしやすい。フロリダ州では春から夏にかけてハ

NMR実験が可能となっている。

リケーンが発生し、しばしば各所で大きな被害がみ

利用申請：EMFLのwebページより一括して申し込られるが、ここタラハシーで被害は稀だという。ここ

む。審査委員会の評価と実験の性質を考慮して、利に はフロリダ 州 立 大 学 (FSU)、フロリダA&M大 学

用可能な最大のパルス数が決められる。

(FAMU)、タラハシーコミュニティー大学などがあっ

アクセス：市内にトゥールーズ・ブラニャック空港がて、とにかく学生が多い。タラハシーにある国立強磁ある。日本からの直行便がないので乗り継ぎとなる。

場研究所(NHMFL)はFSUによって運営されていて、空港からはトラムもしくはバスを利用し市内の中心

定常強磁場供用、固体物理、生体・化学NMRなどの研 究 交 流のすすめ

51

ガロンヌ川の河畔

52

Cell-14から、偶数Cellをのぞむ
奇数Cellは裏側研究が行われており、市民からは親しみを込めて

申請前に、現地スタッフと連絡を密にとって研究計「Maglab」と呼ばれている。NHMFLには他に、フロ画を作成することが求められる。特にNMRでは、信リダ州ゲインズビルのフロリダ大学(UF)の生体・化号が出ないとどうにもならないので、現地のスペクト

学NMRおよび超極低温実験施設と、ニューメキシコ

ロメーターとプローブを使って実際に信号が出るこ

州ロスアラモス国立研究所(LANL)のパルス強磁場とを確認するなど、十分な準備検討が必要である。

施設とが含まれるが、ここでは紹介しない。

こうした準備実験データは、審査委員会でのアピー

設備概要：45 Tまでの定常磁場での実験が可能。現

ルに有効である。

在も定常磁場では世界最高である。外側に11.5 Tの超アクセス：郊外にタラハシー地域空港がある。日本か伝導磁石、内側に33.5 Tのビッター型電磁石を配置しらの直行便がないので通常ダラスかアトランタで乗た ハ イ ブ リッド 磁 石 で、通 称Cell-15と 呼 ば れ る

り継ぎとなる。空港から研究所へは、車で10分程度。

(NHMFLのマグネットは、コンクリート厚壁で仕切られいつも訪問者にとって問題となるのは、「足」。公共た周囲に配置されているため、「細胞」Cellに例えられ交通機関が十分ではないので、レンタカーが必須とている)。Cell-15で のNMR実 験で は 通 常 の 4He-VTI、なる。タクシー、Uber利用も可能であるが、実験中

3

Heクライオスタットが利用可能で、約500 mKまで冷は、早朝深夜に研究所を往復する必要があるので、やすことができる。他に、NMR可能な高均一マグネッ

レンタカーに分がある。市内への移動にも車は必須

トとして、Cell-14の連結(シリーズ)ハイブリッド36 Tがである。

最近供用開始された。同じ電流を超伝導磁石とビッ

宿泊・食事等：かつてはユーザ用の宿泊部屋が用

ター型電磁石に使うため、電力消費はCell-15に比べ意されていたが、現在は自分で民間の宿泊場所を確て低いが、45 Tまで2分で到達するCell-15に比べて、保しなくては ならな い。一 部 市 内 の ホ テルで は、

励磁スピードは格段に遅い(約30分)。また、試料が十Maglab価格が利用でき、NHMFLのホームページに分小さければ、Cell-8での通常ビッター型電磁石35 T

情報が公開されている。ただ最近の物価上昇と円安もNMR可能である。かつてCell-2にあったNMR専用高の影響で、格安ホテルというのはほとんどなく、１泊均一ビッター型磁石30.5 Tが最近使えなくなったのは

平均80〜150ドルかかってしまう。一方、民泊Airbnb

残念なニュースではあるが、超伝導磁石32 Tが近い将で快適かつ格安という物件があるらしく、米国や欧来供用開始になるとのことで期待している(超伝導磁州ユーザーではこちらを利用する方がメジャーなよ

石では24時間励磁可能となる)。

うだ。入学卒業シーズンの5月と9月、またアメリカン

利用申請：実験のProposalはNHMFL のwebページ

フットボールの大学リーグ開催中の秋季は宿泊料金で一括して受け付けている。外部委員も含めた採択も割高になる上、早めの予約が必要。食事はレンタ委員会でマグネットタイムが割り当てられる。いうま

カーさえあれば、全く不自由を感じない。好景気なでもなく競争率が高いCell-15採択は容易ではない。

のか、近くにスーパーマーケット、レストランもどん研 究 交 流のすすめ

Cell-15のプラットフォームにてWakulla Springsの飛び込み台

どん増えている。ただし、日本人には物価高に感じるた。非常に安定した超伝導磁石で、ユーザーは24時ので、外食を減らすため宿泊場所にキッチンがある

間測定が続けられる。長時間の信号積算が必要となと助かる。ただ、せっかくなので実験完了後には、贅るNMR実験にとって、このメリットは計り知れない。

沢にステーキハウスで米国高級ステーキを思う存分

同じ１週間のマシンタイムでも、これまでの海外施

頬張ってもらいたい。

設の優に4-5倍のデータが得られる感覚である。同

エクスカーション：数年前に感じた景気後退の雰囲気

ニュースレターには東大物性研で進められている超はなく、ダウンタウンは公園も増えて格段に綺麗に安定化パルス強磁場を用いたNMR技術の開発も紹なった。散 歩 やランニング には 最 適 だろう。また、介されている(小濱氏)。今後、強磁場実験がより身

ビール醸造所も流行っているのか、Maglab近くにも近なものとなって行くものと期待している。

２つの醸造所があり、週末には多くの人が開放的な屋外でビールを楽しんでいる。秋季にはぜひ本場の5. 最後にアメリカンフットボールを米国最大のレンガ製FSUス

経験上、強磁場実験はほぼ予定通りには進まな

タジアムで観戦したい。車で１時間ほど足を伸ばせばい。何が起きても動ぜず、柔軟に対応する心構えがWakulla Springs自 然 公 園 で、運 が 良 け れ ば マ ナ

必要である。ユーザー側の問題であれば徹夜してでティーを見ることができる。夏期には、ここの遊水池も何とかしなくてはならないが、様々な原因(猛暑でに飛び込み台が設置されていて、トラディショナルア

市内の電力が欠乏、冷却水温度の上昇等)で磁場そメリカンな雰囲気を楽しめる。もっと足を伸ばせばメのものが出なくなることも多々ある。実験の目的を明

キシコ湾のビーチでのんびり気分を楽しめるはず。

確にし、計画をあまり欲張らないこと、またオプショ

その他：冒頭に、蒸し暑い夏、過ごしやすい冬、などとンの実験プランを複数用意しておくことも重要となる

書いてしまったが、研究所内は常に過剰にエアコンが(待ち時間に行くレストランを丹念に調べておくなど効いている。夏でも長袖フリースかジャケット、冬には心の余裕も大事)。またマグネットタイムには複数の半袖Tシャツを旅行鞄に詰めておくことをお勧めする。

手足と頭脳が大事で、あまりに疲れると判断も鈍りやすい。単独ではなく複数での出張を強くお勧めす4. IMR-Tohoku (仙台)本ニュースレター第5号の野尻氏の記事で紹介されているように、国内でも昨年度から東北大金研のる。各施設のwebページにはLocal Contactの名前が載っている。まずは彼らに連絡を取るのが強磁場実験の第一歩となる。

強磁場施設で25T無冷媒超伝導磁石の運用が始まっ
世界各国の強磁場施設については、今年の3月に以下の論文がアーカイブにアップされている。
今後の展望も含め詳しく紹介されている (全49頁)。
[1] R.Battesti,arXiv:1803.07547 (2018)

研 究 交 流のすすめ

53

研究交流のすすめ

物質開発者のための共同利用施設利用のすすめ
大貫惇睦

琉球大学 理学部

54

客員教授

J-Physics ニュースレターの編集委員の松田達磨

マを掲げ，学長がそれを実行するというものです。

さんから，表題のようなタイトルで執筆を依頼されま

そのため，それまで一人だった副学長は，例えば5した。物性物理の分野の中で私ほど共同利用施設を人に増え，それぞれの副学長の下に委員会が設けら利用している研究者はいないので，そのような依頼

れ，学長によるトップダウンの教育・研究システムにが来たのでしょう。64才で大阪大学を定年退職し，なりました。掲げた特色のあるテーマの実行の検証

琉球大学理学部の仲間隆男さん，辺土正人さんの磁も求められますので，それにも資金がかかります。委性体研究室に来て７年目をむかえています。これま員会の数も多くなり，教員の研究に割く時間は減ってでの沖縄での生活の日々は，大阪大学低温センター

います。地方旧国立大学では助教は極めて少数なのだよりに，道の途中で ‒樹木‒，‒生きもの‒，‒くだもで，准教授も教授と一緒に各種委員会に出席するこの‒，‒島めぐり‒，‒島唄‒などと題してつづってきまとになります。教員の人数が少ない上に，委員会のした。本土から遠く離れ，気候も文化もかなり違う沖

数は大学に依らず同じなので，地方旧国立大学の教縄は，興味深いことがいろいろあります。同様に，現員は研究に割く時間は本当に少なくなっていると言在の日本の研究状況を見ると，見えてくるものが多々えるでしょう。追い打ちをかけて人件費を抑制するたあります。若い研究者に現状を認識していただき，

めに教員数は減少しています。特に，この数年間は勇気を持って生きて欲しいというエールを送りたい

教授が定年退職しても，補充されない状況が続くとと思い，本稿を書くことにしました。

思われます。

20年以上前に大学院重点化が実施され，例えば自民党政権は数の上では極めて安定なので，6年

主要旧国立大学では理学部教授は大学院理学研究

ぐらい前に私は財政健全化が実施されるのではと科教授に配置換えになりました。大学院生の定員も思っていました。つまり少子化も大学に反映してきま増えました。並行して校費の減額が毎年実施され現したので，私立大学の統廃合は進むでしょう，それ在に至っています。例えば，教官ひとり当たり年間60に伴って旧国立大学大学院の学生数はとりあえず現〜100万円あった重点化前の校費は現在 1/5 に減少

状とし，まず学部の学生数を減らす，科研費等の研しています。教官2人でチームを組んで一地方旧国究費も減少させる，と思っていました。しかし，そう立大学の研究グループは100万円以上ありましたか

いうことにはなりませんでした。でも現状の借金はいら，科研費がなくても実験研究はできたでしょう。しつまでも続けられなくなるので，いずれはそういう日

かし，現在の校費では無理と言うものです。大学院が来ると思うのです。つまり，科研費の総額はこの重点化後，旧国立大学は法人化されました。もちろ

20年間減少していません。むしろ微増していると言っん基盤となる資金は文部科学省に大きく依存していて良いでしょう。それ以外に文部科学省がいろいろとるわけですが，その大部分は人件費に使われます。

テーマを掲げて資金を提供しています。主要な大学

法人化の趣旨は，それぞれの大学が特色のあるテー

ではそれらを獲得するので，教育・研究資金に困る

研 究 交 流のすすめ

ことはないでしょう。文部科学省への分配金も減少し化率・磁化，電気抵抗，ホール効果，比熱等の基本てはいないので，どこかでと言うか，広く多くの大学の物性をただちに測定することが可能です。一つ新への資金を減らし，ほんの一部の大学で補償されてしい化合物が見つかったら，2週間ぐらいでほとんどいるか，増えていることになります。日常生活の言葉

すべての測定ができることになります。そういう研究

で言えば，スープは薄めて飲まない，飲むべき人が環境で学位を取得し，地方の大学に職を得たら，何飲む，と言うのがこの20年間の教育・研究行政のスもできないことになります。若い頃私は上述の物性

ローガンと言って良いでしょう。さて科研費の獲得状を測定できる装置を次々に手づくりで作っていきまし況ですが，本人が代表で獲得している割合は主要旧た。その時思ったのは，何か他にはない特色ある計国立大学で7〜8割，地方旧国立大学で5割かと思い測ができないか，ということでした。それが私にとっます。主要大学の活躍著しい教員は複数科研費を獲てはドハース・ファンアルフェン（dHvA）効果測定で得しています。若手研究者の時代には科研費が獲得した。単純金属のときは伝導電子のフェルミ面の研できても，若手の枠から外れると獲得が著しく難しく究として威力を発揮しましたが，化合物になると試なっていきます。

料の純良性が著しく悪くなり，dHvA量子振動が観測

以上のような状況を踏まえて，次にどうするか一緒できません。dHvA量子振動の観測には純良な単結に考えてみましょう。まず明るい状況を述べましょう。

晶が必要不可欠です。それが私のその後の研究にな

現在の40代の准教授・教授は著しく優秀です。物づりました。

くりから計測までどの分野にもとても優秀な人材が

主要旧国立大学が装置を整えて，多くの大学院学

見いだせます。この人達から多くのことを学びとるこ

生と一緒になって研究が進むと，例えば東京大学物とです。中でも，物づくりだけは若いうちに身につけ性研究所の研究特色が色あせてきました。そこで，ないと感性がとぎ澄まされないでしょう。知識を体にこの20年間特色のある，他の追随を許さない装置開染み込ませないと本物にはなれません。現在の年配

発が物性研究所で進められてきました。それが現在の教員は，物づくり，装置づくりをやってきた方々で生きています。もちろん，物性研究所に限らず，東北す。装置が故障したとき，いちいち装置を製造元に

大学金属材料研究所，その他もしかりです。こういう送り返して修理を頼むとお金がかかります。そんなお装置が共同利用できるのです。これは，世界に誇る

金は現在はありませんので，装置を分解して，原因

日本の文化，旧文部省の文化なのです。旅費，滞在をつきとめ，ある一部のパーツのみを交換するとい費が出て研究費がかからないのは本当に素晴らしいう技術を身につける必要があります。それが若い研ことです。多年物性研究所を始めとし，いくつかの共究者にも求められるのです。私が一番危惧している

同利用施設で委員をしてきたので，現在は共同利用の は 測 定 装 置 のことで す。主 要 大 学・研 究 所 には者の一人としてそのいくつかの施設を利用していま

SQUIDを始めとして簡単便利な装置があるので，磁す。施設利用もそうですが，研究の友は何と言っても

研 究 交 流のすすめ

55

学生さんです。琉球大学で多くの学生さん，中でも3人の博士後期課程の学生さんと一緒に研究をしてきました。これまで学生さんの進路について，とやかく言ったことはありません。進路は本人が決めるもの
で，それを手助けするのが教員の役目だと思い，そうしてきたつもりです。でも3番目の学生さんの時には博士課程に進んだらどうでしょうかと声をかけまし56

た。博士課程の学生さんと一緒に研究できるのは，琉球大学のバス停で，バスを待ってベンチに座っ教員にとって本当に幸せなことです。何と言っても学ていたら，隣に正装した年頃の女性が座り，何となく部4年 生，修 士 課 程 の 学 生さんへ の 良きアドバイ

会話になりました。教授の方が退職にされるので最ザーです。この6年間，面白そうな純良単結晶を育成

終講義に来たとのことでした。今年の3月のことでして，共同利用施設の装置を活用させていただき，す。大学院は東京の大学に進み，今は企業に勤務さ

論文を作成してきました。研究者は何と言っても論れているとのこと。大学院でのお友達と結婚するつ

文を書かないと，科研費は獲得できません。研究資

もりでお付き合いしているが，お相手の方が大学で金なくして実験研究はできません。ここで，例えば物の就職先が決まらず苦悩しているということを話して性研究所での共同利用者の名を見ると，意外に主要くれました。相手の男性の方が，かつての自分の息大学の研究グループが多いのです。ある程度の研究

子のような気がして，今の若手研究者の現状をお話の目安があって，こういう測定をすれば何とか学会

しし，支えてあげて下さいね，と思わず熱く激励して発表や論文にできるだろうという状況でないと申請しまいました。5年前に琉球大学で学位を取得し，こは基本的にはできません。仮に申請がなされ，許可の間ポスドクを続けていた若手研究者が沖縄の大学されたとしても，受け入れ教員と具体的な話し合いに就職が決まったことが，この4月に本人からのメーが行われてからはじめて共同利用が実施されるからルで知らされました。これまで2度推薦文を書いてきです。そう思ったとき，物づくり，純良単結晶育成は，ましたので，とても気になっていました。ようやく安

どこの大学でも生きていける術になると思うのです

心できる職場が得られたようです。我が子のようにが，どうでしょうか。地方で輝くには，例えば圧力技

嬉しいです。私達が研究で苦楽を共にした3人の博術とか物づくりとか何か特色を持つことが重要です。

士課程の学生さんは，本人の希望に沿って一人は大ホタルの光はネオンの下では目立たないかも知れま学の助教に，一人は大企業に就職して活躍していませんが，地方に行けば輝きます。ホタルの光でいいす。もう一人は現在D3で学振の特別研究員になってじゃないですか。ホタルの光は意外と目立つものな

いて，沖縄での物づくりの会社につい先日内定したのですよ。

ところです。

研 究 交 流のすすめＡ０１：フラストレーション系におけるスピン多極子秩序と新奇伝導の理論的・数値的研究

歪んだ三角格子反強磁性体のフェリ磁性の崩壊
坂井徹

兵庫県立大学 物質理学研究科

嶋田

ありさ

京都大学大学院
理学研究科

中野

教授 ／ 量子科学技術研究開発機構SPring-8

博生

吉村

兵庫県立大学
物質理学研究科

グループリーダー

一良

京都大学大学院
理学研究科

１．はじめにJ2 はAB間及びABʼ 間の交換相互作用定数で、本研究典型的なフラストレーション系として知られるS=1/2

では、J1, J2 が両方とも正、すなわち反強磁性相互作

三角格子反強磁性体は、絶対零度において120度構用の場合を考える。この二つの交換相互作用の比を造と呼ばれる長距離秩序を持ち、飽和磁化の3分の1

r =J2 /J1とすると、この格子はr =1のとき歪みのないにおいて磁化曲線がプラトーを持つことが知られて三角格子となり、r →∞の極限、すなわちJ1 =0のときいる。この三角格子反強磁性体に√3×√3型と呼ばダイス格子となる。r =1の三角格子反強磁性体の場れる格子ひずみを導入すると、フラストレーションが合には、絶対零度では自発磁化を持たない120度構

完全になくなる極限においてダイス格子反強磁性体

造の長距離秩序が実現することが知られている。一と呼ばれる模型に至る。このダイス格子反強磁性体

方、ダイス格子の場合には、Marshall-Lieb-Mattisのは、Marshall-Lieb-Mattisの 定 理[1,2]によって保 証定理により、飽和磁化の3分の1の自発磁化を持つされた飽和磁化の3分の1の自発磁化を持つフェリ

up-up-down構造のフェリ磁性が基底状態で実現す

磁性基底状態を持つことがわかっている。本研究でることが示されている。そこで、1<r<∞ の中間状態

は、三角格子とダイス格子の間で、この格子ひずみにおいてどのような磁性が実現するかを解明するこを連続的に変化させた場合の中間領域において、どとが本研究の目的である。

のような磁性が発現するかについて、数値的厳密対角化を用いた数値解析により研究したので、その結果を報告する[3,4]。

２．モデルと数値計算法
本研究で考えるモデルは、図１で示した格子におけるS=1/2ハイゼンベルクモデルで、ハミルトニアンは
以下のようなものである。

B
Bʼ

A
J2
J1

図１. 本研究で考える格子。A、B、Bʼ が３つの部分格子を表し、赤い破線がユニットセルとなる。細実線と太実線が、それぞれJ1 とJ2の大きさを持つ相互作用ボンド。

ここで、格子点A、B、Bʼ はそれぞれ図１中の３つの部
分格子の点を表し、J1 はBBʼ 間の交換相互作用定数、

今 号の研 究 成 果

57

本研究では、上述のモデルに対して、有限クラス

0.3

ターの数値的厳密対角化を適用して、理論的に研究（磁化M=ΣjSjz, MsはMの飽和値）は保存量となるのm

した。このモデルでは、規格化された磁化m=M/Ms

で、mの決まった部分空間における最低エネルギー

0.2
0.1

をランチョス法で計算することにより、絶対零度における自発磁化の有無とその値を求めることができる。

0

ランチョス法の計算を実施する場合、計算対象とな

1

1.5

る部分空間の行列次元の大きさを持つ配列（ベクトル）のデータをメモリに格納する必要がある。S=1/2の場合、40サイトに近い規模以上の計算を実現する

2r
図２. 自発磁化のr依存性。水色四角、紫三角、黄逆三角、緑ダイヤ
モンド、青丸(白抜き)、赤丸(塗り潰し)がそれぞれNs=9, 12, 21,
27, 36, 39 のクラスターの自発磁化。

には、相応のスーパーコンピュータ上で並列化プロ
グラムを適切に実行することが求められる。本研究2

ギャップ解析の研究[5]で開発されたものを用いた。
移植性と汎用性に優れている特長があることから、

rc1,

る。使用した並列化プログラムは、元々、ハルデン

rc2にはそのような大規模並列計算の結果も含まれてい1.5

京コンピュータを含む様々なスーパーコンピュータ
で大規模並列計算の実績[6,7]を持つプログラムでもある。また、取り扱い可能なスピン数が更に制限されるものの、ハウスホルダー法によりすべての固有値の計算も行った。これにより、比熱の温度依存性を求めることができる。これらの数値解析の結果を以下に示す。

３．自発磁化
スピン数Ns=9, 12, 21, 27, 36, 39の有限クラスター（周期境界条件）に対して、ランチョス法に基づく数
値的厳密対角化を適用して、各mについての最低エ
ネルギーを計算して比較することにより、比r=J2/J1 を

58

今 号の研 究 成 果

1

0

0.05

1/N s

0.1

図３. 二つの相境界rc1 (◇)とrc2 (□)のシステムサイズNs依存性。

変化させた場合の絶対零度の自発磁化を求めた。こ

0.4
r = 1

の自発磁化のr依存性を図２に示す。図２によると、

0.3

中庸な自発磁化が（候補となる磁化がそもそも存在していないNs=9を除いて）実現していることがわか

C/kN s

1<r<2の範囲内の幅広い領域で、3分の1より小さいる。これは、Marshall-Lieb-Mattisの定理では示すこ

0.2
r = 1.6

0.1とのできない非自明な自発磁化を持つ新たな相が出0

現することを示唆している。この非自明な自発磁化を00.5とを確認するため、各サイズのクラスターにおいて、
M=0またはM=1/2（自発磁化がないことを示してい1

kT /J1持つ中間相出現が単なる有限サイズ効果ではないこ

図４. いくつかのrに対するNs=12クラスターの比熱の温度依存性。黒線、赤線、青線、緑線、黄線、紫線、水色線がそれぞれr=1,
1.1, 1.2, 1.3 1.4, 1.5, 1.6。

る）より大きいMが現れる最低のrをrc1、mがちょう

0.1

ど3分の1になる最低のrをrc2として、そのサイズ依が大きくなるにつれて、rc1についてはNsの偶奇で異なる系列となっていることに留意すると、非自明な中間状態の相の領域が広がっている様子が捉えられ

kT peak/J1

存性を図３に示す。図3によると、システムサイズNs

0.05ている。したがって、この非自明な中間状態の相の領域は、無限系においても存在することは明らかである。とくにこの領域の下限であるrc1は、Ns→∞の極限で、１に向かっているように見える。もしそうなら、三角格子に対して少しでもこの歪みが入ると自発磁化が現れることになるが、この点は未解決である。

0
1.5

r

1.6

図５. Ns=12クラスターの比熱のピーク温度のr依存性。r<rc1 を四角、r>rc1 を丸で示す。温度ゼロの実線部は自発磁化の無い相、破線部はフェリ磁性相。

４．比熱のピーク
次にハウスホルダー法に基づく数値的厳密対角化により、ハミルトニアンの全ての固有値を計算して、比熱の温度依存性を求める。この計算は、計算機資源としてのメモリ量の制約から、あまり大きいシステム
サイズに適用できないため、本研究ではNs=12の有

今 号の研 究 成 果

59

限クラスターに絞って、いくつかのrの値について計５．まとめ算した。r=1~1.6の比熱の温度依存性を図４に示す。

S=1/2三角格子反強磁性体とMarshall-Lieb-Mattis

r＝1の歪みのない三角格子反強磁性体から、rが大の定理によるフェリ磁性を示すダイス格子をつなぐ

きくなるにつれて、三角格子としての比熱のピークが模型として、√3×√3型歪みを持つ三角格子スピン

次第に小さくなって消失するとともに、もっと低温で模型を、数値的厳密対角化で研究した。その結果、

新しいピークが生じていることがわかる。この低温側三角格子とダイス格子の間の中間領域において、中の新しい比熱のピークは、更にrを大きくすると、より庸な自発磁化を持つ非自明な中間状態の相が現れ低温側にシフトしていく様子が捉えられている。このることが判明した。この中間状態相は、ダイス格子側ピークを示す温度をrの値を細かく変えて計算し、そから見ると、その格子形状によって出現したフェリ磁のr依存性を図５に示す。このシステムサイズNs=12

性がフラストレーションによって崩壊していく挙動とでは、rc1 ~1.612となることが前節の計算でわかって見ることもできる。本研究では、そのような崩壊の様いるので、図５では温度ゼロにおける横線として、子を量子力学的に偏りのない計算の中で捉えたこと

実線部分が自発磁化の無い相、破線部分が非自明なが大きな特徴となっている。また、低温における比中間状態相を示している。図５により、低温側の新し

熱の温度依存性には、この非自明な中間状態相と密い比熱のピーク温度は、ちょうどr=rc1 でゼロとなり、接に関連する新しいピークが出現することもわかっ

その両側において、ほぼ|r−rc1 |に比例する挙動を示た。この新しいピーク構造の発見を契機に、この系

していることがわかる。同じ解析をrc2 付近で行ったとの挙動を今後の研究で更に深めていきたい。

ころ、ほぼ同様の結果を得ている。この結果から、ここで現れた低温側の新しい比熱のピークは、本研究で発見された非自明な中間状態相を特徴づける現象であることが推定される。

[1] W. Marshall: Proc. R. Soc. London, Ser. A, 232 (1955) 48.
[2] E. Lieb and D. Mattis: J. Math. Phys. (N. Y. ), 3 (1962) 749.
[3] H. Nakano and T. Sakai: J. Phys. Soc. Jpn. 86 (2017) 063702.
[4] A. Shimada, H. Nakano, T. Sakai and K. Yoshimura: J. Phys. Soc. Jpn. 87 (2018) 034706.
[5] H. Nakano and A. Terai: J. Phys. Soc. Jpn. 78 (2009) 014003.
[6] H. Nakano and T. Sakai: J. Phys. Soc. Jpn. 80 (2011) 053704.
[7] H. Nakano and T. Sakai: J. Phys. Soc. Jpn. 87 (2018) 063706.

60

今 号の研 究 成 果

Ａ０１：熱流およびスピン流における多極子輸送現象の理論

反強磁性スピン波励起スペクトルの電子相関による線幅増大
森

道康

日本原子力研究開発機構 先端基礎研究センター

主任研究員

反強磁性絶縁体(AFI)と強相関電子系(CM)の接合において、AFI中のスピン波励起スペクトルを考察する。このような例は、多層系銅酸化物と呼ばれる高温超伝導体や、スピン流を基軸としたスピントロニ
クスデバイスに見ることが出来る。
多層系銅酸化物の単位胞内には、酸素の配位数が異なる複数のCuO2 面が存在する。単位胞の外側には酸素５配位のCuO2 面(OP)があり、そのキャリア
濃度は、単位胞の内側にある酸素４配位のCuO2 面(IP)におけるキャリア濃度とは一般に異なっている。
そのため、OPが超伝導状態、IPが反強磁性状態になりうることが報告されている[1]。一方、銅酸化物

図１ 反強磁性絶縁体(AFI)と強相関金属(CM)の二層系の図。赤と青の矢印は電子スピンを表す。白抜き丸印はホールを表す。CMでは電子の二重占有を禁止する。AFIは最近接間に磁気交換相互作用(J )、CMは最近接間に電子の飛び移り積分( t) を考える。AFIとCMとの間には磁気交換相互作用(J ⊥)を考える。

高温超伝導体の磁気励起は、ホールを導入すると、
低エネルギーで非整合波数に現れ、エネルギーの増ことにする。二重占有の効果は、Gutzwiller近似を加と共に整合波数に向かって収縮し、より高エネル

用いて、最近接サイト間の電子の飛び移り積分( t )ギーでは再び非整合波数を持つ、砂時計のような形に 対 する 繰 込 み(t →g t t )として 扱う。ここで、g t はになることが知られている[2]。この特異な磁気励起

Gutzwiller因 子 で、ホ ー ル 濃 度(p )の 関 数としてg tスペクトルについて多くの研究がなされていること=2p/(1+p )で与えられる。AFIとCM間は、磁気交換は周知の事実であるが、最近、低エネルギー側の磁相互作用(J ⊥)で結ばれているとする。Gutzwiller近気励起は、反強磁性スピン波と非整合波数を持つ磁似では、AFIとCM間の電子の一体の飛び移り積分は気励起の重ね合わせである可能性も報告されている消える。J >> J ⊥として、AFIのスピン波に対する自己[3]。

エネルギーを、J ⊥の２次の範囲で求めた。計算の詳

銅酸化物高温超伝導体の磁気励起スペクトルの全貌を理解することは、高温超伝導の理解に直結する

細は、文献[4]を参照して頂くこととして、以下に結果の一例を示す。

重要な課題である。その試みの一つとして、図１に

図２は、スピン波励起の存在領域を、波数(q)とエ

示 すAFIとCMの ２ 層 系を考 察 することにした[4]。

ネルギー (ν )で示したものである。エネルギーは t で

AFIは、最近接サイト間に磁気交換相互作用(J)を持規格化した。図２(a)は、CMの二重占有を許す場合

つハイゼンベルク模型を仮定して、線形スピン波近(g t=1)、つまり電子相関が無い場合である。線形の似で扱うことにする。CMは、各サイトで電子の二重分散関係を持つ反強磁性スピン波励起の存在が見占有が禁止される模型を考える。CMにJ は含めないてとれる。一方、図2(b)は電子相関を含めた場合(g t

今 号の研 究 成 果61

図2 波数( q)-エネルギー (ν)面上でスピン波励起の存在領域を示した図。(a)は、CMの二重占有を許す場合(g t =1)、つまり電子相関が無い場合である。(b)は電子相関を含めた場合(g t 〜 0.02)。エネルギーは t で規格化。

~0.02)で、ν<0.5の低エネルギー領域でスピン波励起の分布が広がっていることが見てとれる。これは、励起スペクトルの線幅が増大しているためである。
線幅の見積もりとして、q=(π,π), ν =0.5において、
自己エネルギーの虚部( Γ )をある値で規格化したものをg t の関数としてプロットすると図３のようになる[5]。g t が小さくなるにつれ、つまり電子相関の効果が大きくなるにつれて線幅が増大する様子が分かる。この起源は何か？ 自己エネルギーは、大まかに言えばCM内の電子正孔励起である。そのCMは電子相関によりバンド幅が抑制され状態密度が増大している。このため、CM内の電子正孔励起が、低エネル
ギー領域における反強磁性スピン波励起の逃げ道として働き、線幅が増大したと見ることができる。つまり、磁性体と金属界面にバンド幅が狭く状態密度が大きい局在状態が存在する場合、低エネルギー領域

62

今 号の研 究 成 果

図3 q =(π,π), ν =0.5における自己エネルギーの虚部(Γ )のg t 依
存性。二重占有を許す場合、つまり電子相関を含めない場合が、
g t =1に対応する。

のスピン波励起では、集団励起としての性質を失う

ことが出来る[9]。多極子であるが故に起こるスピン

ことを示唆している。

を基軸とした現象である。多極子の世界は広大だ。

ここまでは、多層系銅酸化物を例に、磁性体と金属の接合における磁気励起をみてきた。最後に、関連する例を考察する。現在のスピントロニクスは、ス
ピン流を基軸として発展しており、強磁性体のみならずフェリ磁性体や反強磁性体も重要な材料として期待が高まっている[6]。その一つの例がスピンゼー
ベック効果である。スピンゼーベック効果は、強磁性体と金属の単純な積層構造に温度勾配を与えると電位差が生じる物理現象である。単純な積層構造で熱電変換が可能になるため廃熱利用への応用が期待されている。この現象が実用化されるために、高効率なスピン流生成が必要条件の一つとして挙げられる。本稿で延べてきた研究のもう一つの動機がここにある。スピンゼーベック効果の磁場や温度依存性を定量的に評価する上で、磁性体および金属中の緩和現象の考察が重要なのである[7,8]。本稿で考察した状況は、界面の乱れを減らすことの重要性を示唆していると見ることも出来る。また、スピンホール効
果は、現在のスピントロニクスにおいて不可欠な物
理現象の一つだ。この現象は、多極子を通じたs波とp波など異なる対称性の波動関数の干渉効果と見る[1] H. Mukuda, S. Shimizu, A. Iyo, and Y. Kitaoka, J. Phys. Soc. Jpn. 81, 011008 (2012).
[2] M. Fujita, H. Hiraka, M. Matuda, M. Matsuura, J. M. Tranquada, S. Wakimoto, G. Xu, and K. Yamada, J. Phys. Soc. Jpn. 81, 011007 (2012).
[3] Kentaro Sato, Thesis(doctor), Tohoku University, (2016).
[4] M. Mori, J. Phys. Soc. Jpn. 86, 124705 (2017).
[5] gt依存性を見るために、ここだけホール濃度に依らない独立変数として扱う。
[6] J. Sinova and T. Jungwirth, Physics Today, 70, 38 (2017).
[7] H. Adachi, J. Ohe, S. Takahashi, and S. Maekawa, Phys. Rev. B 83, 094410 (2011).
[8] T. Kikkawa, K. Uchida, S. Daimon, Z. Qui, Y. Shiomi, and E. Saitoh, Phys. Rev. B 92, 064413 (2015).
[9] Z. Xu, B. Gu, M. Mori, T. Ziman, and S. Maekawa, Phys. Rev. Lett. 114, 017202 (2015).

今 号の研 究 成 果

63

Ｂ０１：遍歴多極子による新奇量子伝導相

高精度 29Siナイトシフト測定で明らかになった
URu2Si2 におけるスピン磁化率の強い異方性服部泰佑

原子力機構 先端基礎研究センター (JAEA ASRC) 研究員

酒井宏典

JAEA ASRC

徳永

陽

JAEA ASRC

神戸

ほとんどの非従来型超伝導は、磁気秩序や軌道秩序など、何かしらの “秩序状態” の近傍で現れます。

64

振作

松田

JAEA ASRC

達磨†

JAEA ASRC

芳賀芳範

JAEA ASRC

を直接的に観測し、スピン一重項超伝導である微視的証拠を提示することです。

他の秩序との関係という点からみると、高次多極子

高精度NMR測定を超伝導状態において実現する秩序ではないか、と議論されているものの、未だ確ため、NMR可能な核である29Si同位体を約50%まで

定的ではない所謂 “隠れた秩序” の下で生じる超伝

濃縮した純良単結晶試料を新たに合成しました。加導はとても興味深い研究対象です。URu2Si2 に静水

えて、感度が最大となるようNMRのセッティングを行

圧力を加えると、隠れた秩序は反強磁性秩序へと転い、注意深く磁場方向を制御した上で50 mKまで測移しますが、超伝導は反強磁性領域で現れず、隠れ定可能な 3He-4He希釈冷凍機を用いてNMR測定をた秩序相内でのみ現れます[1]。まるで隠れた秩序行いました。その結果、非常にシャープなNMRスペに守られているかのような超伝導を調べることで、クトルを得ることに成功し、過去最高の解像度で超超伝導の新しい側面が見られないか、またそこから伝導状態におけるナイトシフトを測定することに成隠れた秩序についても何か言及できるのではない功しました。試料の純良性及び高解像度測定についか、といった視点から29Si NMRを用いたURu2Si2 の研ての詳細は、先に掲載された原著論文[6]を参照下

究を進めました。

さい。

今回はナイトシフトの結果を紹介します。ナイトシ

超伝導状態におけるナイトシフトの温度依存性を

フトは電子の磁化率に比例し、マイスナー効果を示

図1, 2 に示します。ぞれぞれ、磁化容易軸であるc軸

す超伝導状態においても微視的に電子磁化率を測方向（K c 図１[7]）、および磁化困難軸であるa軸方定できる点が強みです。実際、多くの非従来型超伝向（K a 図２[6]）の結果で、いずれも超伝導転移温導研究においてスピン対称性を決定する手法として度（TSC~1.5 K）における値からのズレΔK＝K (T) ‒用いられてきました[2]。URu2Si2 については、過去にK (T=TSC) で表示しています。高解像度の測定でも一超伝導状態のNMRが行われていましたが、粉末試

切の変化を捉えることができなかったK aとは対照的

料の広い線幅に起因し、十分な精度でのスピン対称に、K c は超伝導転移温度以下で明瞭に減少すること

性決定には至っていません[3]。一方、巨視的な測定が分かります。K c の減少は、超伝導対形成にともな

では、低温で臨界磁場が抑制され[4]、一次転移的振う電子磁化率の消滅を意味するものであり、スピンる舞いを示す[5]ため、パウリ常磁性効果が大きいス

一重項超伝導を実証するものと考えられます。事実、

ピン一重項超伝導と考えられていました。すなわち、本系でスピン一重項超伝導が形成された場合に期

本研究第一の主眼は対形成に伴うスピン磁化率減少

待されるナイトシフト減少量[2]及び、カイラルd波の今 号の研 究 成 果

図１.容易軸方向に対する 29Si ナイトシフトの温度依存性。実線はシミュレーション。横軸は約1.5Kの超伝導転移温度T SC でスケールしている[7]。

図2. 磁化困難軸方向に対する 29Si ナイトシフトの温度依存性。臨界磁場Hc2a ~130 kOeに対して半分以下の磁場で測定している[6]。

超伝導ギャップ異方性を用いたシミュレーション（図磁化率の角度依存性[8]から示唆されているものとも1実線）は、実験結果をよく説明できています。しか合致しており、ナイトシフト測定は隠れた秩序下におし、スピン一重項超伝導の場合、磁化率のスピン成けるスピン磁化率の強い１軸異方性を直接的に実分は磁場方向に依らず消滅するはずで、スピン磁化証したものと言えます。このようなスピン異方性が隠率に比例するナイトシフトは全軸方向に対して減少れた秩序に起因し生じるものなのか、あるいは高温する必要があります。すなわち、Ka の減少が観測さから存在し、隠れた秩序のトリガーとなるものなのれなかったのは、磁化困難軸のスピン磁化率が実験か、また、非従来型超伝導の起源とはどのように関で観測できる限界値を超えて小さかったことを意味係しているのか、疑問は尽きません。今後、隠れたします。約0.05%の減少が確認されたK c に対して、K秩序が消失し、超伝導も見られない圧力下での測定の変化は測定限界である約0.002% 以下のため、少を進め、電子状態を比較することで、より深い研究をなくとも25倍以上のスピン異方性が必要になります。

進めていく予定です。

a

強いスピン異方性は臨界磁場の異方性[4]や非線形†Present address: 首都大学東京理学部物理学科[1] See, for example, J. A. Mydosh and P. M. Oppeneer, Rev. Mod. Phys. 83, 1301 (2011).
[2] H. Tou et al., J. Phys. Soc. Jpn. 74, 1245 (2005).
[3] Y. Kohori, K. Matsuda and T. Kohara, J. Phys. Soc. Jpn. 65, 1083 (1996).
[4] J. Brison et al., Physica C 250, 128 (1995).
[5] Y. Kasahara et al., Phys. Rev. Lett. 99, 116402 (2007), R. Okazaki et al., Phys. Rev. Lett. 100, 037004 (2008).
[6] T. Hattori et al., J. Phys. Soc. Jpn. 85, 073711 (2016).
[7] T. Hattori et al., Phys. Rev. Lett. 120, 027001 (2018).
[8] M. M. Altarawneh et al., Phys. Rev. Lett. 108, 066407 (2012). J. Trinh et al., Phys. Rev. Lett. 117, 157201 (2016).

今 号の研 究 成 果

65

Ｂ０１：遍歴多極子による新奇量子伝導相

Spin-split Fermi surfaces andheavy electronic states in U3Ni3Sn4
Arvind Maurya
Institute for Materials Research, Tohoku University, Japan

Hisatomo Harima

Ai Nakamura

Yusei Shimizu

Yoshiya Homma

Kobe
University

TohokuUniversity

TohokuUniversity

TohokuUniversity

DeXin Li

Yoshiki J. Sato

Fuminori Honda

Dai Aoki

TohokuUniversity

TohokuUniversity

TohokuUniversity

TohokuUniversity

In a crystal with time reversal symmetry, breaking

at Oarai by the Bridgman method shows a large

or lack of space inversion symmetry in general theresidual resistivity ratio (~300) and low residualenergy bands split, otherwise spin-degenerate

resistivity (1.3 μΩ.cm). The good quality of theelectronic states are formed. The strength of thiscrystals enabled us to probe the Fermi surface

splitting is primarily governed by the antisymmetricproperties of U3Ni3Sn4 by the de Haas-van Alphen

spin orbit coupling. The spin splitting has been

(dHvA) effect. The origin of dHvA effect is the

explored in several itinerant, albeit uncorrelated

quantized orbital motion of conduction electrons inelectron systems by de Haas-van Alphen effect [1,2].

magnetic field. However, scattering processes due

However, such a scenario in uranium systems is

to defects and broadening of Landau levels at finite

scarce. We have observed the spin split Fermi

temperatures often limit the appearance of thesurfaces in the non-centrosymmetric compound

quantum oscillations, hence growing a good quality

U3Ni3Sn4 [3].

single crystal is the first and one of the most crucial

U3Ni3Sn4 crystallizes in a cubic non-centrosymmetrictask to explore the Fermi surface properties by the

space group (I4 3d,T d6). The Sommerfeld coefficient

dHvA effect. Additionally, the paramagnetic nature

derived from the low temperature specific heatof U 3 Ni 3 Sn 4 simplifies the analysis of the dHvA

capacity is 95 mJ/mol-U K2, classifying U3Ni3Sn4 as aoscillations as Fermi surface of a magnetic system ismoderate heavy fermion system [4-8]. U3 Ni 3 Sn 4

more complicated due to zone folding imposed bydoes not exhibit a magnetic order or superconductivity

the magnetic ordering.

down to 130 mK, but is most likely located to the

The frequency of dHvA oscillations (F) is related toproximity of antiferromagnetic order. Single crystals

the extremal cross-section area of the Fermi surfaceof U3Ni3Sn4 grown in the actinide laboratory located(S) by the Onsager’ s relation F= 2πe S. This enables[1] T. Kawai, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 82, 113705 (2008).
[2] A. Nakamura, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 82, 113705 (2013).
[3] A. Maurya, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 4044703 (2018).
[4] T. Endstra, et al., J. Magn. Magn. Mater. 89, L273 (1990).

66

今 号の研 究 成 果ℏcFigure 1 (a) Experimental and (b) theoretical angle dependence of dHvA frequencies in U3Ni3Sn4. (c) Calculated Fermi surfaces of U3Ni3Sn4.
Cyclotron orbits contributing to the dHvA eﬀect are also shown.

one to map the three dimensional topology of Fermi

absence of an inversion center in U 3 Ni 3 Sn 4 . The

surfaces by measuring angle dependence of dHvA

angular dependence of dHvA frequencies is afrequencies. However, location of the Fermi surface

characteristic of many closed Fermi surfaces withpockets in the Brillouin zone and their characternearly spherical shape, consistent with the band(electron or hole) is established only after combining

structure calculations. From Fig. 1(a) and 1(b), one

the results from theoretical electronic structure

can readily observe that there is a good agreement

calculations. Prof. Harima’ s band structure

between the theory and the experiment. Some of thecalculations for U 3 Ni 3 Sn 4 utilizing local density

frequencies predicted by the band structure

approximation (LDA) and considering U-5f electrons

calculations are not detected possibly because of

as itinerant reveals 12 bands crossing the Fermi

their heavy cyclotron mass. The cyclotron effectiveenergy (see Fig. 1(c) for the associated Fermi

masses, m c * vary between 7-35 m 0 , which aresurfaces). The multitude of the Fermi surfaces inenhanced by a factor of 1-6 times that of the band

U 3 Ni 3 Sn 4 is due to the splitting of the bands bymasses. Here, m 0 is the rest mass of an electron.

antisymmetric spin orbit coupling introduced by theThis enhancement of cyclotron effective mass is[5] T. Takabatake, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 59, 4412 (1990).
[6] T. Takabatake, et al., Physica B 165 –166, 437 (1990).
[7] L. Shlyk, et al., J. Phys.: Condens. Matter 11, 3525 (1999).
[8] L. Shlyk, et al., Physica B 292, 89 (2000).

今 号の研 究 成 果

67consistent with the increased Sommerfeld coefficient

clearly in a 5f-electron system.

(95 mJ/U-mol.K2) observed in the low temperature

From the field dependence of the amplitude ofh e a t c a p a c i t y. A c c o r d i n g t o t h e L D A b a n ddHvA oscillations, Dingle temperatures of 0.1 K is

calculations, the density of states near the Fermi

deduced, which correspond to mean free paths up

surface is mainly contributed by the U-5f electrons.

to 1950 Å, further indicating a good quality of the

On comparing the angle dependence of theexperimental dHvA frequencies to the calculated

I would like to thank J-Physics for supporting myones with the band structure calculations, one canstay in Japan to complete this work.

clearly identify spin split Fermi surfaces, namely (α,α’ ), (β, β’ ), and (δ, δ’ ). The largest pair of spin split
Fermi surfaces (α, α’ ) exhibit magnetic breakdown
effect evident from the appearance of multiple peaksin the dHvA spectrum in the high frequency regime.
The magnitude of the splitting energy (∆ε) is related
to the difference in dHvA frequencies of spin splitℏebranches (∆F) by ∆ε= m*cc ∆F.
In U3Ni3Sn4, we estimate the splitting energies to be
23 K and 24 K for branches (α, α’ ) along <100>and (δ, δ’ ) along <110>, respectively using theexperimentally observed ∆F and the cyclotron
effective masses. Note that ∆ε is inversely
proportional to the effective mass. By using theeffective masses derived from the band structure
calculations, corresponding ∆ε values of 100 K and
68 K are obtained. These values are noticeably
smaller than those reported previously for othercompounds [1, 2]. This is most likely due to theheavy quasiparticles and multiple 5f-bands crossing
the Fermi energy. Nevertheless, U3Ni3Sn4 is the first
instance when the spin splitting has been observed

68

U3Ni3Sn4 single crystal.

今 号の研 究 成 果

Ｃ０１：拡張多極子による動的応答

Evidence of a New Current-Induced
Magnetoelectric Eﬀect in a Toroidal
Magnetic Ordered State of UNi4B
齋藤開高エネルギー加速器研究機構

網塚浩

北海道大学理学部

柳澤

博士研究員

達也

日髙

北海道大学理学部

宏之

北海道大学理学部

金属反強磁性体UNi4Bにおける電流による磁化誘が積層した系において、磁気トロイダルモーメントt起 現 象 の 観 測を報 告した 拙 著 論 文 が、Journal ofの強的な秩序が基底となりうることを示した速水先生

the Physical Society of Japanにおいて、2018年2月

らの理論提案[5]である。この論文では、磁気イオンサ期の注目論文(Editorsʼ Choice)に選出された。本稿

イトで局所的に空間反転対称性の破れた系において、ではその論文を簡単に紹介する。

磁気秩序が生じることで奇べきの多極子であるt が本研究の大本の主題は、J-Physicsプロジェクトの主現れること、tの強的な秩序下では波数qに非対称な

要テーマの一つである拡張多極子とそれが導く新奇エネルギー分散の変形、電気磁気効果(以下、ME効

な物性に関する理論提案を、実験的に検証することで果)、磁気光学効果などが生じること、UNi4Bが現実のある。拡張多極子のなんたるかは、ニュースレターの候補物質であることが示されている。

既刊も含め各所で読むことができるので、ここではいUNi4Bの結晶構造はかつては六方晶(P6/mmm)でくつか参考文献[1-4]を挙げるにとどめたい。私たちがあると信じられていたが、最近のX線構造解析[6]に本研究を進めるきっかけとなったのは、ハニカム構造

より直方晶(Cmcm, D2h17, No. 63)であることが明らかになった。この構造ではUが僅かに歪んだ三角格子

図1 UNi4Bの結晶構造。Uを含む層のみを切り出した。灰色実線(一点鎖線)で囲まれたセルが六方晶(直方晶)の単位胞子。破線は六方晶の磁気単位胞子。橙実線はt を構成するUを結んでいる。直方晶結晶軸を英字で示している。

図2 測定系の概略。V端子は短絡がないことを確認するためのみに使用した。

[1] S. Hayami H. Kusunose, and Y. motome, Kotaibuturi 50, 217 (2015).
[2] H. Watanabe and Y. Yanase, Phys. Rev. B 96, 064432 (2017).
[3] M.-T. Suzuki, T. Koretsune, M. Ochi, and R. Arita, Phys. Rev. B 95, 094406 (2017).
[4] 楠瀬博明, NEWS LETTER J-Physics #2, 04 (2016).

今 号の研 究成 果69

を構 成 する(図1参 照)。実 験 室レ ベ ル の 背 面 反 射を用いた。プローブ上端を切り落とし銅線とマンガ

Laue写真だと、この直方晶と六方晶とを見分けるのニン線を導入することで電流印加のほか電気抵抗のは難しい。そこで、簡単のため以降は系が六方晶で測定も可能にしている。プローブ下端にはターミナあるものとして扱う。UNi4BはTN = 20.4 Kで反強磁性

ルを用意し、試料まではΦ0.026の銅線を用いた(図(AF)秩序を示す。TN 以下ではハニカムをなす2/3の2)。これは試料以外の磁化成分を極力抑えるためでUが持つモーメントが、渦上の磁気構造をとることがある。また、試料との導通は銀ペーストで得た。配線

中性子弾性散乱により示されている[7]。この磁気は極力撚線にし、回路面積を小さくすることで誘導モーメントの配列はt が[0001]を向いて強的に整列

磁場を低減した。解析の際にもこの誘導磁場の影響しているとみなせる。TNで秩序しなかった残りの1/3を抑えるため、生データを適当な温度からの相対変のUはT * = 0.3 Kでのもう一つの秩序に寄与してい化に直した。詳細は論文を参照されたい。今回は30ると報告されている[8]。

Kを基準として取ったため、以下に示す磁化は特記

電流下の磁化測定には磁気特性測定装置MPMSのない限り30 Kからの相対変化となっている。測定には10年以上前にCzochralski法により育成された単結晶試料を、放電加工により整形して用いた。
-まず、電流I || [2110]、磁化及び磁場B || [0110]の結果を紹介しよう(図3)。理論によれば電流による磁図3 (a) 磁化Mと、(b) 電流による変化分ΔMの温度変化。内挿図は-ΔMのT = 6 Kでの電流密度i依存。I || [2110], B || [0110]、B = 30 G。

-図4 Mの温度変化。I || [2110], B || [0110]、B = -5 G。内挿図はΔMの温度変化。

[5] S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome, Phys. Rev. B 90, 024432 (2014).
[6] Y. Haga, A. Oyamada, T.D. Matsuda, S. Ikeda, and Y. Onuki, Physica B 403,900 (2008).
[7] J.A. Mydosh, G.J. Nieuwenhuys, S.A.M. Mentink, and A.A. Menovsky, Philos. Mag. B 65, 1343 (1992).
[8] R. Movshovich, M. Jaime, S. Mentink, A. A. Menovsky, and J. A. Mydosh, Phys. Rev. Lett. 83, 2065 (1999).

70

今 号の研 究 成 果

化誘起に磁場は不要であるが、磁場ゼロでは磁化測さらに、同じ電流・磁場配置で磁場を-5 Gに反転定自体が困難となるため30 Gの磁場を印加していさせた結果が図4である。磁場の反転に伴い通常のる。図3(a)には磁化の30 Kからの相対変化Mを、図3

磁化成分は符号反転しているが、電流依存は変わら(b)はMの電流による変化分ΔMを示している。ここず負(正)の電流で磁化が増大(抑制)されている。こで、ΔM = M(I, T) ‒ M (0 mA, T )で あ る。ここ か ら、のことは、(オ)電流による磁化変化が磁場に依存し(ア)電流による磁化変化がTN 以下で生じていること、ないことを示している。以上の(ア) 〜 (オ)のふるま

それが(イ)電流依存すること及び電流反転で符号反いは、速水らの理論予測と質的に整合するため、私転すること、(ウ)ΔM の絶対値は降温につれ増大すたちはUNi4BにおけるTN 以下での電流による磁化変ることがわかる。また、ΔM の6 Kのデータを抜き出化を、電流誘起の磁化現象であると結論した。

して電流密度i依存に直すと(図3(a)内挿図)、(エ)電

一方で、電流方向が t に平行になると期待し、I ||流による磁化変化が精度内でおおよそ電流密度 i に比例していることがわかる。ΔM がTN 付近で跳ねた[0001]とした測定では、理論による説明が単純には難しい結果を得た。図5はI || [0001], B || [0110]の配り、TN 以下でうねっているのは、電流印加による試料

置で、B = 30, 1 Gにおいて測定した磁化Mの温度変の発熱が原因である。これも詳細は論文を参照して化である。こちらでもTN 以下で電流による磁化の変いただきたい。

化が観測された。また、その振る舞い、および変化-量はI || [2110]の際と似たものとなっている。理論[6]によればt に平行な電流によってはt の増大・抑制のみが生じ、磁場0では磁化が変化することはない。ただし、t の変化は概ね反強磁性モーメントの変化を意味するので、帯磁率が変化することは考えられる。しかし、その場合はΔMは磁場依存を持ち、磁場ゼロ
でΔMが0となる。私たちのデータを見ると、B = 1 Gに お いてもΔMが 有 意 に 残っており(図5(b))、t が[0001]を向いているとすると説明ができない。したがって、この実験結果はなんらかの理由で[0001]の電流によっても[0110]に磁化が誘起されたと考えるのが妥当である。
ここまでデータを見て誰もが考えるのは、これが測図5 Mの温度変化。I || [0001], B || [0110]、B = (a) 30, (b) 1 G。内挿図はそれぞれのΔMの温度変化。

定系などに由来する非本質な現象ではないのか、ということだろう。しかし、試料に非本質な現象であれ

今 号の研 究成 果

71

ば、TN を境とした変化となる蓋然性が無い。では、こいていない可能性である。過去の報告をよく読むとの現象の原因を誘導磁場に求めるとどうだろうか。

実はUNi4Bの磁気構造は六方晶の結晶構造をもとに定電流での測定であるため、誘導磁場は回路形状に決められており、解析の収束度を示すR因子も10%のみ依存するはずである。回路にはUNi4Bを含むたを下回っていない。その後に結晶構造が直方晶であめ、TN を境とした変化は生じうる。しかし、UNi4Bのることが明らかになっていることも鑑みれば、渦状の試料長の変化は50 K以下で~10-6 K-1 程度と小さく、磁気構造が本当に実現しているかはやや疑問が残TN 以下のΔMの変化を説明できるほどの回路の変形

る。tの向きは磁気イオンサイトでの局所的な結晶場を引き起こすとは考えにくい。その他の非本質な起と磁 気 モーメント配 置 により決まる。した がって、源も検討したが同様に説明は困難で、UNi4Bにおけ([0001]を向いて強的に整列していると考えていた)

る電流誘起磁化は系に本質的な現象と考えられる。

UNi4Bが自発的に持つt は、現状ではどちらを向いてでは本質的な現象であることは認めるとして、表いるのか、強的に並んでいるのかも確かには言えな面の寄与である可能性はないのだろうか。一般に、

い、という方が誠実だろう。つまり、私たちの実験結

物質の表面は組成や構造に依らずラシュバ型のスピ

果は理論と整合しないとは言えず、異方性について

ン軌道相互作用が有限にあり、磁気秩序に伴い電気十分な議論ができる状況にない、となると考えてい

磁気的にアクティブになりうる。幸いにも、UNi4Bのる。

場合は表面の寄与は概ね否定できる。UNi4Bは空気

現状を打開すべく、最近私たちはUNi4Bの結晶構

中でゆっくりと酸化し、黒色膜を表面に形成する。私造・磁気構造の再測定を進めている。前者はKEK PF

たちは同一試料において~0.03mm未満の酸化膜のの田端さんにより測定が行われ、直方晶であるとす

有無で電流下磁化を比較したが、有意な変化は見らる芳賀先生の報告[6]と整合する結果が既に示されれなかった。酸化膜は表面の積層を大きく変えるたている[9]。後者については現在、チェコ・カレル大め、表面由来のME効果は、表面酸化によりその強度

学、ドイツ・ブラウンシュヴァイク工科大学、北海道が変化するだろう。つまり、この結果はUNi4Bにおけ大学の3国連携研究として少しずつ進められている

る電流誘起磁化の原因を表面に求めるのが難しいこ[10]。

とを示している。

最後に、ほかの反強磁性金属化合物における、電

それでは、なぜ電流誘起磁化の異方性が理論と異流下磁化測定の結果を一部紹介したい。CeRh2Si2 のなるのだろうか。可能性はいくつか考えられるが、最結 晶 構 造 は ThCr2Si2 型 正 方 晶 (I4/mmm, D4h17,も重要なのはUNi4Bが自発的に持つt が[0001]を向

No.139)である。この構造はCe位置に空間反転中心[9] 田端千紘, 佐賀山基，齋藤開，中尾裕則，網塚浩, 日本物理学会2018年秋季大会 11pB202-12など.
[10] 特に単結晶育成については、齋藤開、博士学位論文 (2018).
[11] S. Kawarazaki, M. Sato, Y. Miyako, N. Chigusa, K. Watanabe, N. Metoki, Y. Koike, and M. Nishi, Phys. Rev. B 61, 4167 (2000).

72

今 号の研 究 成 果

があるという特徴を持つ。CeRh2Si2 はTN1 = 36 K, TN2

AF秩序相は、Ceの磁気モーメントがc 軸を向き、q == 24 Kで逐次のAF秩序を示す。各相ではCeの磁気(0, 1, 0)で特徴づけられる[12]。この磁気構造によっモーメントがc 軸を向き、磁気構造はそれぞれ、波数てはRuサイトの空間反転中心が破られない。そのた

q = (1/2, 1/2, 0)と(1/2, 1/2, 0) + (1/2, 1/2, 1/2)で 特め、この系においても電流誘起磁化は観測されない

徴づけられる[11]。この二つの磁気構造はともに系と期待されたが、いくつかの電流・磁場配置で電流の空間反転対称性を破らないため、空間反転対称性

印加により磁化誘起が観測された(図6右)。これらのの破れを要請するME効果は観測されないと期待さ

結果は、空間反転対称性が保たれていると考えられれていた。しかしながら、本系の電流下磁化を測定ている系で、ME効果が観測されたという点で非常にすると、a軸に電流を印加し、c軸磁化を測定した場

興 味 深 い。また、電 流 誘 起 磁 化 がTN1、T0 で 現 れ、合のみ、電流による磁化誘起がTN1とTN2 の間でのみ

TN2 で消えることから、UNi4Bも含めこれらの系で観観測された(図6左)。

測されたME効果が、AF秩序及びその磁気構造と結近 藤 半 導 体として 知られるCeRu2Al10 は 直 方 晶

びついたものであることが明らかとなった。

(Cmcm, D2h17, No. 63)の結晶構造を持つ。この構造

ここまで、UNi4Bにおける電流誘起磁化現象につではCeがジグザグ鎖を組んでいる。T0 = 27 K以下のいての論文と、加えてCeRh2Si2、CeRu2Al10 における

BI

図6 (左)CeRh2Si2 と(右)CeRu2Al10 の電流による磁化の誘起分ΔMの温度変化。どちらも、AF転移温度より高温の40 Kからの相対変化となっている。結晶構造を内挿して示した。CeRu2Al10 についてはCeの1次元鎖のみを取り出している。

[12] D.D. Khalyavin, A.D. Hillier, D.T. Adroja, A.M. Strydom, P. Manuel, L.C. Chapon, P. Peratheepan, K. Knight, P. Deen, C. Ritter, Y. Muro, andT. Takabatake, Phys. Rev. B 82, 100405R (2010).

今 号の研 究成 果73

最近の成果を紹介した。これらの観測事実から言え播磨先生には頻繁に相談に乗っていただきました。

ることは、まず第一に金属反強磁性体でのME効果

本研究に関わる皆様へこの場を借りて改めて感謝申を予測した速水らの理論は本質的には正しい、といし上げます。

うことである。また、CeRh2Si2とCeRu2Al10 に お ける
電流誘起磁化の観測されたことは、多くの磁性体がME効果の舞台となる可能性を持つことを示唆している。空間反転対称性が保たれた系でのME効果の起源としては、磁気・結晶構造が過去の報告より対称性が低い構造であること、低対称位置のCe配位子イオンが秩序に伴い磁気分極を持つこと、もしくはそれらが電流印加により引き起こされることなどが考えられる。
誠実に言えば、理論の検証はまだ一歩目を踏み出した段階である。今後、実験的にはより単純な構造の系など対称物質を探索し、電気磁気効果の有無を問わず観測例を増やす必要がある。また、磁化以外のプローブを用いた多面的な検証も不可欠で、最近は非弾性中性子が使えないか検討中である。UNi4B
については、異方性についての議論を進めるため、実験室レベルで直方晶結晶軸を同定する方法を見つける必要がある。

本研究は筆者が網塚研究室に所属し、修士・博士課程に行った内容です。研究を進めるにあたっては、
共著の網塚先生、柳澤先生、日高先生、田端さん、
三浦さん、上西君のほか、後輩諸氏にも助力していただきました。特に、CeRu2Al10 は2017年度で修士を修了した鹿内さんの成果です。CeRu2Al10 単結晶試
料は谷田先生、松村先生、世良先生に提供していただ きました。また、速 水 先 生、楠 瀬 先 生、求 先 生、

74

今 号の研 究 成 果

Ｃ０１：多極子遍歴系に対する計算物理学手法の開発：多軌道クラスター型動的平均場近似

相関を持つランダムネスが誘起する
スピンスパイラル秩序
品岡寛

埼玉大学大学院 理工学研究科

助教

近年、スピンスパイラル状態を保つ絶縁物質は、には、Cu2+とFe3+ は等価な割合で含まれている。したマルチフェロイック物質を実現できることから注目をがって、bipyramid構 造 の 構 成 に は、Fe3+ ̶ Cu2+、

浴びている。このような絶縁物質の多くでは、スパイ

Cu2+ ̶ Fe3+、Cu2+ ̶ Cu2+、Fe3+ ̶ Fe3+ の４つの可能ラル秩序は最近接相互作用と次近接相互作用の競性がある。それらの異なるbipyramid構造の配列は合など、異なる距離に働く磁気相互作用の競合から一種の無秩序状態にあると考えられている。

生じている。一方、このようなマルチフェロイック物

この物質では、Tspi がFe3+/Cu2+ の配列の無秩序さ

質を実用に供することを考えると、高い転移温度をと強く関係があることが知られており、特に無秩序で保ち、物性が制御可能な方法が求められる。しかし、あるほどTspi が高くなることが知られている。つまり、

このような競合する磁気相互作用が共に室温程度のスピンスパイラル秩序という長距離秩序状態がラン大きな値を持つことは少ない。このことは、スピンス

ダムネスによって安定化されているように見えるのパイラル転移温度を向上することに制限を与えていである。

る。本稿では、「フラストレーションがない磁性体」

で、スピンスパイラル状態を誘起・制御できることを紹介したい [1,2]。煩雑さを避けるため、レファレン
スは最小限に留めるため、興味がある方は原論文をa)

高エネルギー構造 b)

低エネルギー構造c

Y 3+

Bipyramid

参照していただきたい。
YBaCuFeO5 は、図１に示すような擬２次元状の構造を持つ磁性物質である。本物質は440 K程度で反強磁性転移を示す。さらに温度を下げていくと、ある反強磁性磁気構造

Fe 3+

Bilayerにある種の局所的フラストレーションを導入すること

O 2-

Ba2+
Cu 2+

a

図3

b

YBaCuFeO 5 の結晶構造と高温での反強磁性磁気構造

温度Ts p i にて磁気秩序に対応する波数ベクトルがはん強磁性(1/2, 1/2, 1/2)から(1/2, 1/2, 1/2-Q)へのズ
レ始めることで、スピンスパイラル転移が起こる。こ

今回の論文の肝は、この配列にはある種の相関がの物質で最も奇妙な点は、このTspi が結晶の育成条あり、それが局所的なフラストレーション効果を生む

件に依存して180 Kから310 Kの間で変わることであということである。我々の研究以前に行われた第一る [3,4]。

原理計算において、異なるbipyramid構造の配列を

この振る舞いは実は直感に反するのだが、そこを持つ格子構造のエネルギーが比較されている[3]。そ詳しく議論する前に、結晶構造を概観しておこう。その結果、Fe3+ ̶ Cu2+ のように異なるイオンからなる

れぞれの２重層は、Cu2+ もしくはFe3+ ２個からなる

bipyramid構造が、同種のイオンからなるbipyramid

Bipyramid構造から構成されている。理想的な結晶構造に比べて、エネルギー的に非常に安定であるこ

今 号の研 究 成 果

75

とが分かってる。つまり安定な配置を持つ結晶では、間には、クーロン相互作用による強い斥力が存在しほとんどのbipyramid構造が前者の構造を持っていているのである。したがって、異なる層間に存在するると考えられる。このような理想的な結晶構造の場「不純物ボンド」は近距離に配置されることはレアで合に、第一原理計算から磁気相互作用を見積もるあり、互いにある一定の距離以上の間隔を保っていと、高温で現れる反強磁性相と整合的であり、磁気ると考えられる。

的なフラストレーションは存在しない。

このような場合に、なぜスピンスパイラル秩序がでは、低温でなにがスピンスパイラル秩序を引き

安 定 化されるの だろうか？ 専 門 的 な 話 は 原 論 文起こしているのだろうか？実は同種のイオンからなる[1,2]に任せるとして、結論だけを直感的に解説した

bipyramidが「不純物」として結晶中に存在しているい。図2に示すように、不純物ボンド周りには局所的ことがポイントである。このような不純物はエネル

なスピンスパイル構造が生じる。この簡略図では、c

ギー的に不安定ではあるが、冷却速度を速くするな

軸に沿って、時計/反時計周りに回転する２つの自由

ど条件を変えることで、その濃度が増加する。

度が局所的に縮退している。この自由度を擬似的な異なるイオンからなるbipyramid内では、磁気イオ

イジング自由度とみなすと、イジングスピン間に双極

ン間に強い強磁性相互作用が存在する。これが全体

子相互作用型の有効相互作用が働くことを示すこと

としての 反 強 磁 性 秩 序 を 安 定 化している。一 方、ができる。その符合が磁石と逆なので、c軸と垂直なFe3+ ̶ Fe3+ 型のbipyramid内では、その相互作用の方向に離れたイジングスピン間に強磁性的な相互作

符号が逆転しており、その絶対値も非常に大きい。し用が働く。元の模型の言葉では、局所的なスピンス

たがって、Fe3+ ̶ Fe3+ イオンからなるbipyramid、つパイラル回転の方向が揃い、全系がスピンスパイラ

まり「不純物」は局所的なフラストレーションを引き

ル秩序を示すのである。

おこす。
このような局所的フラストレーションがスピンスパ

低エネルギー構造
不純物ボンド間の最短距離

イラル秩序を引き起こしているのだろうか？答えはYes
ではあるが、単にランダムに導入された局所的フラス
トレーションはスピングラス転移を誘起してしまうこと

Cu2+

Fe3+

高エネルギー構造(不純物ボンド)> ξminに注意してもらいたい。本物質では、このようなフラストレーションを引き起こすボンドが、一方向にのみc入っていることが重要である。さらに、本物質ではこの不純物の配置に空間相関があることで、スピングラ
スではなく、スピンスパイラル秩序が生じている。
種 明 かしをしよう。Fe3+ ̶ Fe3+ 型 のbipyramidの76

今 号の研 究 成 果

図２

不純物ボンドの空間配置とスピンスパイラル秩序

第一原理計算から古典スピン模型を構築し、モン
テカルロ法による計算を行うことで、実際に本物質

0.5nimp= 0.01.0の相図を再現したデータを図3に示す。不純物ボン

反強磁性転移0.5

ドの割合を増やしていくと、低温からスピンスパイラ
ル秩序が現れる。この結果は、本物質でみられる不思議なスピンスパイラル秩序が、ある種の相関を持

0.0
0.5

つ局所的フラストレーション起因であることを示して構では、一軸方向に局所的なフラストレーションを

0.3

スピンスパイラル転移いる。
本稿で紹介した新しいスピンスパイラル秩序の機

00.6

nimp= 0.02

0.0
0.5

0
0.6

nimp= 0.03

引き起こすボンドが入ることがポイントである。そし0.3て、そのようなボンドの空間分布に相関があること
で、よりスピンスパイラル状態が安定化される。このような機構による新奇なスピンスパイラル状態を示

0.0
0.5

0
0.6

nimp= 0.04

す物質の探索、設計が今後の興味深い方向である。

0.3

本 稿 は、A. Scaramucci, M. V. Mostovoy, M. Müller,
C. Mudry, M. Troyer, N. A. Spaldin各 氏との 共 同 研
究に基づくものです。

0.0

150

200

250

300

0

T (K)
図３ 第一原理スピン模型の解析から得たスピン構造因子。縦軸はc軸方向の波数。nimpは、不純物ボンドの割合。

[1] A. Scaramucci, H. Shinaoka, M. V. Mostovoy, M. Müller, C. Mudry, M. Troyer, N. A. Spaldin, Phys. Rev. X 8, 011005 (2018).
[2] A. Scaramucci, H. Shinaoka, M. V. Mostovoy, M. Müller, C. Mudry, arXiv:1610.00784.
[3] M. Morin et al., PRB 91, 064408 (2015).
[4] B. Kundys et al., Appl. Phys. Lett. 94, 072506 (2009); V. Caignaert et al., J. Solid State Chem. 114, 24 (1995); Y. Kawamura et al., J. Phys. Soc.
Jpn. 79, 073705 (2010); M. J. Ruiz-Aragon et al., Phys. Rev. B 58, 6291 (1998); M. Morin et al., Nat. Commun. 7, 13758 (2016).

今 号の研 究 成 果

77

Ｄ０１：強相関多極子物質の開発

層状スズニクタイド：
新しいファンデルワールス型層状超伝導体
後藤陽介

首都大学東京水口佳一

首都大学東京

助教

松田

青木

勇二

首都大学東京2017年4月に首都大学東京の水口研に特任研究

まず、水口研はBiS2 系をはじめとしたカルコゲナイ

員として着任しました。雇用プロジェクトは産業技術

ドの研究を中心に展開していたため、筆者はカルコ

総 合 研 究 所 の 李 博 士 が 研 究 代 表 を 務 めるCREST

ゲンではなくニクトゲン（Pn）を扱ってみようと考え「ラットリングとローンペアの融合的活用による熱電ました。カチオンはBiではなく、2価のSnに注目しま

材料の開発」でしたが、せっかく水口研（超伝導物した。例えばSnSeはZT = 2.6を示す高効率熱電材料

質研）に着任したのだから、「熱電材料のみならず超であり、高圧下での超伝導も報告されていることか伝導体にもなるような物質を探索しよう」という目論

ら、「Sn2+ は何かよさそうな感じ」がしたのです。実

見で研究を開始しました。このようなアプローチはあ際にSnPn系化合物を調べますと、図1に示すようにながち的外れではないと考えており、例えば鉄系超多くの結晶相が報告されております。共通の特徴とし

伝 導 体 の 母 物 質LaFeAsOと同じ 結 晶 構 造 をもつて、SnとPnからなるハニカム型構造の層を有するこ

BiCuSeOは熱電材料として無次元性能指数ZTが1.4とがわかります（Sn4Pn3 については、Snサイトがハに達します。また当初は熱電材料として注目された

ニカム型構造に含まれるサイトとそうでないサイト

NaxCoO2 も、水和物とすることで超伝導体になりまがありますので、色を分けて示してあります）。また、す。水口らの発見したBiS2 系超伝導体は、電子ドー

このSnPn層がファンデルワールス力により結合してプ（および結晶構造の最適化）により超伝導が発現いるために、容易に劈開可能であり、スコッチテー

しますが、電子ドープしない場合には熱電性能指数

プ法（剥離法）等により厚さ数ナノメートルの薄膜化

ZTが0.36を示します。このように、熱電材料・超伝が報告されています。1960年代には、Sn4Pn3 が転移

導体のどちらとしても興味深い物性を示す物質群を

温度Tc = 1.3 Kの超伝導体であることが報告されて新しく探索しよう、ということが研究構想です。将来

おり（ただし超伝導特性の詳細は不明）、類似の構

的には、熱電材料と超伝導体の間に横たわる普遍的造をもつSnPn系化合物は新しい超伝導物質群ではな学理の構築を目指す、というとさすがに大言壮語ないかと期待しました。

という感が否めないのですが、ともかく本稿ではこ紆余曲折の末、NaSn2As2 がTc = 1.3 Kの超伝導体のような探索の結果得られた層状スズニクタイドであることがわかりました[1]。NaSn2As2 の結晶相は(SnPn系) 超伝導体について紹介します[1,2]。

すでに知られていましたが、2 Kまでの電気抵抗率し[1] Y. Goto et al. J. Phys. Soc. Jpn. 86, 123701 (2017).
[2] Y. Goto et al. Sci. Rep. in press.

78

達磨

首都大学東京今 号の研 究 成 果

図1. SnPn系層状化合物の結晶構造か報告されていませんでした。今回、3Heプローブをえ、SnPn系化合物を「ファンデルワールス型層状超用いて2 K以下に冷却することにより、超伝導状態と伝導体」と呼んでいます。ファンデルワールス結合しなることがわかったのです。この 3Heプローブは、首たハニカム型伝導層を有する超伝導体という点で

都大学東京青木・松田研（電子物性研）がJ-Physics

は、グラファイト、遷移金属カルコゲナイド、HfNClと基盤研究（B）により導入したものであり、本研究などと共通の特徴です。NaSn2As2 は単結晶が作製での成果はまさにJ-Physicsの支援のおかげということきますので、種々の物性測定が可能です。芝内教授ができます。紆余曲折、と書いたのは、NaSn2As2 に（東京大学）との共同研究により、磁場侵入長を測定たどりつく前に、何度も「マイスナー効果」を示す試

し、BCS理論で説明されるs波超伝導体であることを料を合成していたことによります。X線回折で検出さ明らかにしました[3]。また、磁場侵入長が960 nmとれる不純物の有無に関わらず、3- 4 K以下で反磁性異常に長く、混合価数に由来するキャリア散乱を示

を示すことがよくありました。しかしながら、これらの唆 する結 果 を 得ました。物 質 探 索という点で は、試料では比熱の飛びが観測されませんでした。現在

Na1-xSn2P2という新物質を合成し、Tc = 2.0 Kの超伝でもその原因は不明ですが、おそらく粒界に析出し導体であることを報告しました[2]。

たSnに由来するものと推測しています。マイスナー

2018年4月から現職に就き、まずは本物質系のTc効果によると思われる反磁性を示すにも関わらず、をどこまで上昇させることができるのかを探ることが超伝導転移による比熱の飛びが観測されない、とい

重要であろうと考え、日々学生と研究に励んでいまう経験を通じて、超伝導体探索の奥深さに触れたよす。本物質系の超伝導に関する論文が他グループかうに感じています。

らも出始めており[4]、少し焦りながらもよい刺激とともあれ、NaSn2As2 については超伝導転移に伴うなっています。熱電材料やトポロジカル物質としてもゼロ抵抗および比熱の飛びが観測され、バルク超伝

興味深い点があります。本稿では触れませんが、本導体であることがわかっています。まずは自分たちの物質群に関する論文一覧をウェブサイトにて公開して見つけた超伝導体を特徴づける名称をつけようと考いますので[5]、興味のある方はぜひご覧ください。

[3] K. Ishihara et al. Phys. Rev. B 98, 020503 (2018).
[4] E. J. Cheng et al. arXiv:1806.01141 (2018).
[5] “Papers on SnPn-based superconductors and related compounds” http://www.comp.tmu.ac.jp/eeesuper/SnPn̲papers.html

今 号の研 究 成 果

79

Ｄ０１：強相関多極子物質の開発

Enhanced superconducting transition
temperatures in the rocksalt-type
superconductors In1−xSnxTe (x≤0.5)

阿井幸男

Department of Physics
Okayama University

小林

夏野

Kaya Kobayashi

岡山大学

異分野基礎科学研究所 Research Institute for Interdisciplinary Science (RIIS), Okayama University

Harald O. Jeschke

秋光

RIIS
Okayama University

RIIS
Okayama University

純

単純なNaCl構造(Fm−3m, cF8, #225)をもつSnTe

InTeと同様の合成条件でIn1-xSnxTeを合成した結は，古くからナローギャップ半導体として知られてい果，x=0 〜 0.5までの領域でほぼ単相のNaCl型構造

たが[1]，近年トポロジカル結晶半導体として盛んにを持つ試料の合成に成功した(図１)。格子定数は，研究が行われている[2]。微量のSn欠損や，化学ドー

SnTe(6.35 Å)とInTe (6.1 Å)の格子定数から予測されピングによって超伝導が発現する事も知られており，るように，Snの増加に従って単調に増加する。

特にInドープは他のドーパントに比べ超伝導転移温度(Tc )が高く(Tc 〜 3-4 K)，バレンススキップ超伝導の可能性が議論された[3]。このように超伝導発現機
構からも，トポロジカル超伝導体の候補としても興味がもたれたSnTeのInドープ組成物質の報告が近年 も多く行 わ れている [4,5]。さらに，系 統 的 なIn
ドープによって，高濃度と低濃度でドーパントの状態が異なる可能性と同時に，Inの固溶限界が45 %程
度 (Sn0.55In0.45Te)であることが報告された[6]。
SnTe高濃度Inドープの際には，不純物としてInTeが現れる。このInTeはTlSe構造(I4/mcm, tI16, #140)
を持ち，NaCl構造と大きく異なるため，上記のように固溶限界が存在する。一方，高圧下においてInTe

図 １. In1-xSnxTeの 粉 末X線 回 折 の 結 果。▽は 高 圧 セ ル のBN，〇はNaCl構造のInTeが不純物として析出する。

はSnTeと同じNaCl構造を持ち，超伝導を示す事が報告されている[7]。同様の高圧合成によってIn高濃

常圧合成では，SnTeにInをドープすると，Tc がInの

度ドープのSnTe超伝導体を合成できるのではない

ドープ量につれ単調増加する。一方，本研究で合成しか，という期待から，我々はJ-Physicsで購入した高たIn高濃度ドープ領域(もしくはInTeのSnドープ領域)

圧合成装置を用いてSn-In-Teの合成を試みた。

におけるTc のSn組成 x に対する変化は，In0.3Sn0.7Te[1] L. Esaki and P. J. Stiles, Phys. Rev. Lett. 16, 1108 (1966).
[2] Y. Tanaka et al., Nat. Phys. 8, 800 (2012).
[3] G. S. Bushmarina et al., Sov. Phys. Solid State 28, 612 (1986).
[4] G. Balakrishnan et al., Phys. Rev. B 87, 140507(R) (2013).

80

今 号の研 究 成 果

付近で最大を示すドーム型を示した(図２)。

第一原理計算を行い，In-Snの置換によって系の電InドープされたSnTeは，超伝導を示す組成でも子状態がどのように変化するかを調べた(図３)。図特徴的なディラックコーンを示しており[5]，トポロジ

３(a)に，ドープされていないInTeのバンド構造を示

カ ル 超 伝 導 体 の 有 力 な 候 補 で あった が，InTeはす。フェルミエネルギーより少し上に，鋭い状態密度

SnTeと異なりtrivialな金属である。したがって，本研のピークが存在することがわかる。今回の研究では，

究 で 合 成し た 領 域 に お い て，topological相 か ら

InをSnで置換することによって電子がドープされ，こtrivialな相への転移が期待されたが，Tc の変化は基の鋭いピークがフェルミエネルギーに近づくことで本的に連続的であった。常圧合成で得られている結Tc が上昇したとみることもできる。一方で，図３(c)

果と合 わ せると，図 ２ に 示 すように，Tc はInTeとのように，鋭いピークはドーピングによってポテン

SnTeの間の中央組成付近で平らなドーム型を示し，

シャルが乱れると広がりを持つと予想される。この乱両端のSnTeとSn0.9In0.1TeならびにInTeとIn0.9Sn0.1Te

れを考慮した計算結果が実際に観測されたTc の振の間でのTc の変化は顕著であることがわかる。

る舞いとよく対応していることから，InTeへのSnドープによるTc の上昇とドーム型の変化は，InTeのバンド構造から説明できることが分かった。これらバンド
構造の変化に伴って生じる振る舞いを，今後は単結晶を用いた測定で検証していきたい。

図２ InTe-SnTeにおける超伝導転移温度Tc と電子比熱係数γのSn組成に対する変化。白抜きマークが今回得られた結果。文献値[6] と大きな飛びなく接続する。挿入図は格子定数の変化。〇が今回得られた結果，■は文献値である。

SnTeにInをドープした場合，Inによる不純物バン
ドがフェルミエネルギー付近に成長して超伝導が発現することと，電子比熱係数γがInドープによって増加する事が指摘されていた[6]。本研究でも，Inが増加するに従ってγが増加する振る舞いが見られた

図３ In1-xSnxTeの電子構造。(a)スピン軌道相互作用(SO)によるバンド構造の変化。(b)フェルミエネルギーにおける 状態密度のSn
濃度依存性。乱れを考慮した計算(CPA)では，特徴的な鋭いピークが失われる。(c) ドープによって生じる乱れを入れたポテンシャ
ルを仮定して計算したフェルミエネルギー付近の状態密度。

(図２)が，Tc はγの増加に伴って増加せず，上記の様にドーム状の変化を示した。
この振る舞いについて明らかにするため，我々は[5] C. M. Polley et al., Phys. Rev. B 93, 075132 (2016).
[6] N. Haldolaarachchige et al., Phys. Rev. B 93, 024520 (2016).
[7] M.D. Banus et al., Science 142, 662 (1963).
[8] K. Kobayashi et al., Phys. Rev. B 97, 104511 (2018).

今 号の研 究成 果

81

J-Physics Annual Meeting 2017

会議報告：
J-Physics平成29年度領域全体会議
酒井明人

東京大学物性研究所

2018年３月15日〜 17日の３日間に渡り、東京大

佐藤卓先生（東北大多元研）の講演「Nonreciprocal

学物性研究所６階大講義室にて平成29年度の領域

magnons in noncentrosymmetric magnets」では反会議が行われました。参加者は124名でした。

転対称性のない反強磁性体α-Cu2V2O7 のマグノン分散について報告がありました。

３月15日（木）まずオープニングに領域代表である播磨尚朝(神子による反強磁性相の巨視的秩序パラメータ」で戸大理)先生からJ-Physicsの目的とこれまでの成果

は、磁気構造を拡張多極子により分類することで、についてご説明いただきました。中間報告に対して

異常ホール効果の発生が自然に理解できることが示審査委員会からAの評価を受けており、これまで通りされました。

今後も研究に邁進し成果を出し続ける必要があるこ

有田亮太郎先生（理研 CEMS）の講演「Mn3Snにと、一方でアウトリーチ活動に対しては現状不十分

おける大きな磁気光学カー効果に対するクラスターであるため積極的に行っていく必要があるとの報告

多極子理論」では、Mn3Snが巨大な磁気光学カー効がありました。

果を示すことを理論・実験双方から明らかにしたこ

この日の講演はA01班の計画研究からスタートしとが報告されました。

ました。中辻知先生（東大物性研）の講演「局在多極20分の休憩の後、A01班の公募研究者の講演が子と伝導電子の相関による新しい量子現象 」では、始まりました。出口和彦先生（名大院理）の講演「正A01班の成果のサマリーの後、仮数揺動系YbAlB4、20面体準結晶の磁性と超伝導」では、準結晶や近似

四極子近藤系PrTr 2Al 20 (Tr = Ti, V)、ワイル反強磁性結晶が舞台となる超伝導や量子臨界性について報体Mn3Sn等での最近の成果が報告されました。

告がありました。

中西良樹先生（岩手大理工）の講演「超音波で探渡辺真仁先生（九工大基礎科学）の講演「Yb系準るPrV2Al20 の低温秩序相と電子状態」では、磁場中で結晶と近似結晶における新しい量子臨界現象」でソフトニングが増大する最新の実験結果が報告されは、周期系〜準結晶まで様々なYb化合物で見られるました。

仮数揺動の量子臨界性がどのように統一的に理解で小林寿夫先生（兵県大物質）の講演「YbAlB4 の低

きるのか、理論的に示されました。

温・高圧力下 174Yb放射光メスバウアー分光法による

関山明先生（阪大基礎工）の講演「角度分解内殻研究」では、高解像度メスバウアー分光を圧力下ま

光電子線二色性による占有 4f 軌道対称性の解明」

で拡張した最新の結果が報告されました。

ではPrIr2Zn20 を始めとするPr化合物の結晶場基底状

榊原俊郎先生（東大物性研）の講演「EuPtSi の磁気相図」では極低温磁化測定により決定された異方的な磁場温度相図が示されました。

82

鈴木通人先生（理研 CEMS）の講演「クラスター多極研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

態が光電子分光によっても確認できたことが報告されました。
古賀昌久先生（東工大理）の講演「ハニカム格子

図１ 会議の様子

上多軌道模型におけるスピン軌道相互作用の効果」

待講演「単体Teにおける電流誘起バルク磁性」から

では、スピン軌道相互作用の強いハニカム格子上でスタートしました。時間反転対称性を破らない電流誘スピン液体や磁気秩序相がどのように競合、出現す

起の磁化がNMRで観測されたことが報告されました。

るかを理論的に研究した結果が報告されました。

20分の休憩の後、C01計画研究班、公募研究班の椎名亮輔先生（琉球大理）の講演「Sm化合物に講演が順に行われました。網塚浩先生（北大理）のおける軌道依存型混成による秩序化現象と重い電子講演「反強磁性金属における電気磁気効果の検証」

状態」では、SmRu4P12 が示す磁場中での複雑な電では、C01班の活動内容紹介の後、様々な反強磁性

気抵抗率の温度依存性や、SmOs4Sb12 , SmTa2Al20 を体での電気磁気効果について、理論と実験が一致す始めとする磁場に依存しない重い電子化合物がどのる点及び異なる点について報告がありました。

ように理解できるか理論的に研究した成果が報告されました。
大槻純也先生（東北大理）の講演「量子多体物理におけるスパースモデリングの方法」では、量子多藤秀樹先生（神戸大理）の講演「UNi4Bの常磁性
およびトロイダル磁気秩序状態の B-NMR による研究」では、磁場中のNMRスペクトルの比較から、結晶対称性と磁気構造の関係が示されました。

体物理で非常によく用いられる量子モンテカルロ法

中尾裕則先生（KEK-IMSS）の講演「Resonant x-ray

がスパースモデリングの導入でどのように進歩する

scattering study on hybridized orbital states in d -のかが示されました。

and f-electron system」で は 人 工 超 格 子(LaMnO3)2

坂井徹先生（兵庫県立大物質理）の講演「低次元量子反強磁性体のスピンネマティック相 」では、厳(SrMnO3)2、及び充填スクッテルダイトPrRu4P12 の秩序相での混成効果について報告がありました。

密対角化法や密度行列繰り込み群法を用いて、低次

高阪勇輔先生（岡大基礎研）の講演「無機キラル

元量子反強磁性体におけるスピンネマティック液体

磁性体の不斉結晶育成」では、水溶性・不溶性双方相などのエキゾチックな量子相の可能性が報告されのキラル磁性体における純良な不斉結晶合成の成ました。

果や今後の展望を示されました。

森道康先生（原子力機構先端研）の講演「拡張多楠瀬博明先生（明大理工）の講演「拡張多極子に極子によるフォノンホール効果 」では、Ba3CuSb2O9

よる交差相関結合」では、クラスター多極子やハイで見られる熱ホール効果について、拡張クラスター

ブリット多極子の分類と、期待される対称性の破れ

多極子と孤立スピンに焦点を当て、そのメカニズム及び線型応答について報告がありました。

を示されました。

御領潤先生（弘前大理工）の講演「Kane-Mele金属におけるカイラルd- 波超伝導と表面自発スピン分

３月16日（金）極: SrPtAs を視野に入れて」では、カイラル d 波超伝会議２日目は伊藤哲明先生（東京理科大理）の招

導体の表面物性について理論的な予測が報告され研究会報告／滞在記

83

図２ ポスターセッションの様子ました。
大串研也先生（東北大理）の講演「奇パリティ多所反転対称性のない系の超伝導について報告がありました。

極子秩序伝導系の開拓」では、奇パリティ多極子秩

鬼丸孝博先生（広大院先端研）の講演「Pr系の非序 を 示 す 物 質 とし て 新 た に 最 近 発 見 さ れ た

クラマース二重項における相転移と非フェルミ液体

BaMn2As2 の強磁気四極子/十六極子秩序について的挙動」では、PrT2X20 系の四極子秩序や四極子近藤報告がありました。

効果について系統的に報告されました。

大原繁男先生（名工大院工）の講演「反転中心の

水口佳一先生（首都大物理）の講演「重金属を含ない結晶構造のYbNi3Al9 および関連物質の磁気的む層状超伝導体の探索」では層状Bi型超伝導体の性質」では、YbNi3Al9、ErNi3Ga9 およびLuNi3Al9 の磁局所構造、同位体効果、キャリアドープの結果等が気相図や電流誘起磁化について報告がありました。

報告されました。

高畠敏郎先生（広大院先端物質）の講演「ジグザ秋光純先生（岡大基礎研）の講演「Trial to Carrier-

グ鎖近藤半導体の反強磁性秩序に対する一軸圧力

doping in Sr2IrO 4/Ba 2IrO 4」では、Ir酸化物の超伝導効果」では、近藤半導体CeT2Al10 (T = Ru, Os)の一軸

探索の現状について報告されました。

圧力下での異方性や混晶系の低温物性が報告され播磨尚朝先生（神戸大理）の講演「反転対称の無いました。

系やウラン化合物の電子構造」では、UNi4Bのバン

昼食休憩後、ポスターセッションが行われました。
64件もの講演があり、活発な議論が行われました（図２）。
品岡寛先生（埼大理）の講演「動的平均場近似に

ド構造が示されました。
講演終了後、懇親会およびポスター賞授賞式がカフェテリアで行われました。５名の受賞者に賞状とマグカップの記念品が贈呈されました（図３）。

基づく第一原理計算手法の開発と応用」では、第一原理計算に必要な連続時間量子モンテカルロ法について、多軌道物質に適用した例や最新のスパースモ
デリング法導入の利点についても報告がありました。
古賀幹人先生（静大教育）の講演「結晶場多重項に起因する非フェルミ流体状態における多極子物理」では、立方晶Pr化合物のΓ5 三重項結晶場基底状態の多極子近藤効果について理論的な研究の成果が報告されました。
野原実先生（岡大基礎研）の講演「5d 遷移金属を含む超伝導体の開発」では、Irを含む超伝導体や局84

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

図３

ポスター賞授賞式の記念撮影

３月17日（土）対称秩序は純良試料で弱く、不純物由来の可能性が最終日はD01公募研究班の講演から始まりました。

高いことが報告されました。

高 林 康 裕 先 生（東 北 大 AIMR）の 講 演「Emergent

井澤公一先生（東工大理）の講演「U1-xThxBe13 のelectronic phenomena in hybrid f-/p-electron

輸送係数にみられる非フェルミ液体的挙動」では、

molecular materials」では、希土類金属を含むフラー

熱伝導率測定からフルギャップ的な準粒子励起が報

レンベースの分子材料における元素置換や圧力を用告されました。

いた電子物性の系統的な変化が報告されました。

松田達磨先生（首都大院理工）の講演「SmTr2Al20

阿部伸行先生（東大新領域）の講演「3d 電子系に

（ Tr: 遷移金属）における重い電子状態の特徴につおける高次多極子に由来する非対角応答」では、カいて」では、磁場に依存しない重い電子状態が価数

イラル反強磁性体の非相反方向二色性や奇パリティ

揺動で理解できることが報告されました。

多極子秩序の候補物質であるハニカム反強磁性体の電気磁気効果について報告がありました。
岡本佳比古先生（名大院工）の講演「Ir・Pt 化合物における新超伝導体探索」では、スピン軌道相互作用の強いIrやPtを含む超伝導物質探索の最近の進展が報告されました。

柳瀬陽一先生（京大理）の講演「奇パリティ多極子秩序・超伝導の分類学と電磁応答」では、超伝導や多極子の分類表に加え、対称性から期待される新たな電磁応答についても報告がありました。
午後のセッションではB01公募研究班の講演が行われました。服部一匡先生（首都大院理工）の講演

宮坂茂樹先生（阪大院理）の講演「遷移金属ダイ「異方的四極子 RKKY 相互作用と磁場中強四極子秩

カルコゲナイドの異常物性」では、Type IIのDirac型序」では、PrTi2Al20 の強四極子秩序の[100]方向磁場分散を持つNiTe2 のバンド構造について最新の実験

での磁場中相転移は、磁場に依存する四極子間相互結果が報告されました。

作用の導入によって説明できることが示されました。

20分の休憩の後、B01計画研究班の講演が行われ池田浩章先生（立命館理工）の講演「多軌道超伝ました。青木大先生（東北大金研）の講演「B01 計画

導体の分類とその応用」では、多軌道系の超伝導の研究のこれまでの成果と f 電子系化合物の超伝導探ペアリングやギャップ構造について理論的に研究し索」では、B01班の成果を報告された後、強磁性超伝た成果が報告されました。

導URhGeの一軸圧効果について報告がありました。

藤森伸一先生（原子力機構）の講演「3次元ARPES

石田憲二先生（京大理）の講演「重い電子人工超による強相関ウラン化合物の電子状態」では、ARPES

格子の核磁気共鳴」では、強磁性超伝導体や人工超を使った最新の実験技術により、URu2Si2 の非常に綺格子のNMRについて報告がありました。

麗なフェルミ面の3Dマッピングが示されました。

神戸振作先生（原子力機構先端研）の講演「URu2Si2

野尻浩之先生（東北大金研）の講演「URu2Si2 およびのNMRによる研究」では、過去の報告にあった２回

関 連 化 合 物 の 強 磁 場 相」で は、URu2Si2 やCeRu2Si2

研究会報告／滞在記85

図４ 集合写真などの中性子散乱やXMCDの結果が報告されました。
野島勉先生（東北大金研）の講演「電場誘起超伝
導体における増強された常磁性極限臨界磁場の直接観測」では、SrTiO3 を用いた電気二重層トランジ
スタでの電場誘起超伝導の高い上部臨界磁場について、磁場角度、温度を関数とした詳細な測定結果が報告されました。
大貫惇睦先生（琉大理）の講演「立方晶化合物の特異なフェルミ面」では、量子振動で様々な物質のフェルミ面を測定され、現代のバンド計算が小さな
フェルミ面を除き非常に良く実験を再現することが報告されました。
最後に評価委員である鹿野田一司先生、上田寛先
生に講評いただきました。伝導する多極子をキーワードに研究が発展していることを評価される一方、領域の枠にとらわれずに研究することも大事であるとコメントいただきました。また面白さを専門外の人にわかりやすく伝えることも大変重要であるという言葉に大変共感致しました。

86

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

J-Physics 2018

国際ワークショップ報告
Novel Phenomena in Quantum Materials
driven by Multipoles and Topology
大槻匠

東京大学物性研究所

酒井

特任研究員

明人

中辻

知

東京大学物性研究所
助教

東京大学物性研究所教授

2018年4月9日（月）、10日（火）の2日 間 に 渡り、大学、Ying Ran氏）、角度分解光電子分光によるワイ東京大学柏キャンパス柏図書館メディアホールにおル磁性体のバンド構造の観察（東大物性研、近藤猛

い て、国 際 ワ ー クショップ “Novel Phenomena in氏）、ワイル反強磁性体Mn3Snにおける電気的・熱Quantum Materials driven by Multipoles and的・光学的応答（東大物性研、肥後友也氏）についTopology” がJ-Physicsと東京大学物性研究所量子て発表が行われました。

物質研究グループとの共催で開催されました。近年、昼食を挟んで初日午後にはポスターセッションが量子物質、とりわけ強相関電子系における研究は、行われ、活発な議論が行われる様子が至る所で見ら多極子やトポロジーに基づいた新しい物理学の概念れました。参加者にご記入いただいたアンケートでの導入によってより深く理解されてきました。本ワー

も、ポスターセッションの印象が特によかったようでクショップは、新物質で発現する新奇な物理現象をす。ポスター発表のうち、学生による発表について模索する研究者と、スピントロニクスやフォトニクス

は、15名の審査員によってポスター賞が厳正に審査を駆使して新機能を探索する研究者の架け橋となされました。

り、最新の研究成果の共有ならびに新しい研究の芽

午後前半は多極子のセッションで、スピン軌道結を育む場を提供することを目的に開催しました。年

合金属Cd2Re2O7 における多極子秩序（東大物性研、

度始めのご多忙な時期ではありましたが、2日間で廣井善二氏）、非クラマース二重項における非フェル

のべ162名（初日92名、2日目70名）の参加があり、ミ液体的挙動と2チャンネル近藤効果（広島大学、鬼22件の口頭発表と42件のポスター発表が行われま丸孝博氏）、PrTi2Al20 における強的四極子秩序へのした。

磁場の効果（東大物性研、瀧川仁氏）について発表

初日は、始めに押川正毅氏（東大物性研）、森初

3件 が 行 わ れました。午 後 後 半 はstrange metalの

果物性研所長、播磨尚朝領域代表よりご挨拶を頂きセッションで、価数搖動系YbAlB4 の 174Yb放射光メス

ました。引き続き、午前前半はトポロジカル相のセッ

バウアー分光（兵庫県立大学、小林寿夫氏）、近藤絶

ションで、SmB6 を題材にしたstrange metalの研究

縁体α-YbAl1-x MnxB4 における高温反強磁性（東大（Rutgers大学、Piers Coleman氏）、ワイル/ディラッ

物性研、鈴木慎太郎氏）、近藤超格子における巨大

ク超伝導体におけるカイラルな電磁気効果（大阪大磁気抵抗（東大物性研、多田靖啓氏）について報告

学、藤本聡氏）について発表2件がなされました。午がなされました。初日の講演終了後は、柏の葉キャ

前後半は、ワイル磁性体に関する口頭発表が3件あンパス駅前コメスタへと場所を移し、懇親会が催さり、ワイル半金属における非線形光学応答（Boston

れました。

研究会報告／滞在記

87

2日目午前前半は、量子スピン液体に関する講演3

度始めのお忙しい時期での開催となりましたが、多件があり、キタエフ量子スピン液体における量子熱数の皆様にご出席いただき誠にありがとうございま

ホール効果（京都大学、笠原裕一氏）、
α-ZrCl3 におけした。2日間という過密なスケジュールでしたが、休る創発SU(4)対称性と量子スピン軌道液体状態（東大憩時間にも随所で議論が行われ、多極子とトポロ

物性研、山田昌彦氏）、カゴメ反強磁性体における熱ジーに関連した最新の研究成果について、濃密な情ホール効果（東大物性研、山下穣氏）について報告

報共有と意見交換をしていただけたのではないかとがなされました。午前後半は強相関電子系の多極子思います。

に関する講演2件で、希土類・アクチノイドにおける当日の様子を撮影した写真が、本ワークショップ

隠れた秩序（Rutgers大学、Premi Chandra氏）、熱膨

Web サ イ ト（http://satoru.issp.u-tokyo.ac.jp/ISSP

張・磁歪測定によるPrV2Al20 の多極子秩序（東大物性Workshop20180409.pdf から「Photo」をクリック）

研、酒井明人氏）について研究報告がなされました。

にありますので、是非ご覧ください。

午後前半は、新奇超伝導体のセッションとして3件の発表が行われ、強磁性超伝導体におけるリエントラ
ント超伝導とフェルミ面の不安定性（東北大学、青木大氏）、PrTr2Al20 (Tr = Ti, V)における四極子秩序と超伝導の圧力制御（電気通信大学、松林和幸氏）、鉄カ
ルコゲナイト超伝導体におけるネマティック秩序とBCS-BECクロスオーバー（東大新領域、芝内孝禎氏）
について報告がなされました。後半は、スピントロニ
クスと電流駆動現象に関する3件の発表が行われ、反強磁性金属における電流誘起磁化（北海道大学、網塚浩氏）、多極子秩序の分類学と電磁応答（京都大学、柳瀬陽一氏）、量子スピントロニクスと応用（東大
物性研、三輪真嗣氏）について報告がなされました。
全講演終了後、中辻から閉会の挨拶、ならびにポス
ター賞審査委員長の瀧川仁氏（東大物性研）からポス
ター賞の発表があり、野口亮氏（東大物性研）、近江
毅志氏（東大新領域）、西川尚氏（東大物性研）の3名に賞状と記念品のマグカップが贈呈されました。
最後に、3月開催の領域全体会議から日が浅く、年88

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

J-Physics Annual Meeting 2018

J-Physics平成30年度領域全体会議報告神戸振作

日本原子力研究開発機構 先端基礎研究センター

研究主席

はじめに

スター賞の選考も行われたため、若手の方々は自分

平成30年度の領域全体会議（後半キックオフミーの成果の説明に真剣に取り組まれていました。

テング）は、５ 月24−26日に 東 北 大 学 片 平 さくら

特別セッション

ホールで開かれました。本会議では、研究期間後半

特別セッションでは「物性若手のためのキャリアに採択された公募研究が提案者によって紹介され、デザインー企業で活躍する先輩からのメッツセー

その研究計画について討論することが主な目的にジ」というテーマで、パナソニックの四橋聡史氏となっています。また、中間評価が昨年９月に終わりま

NTTの角柳孝輔氏に講演をお願いしました。今後、した。その結果を踏まえて、領域として期間後半の研少子化の影響で大学などのアカデミックポストは必究展開について議論することも重要な目的であり、然的・合理的に減少します。バブル崩壊後、企業の各計画研究班代表から今後の研究計画に関する発博 士 修了者 採 用 数も減 少しました が、新しいイノ

表がありました。新緑の仙台の過ごしやすい季節のベーションの担い手として企業で物性物理学者が活おかげで議論も大いに進みました。全体の参加人数

躍する可能性を具体的に丁寧に語っていただきましは115名でした。

た。本号に網塚さんが詳しいレポートを書かれていはじめに播磨領域代表から領域の研究計画の概要とます。ご参照ください。

今までの成果および今後の会議予定に関する説明がありました。以下、項目ごとに報告します。

各計画班の研究計画
A01班

公募研究課題東大物性研中辻氏から今後の研究計画に関する説

今回は79件の応募があり、33件の公募研究課題

明がありました。局在多極子を同定し、その多極子がが 採 択されました。このうち理 論 に関 するもの が多極子格子になった時に伝導電子との相互作用を通９件、実験に関するものが24件です。前後半に継続

してどのように遍歴化させられるかということに注目して採択された研究者は14名でした。どの研究にもする野心的構想です。すでにPr1-2-20系やYb系でそこの領域研究の新しい局面を切り開こうとする気概の端緒を掴んでおり、今後の成果が期待されます。

の感じられるものと思われました。

新しい公募班の研究課題もその構想の沿ったものであり、理論にも重きをおいたものになっています。

ポスター発表B01班

ポスター発表は２日目の午後に行われ、54件の発

東北大金研青木氏から今後の研究計画に関する表がありました。主な発表者は計画班員や、その研説明がありました。本班は、遍歴性が強く多極子自究室のPDと大学院生の方々です。会場は盛況で多く

由度が物性を支配する系の超伝導や磁性に注目しての活発な議論が交わされました。また若手対象のポいます。高品質な試料の物質開発を行い、dHvA効研究会報告／滞在記

89

果などの量子振動実験でFermi面の詳細を決定し、す。この 構 想 は、野 原 氏 がf電 子 系 のj=5/2 Physics

NMRや熱・電輸送現象でFermi面近傍の低エネルの研究からフィードバックしたものであり、d電子系

ギー励起を詳細に明らかにしていきます。これらのでは斬新で野心的挑戦です。またd-f電子系の統一

結果に基づき、多極子自由度に起因する超伝導や磁的視点を構築するという領域の目標に誠に合致した性の微視的機構の解明を目指しています。公募班

ものです。公募班もd-f系の多彩な研究者になっていも、独自の手法もつ実験家と理論家が集まっており、ます。

この困難な問題をどう料理するのか楽しみです。
C01班

懇談会

北大理学院網塚氏から今後の研究計画に関する懇談会は２日目夕に会議場と同じ東北大学片平さ説明がありました。この班は、主に（グローバル、局

くらホールで開かれました。中間評価を終え、研究

所）反転対称性の破れに注目しています。反転対称

が佳境に入ってきた中、研究者間で今後の研究や将性の破れた新しい化合物の探索とそれに起因する新来の展望について熱い議論が交わされました。また

奇な物性発見が研究計画の両輪です。新しい公募班

ポスター賞の授賞式もあり、播磨代表から５人の若の研究課題も探索、理論、精密物性とバランスのと手研究者の方に賞状と記念品が贈られました。今回れたものです。特に電流磁気効果やマルチフェロの記念品は、宮城名産の美しい玉虫塗りのペンケー

イックな新物性発見を目標としています。最近、JPSJスであり、筆者もいただきたいなと思った次第です。

のEditorʼ s choiceに選ばれた斎藤氏（元網塚研）のまた、早坂東北大理事（研究担当）
・副学長、高梨東

UNi4Bの 電 流 磁 気 効 果 の 論 文 は、2018年（２−４

北大金研所長、今野東北大金研教授に播磨領域代月）でダウンロード数のトップ５を３ヵ月間維持し、表との隠された過去？ を含む貴重なお話をいただ

総ダウンロード数は900に近づいています（2018年

き、会場は大いに盛り上がりました。

５月時点）。新しい電流磁気現象に強い興味が持たれていることを示しており、この方向での研究を推進

評価委員講評することを勇気づけるものです。

会議の最後に、評価委員の上田寛先生から講評を

D01班

90

いただきました。全体の研究方向は概ね良いが、物

岡山大異分野基礎科学研究所野原氏から今後の質開発では余り自分の探索領域を限定せず、自由に

研 究 計 画 に 関 する 説 明 が ありまし た。この 班 のやったらよいとの助言をいただきました。方向性の5d/6p系のj=3/2, 1/2 Physicsの構築という明確な目

ないむやみな物質探索も問題ですが、ある程度の自標が示されました。その鍵となる戦略として １）秩由度とのバランスも必要なのでしょう。確かにセレン序構造を持ち、局所的に反転対称性が破れている化

ディピティのある物質開発研究者は、良いバランス

合物 ２）Fermi面の強いnestingの２点に注目しま

感覚を持っているように見受けられます。

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

まとめ
この３日間の会議で、各班の研究目標がかなり明確になりました。各班が多極子という概念を異なった現象に適用することで、この概念がよりリッチなものに変貌してきていると実感しました。今後、各班が多様化させた多極子の物理を統合して、新たな地平に到達することが期待されます。

研究会報告／滞在記

91

Ｘ００：J-Physics：多極子伝導系の物理の研究総括

物性若手のためのキャリアデザイン−企業で活躍する先輩からのメッセージ網塚浩

北海道大学 大学院理学研究院

平成３０年５月開催の領域全体会議では、２日目にいう強いメッセージをいただきました。角柳さんは、

標題の特別セッションを設け、強相関系の分野で学

2005年に北大理学研究科・熊谷健一先生のもとで重位を修め企業で活躍される四橋聡史さんと角柳孝輔

い電子系超伝導体FFLO相のNMRの研究で学位を取さんをお招きしてご講演いただきました。四橋さんは得され、NTT物性科学基礎研究所に勤務されていま

阪大基礎工学研究科・三宅和正先生の研究室のご出す。
「NTT物性科学基礎研究所での超伝導量子回路

身で、2002年にf 2 配置の結晶場と近藤効果の理論研の研究」と題したご講演では、量子コンピュータの原究で学位を取得された後、当時の松下電気産業にご理から開発の現状までをわかりやすく講義していた

就職、現在はパナソニック株式会社・テクノロジーイ

だきました。さらに、ノーベル物理学賞受賞者A. J.

ノベーション本部に勤務されています。
「基礎科学かLeggett先生とともに最近取り組まれている、巨視的ら新しい技術開発へのチャレンジ」と題したご講演でスケールでの量子もつれ状態（実在性の破れ）の検は、社会の動向とともに変遷する会社の戦略の中で、証の研究について解説していただきました。大型希

四橋さんご自身がどのようにアイデアを出しプロジェ

釈冷凍機が多数配備された世界有数の極低温実験

クトを立ち上げてこられたのか、貴重な経験談を伺

環境の中で、最先端の基礎科学研究を長期的視点でいました。世界最高効率を実現された人工光合成の進められており、この分野の専門性を存分に発揮で研究プロジェクトのお話も大変興味深いものでした

きる魅力的なキャリアパスをご紹介いただきました。

が、そこに留まらず、現在は化石燃料問題の解決に大変お忙しい中、ご講演をご快諾いただいたお二人向けインフォマティクスを活用した新物質開発のプロに誌面を借りてあらためてお礼を申し上げます。

ジェクトを牽引されているとのことで、人類社会の発J-Phsyicsでは人材育成の一環として、今後も大学展に全力で取り組まれている熱意をひしひしと感じま院教育と企業ニーズとの溝を埋めるキャリア形成支した。企業では一つの専門に留まらず、色々な人と交援活動を行っていきます。ご意見、ご要望等がござ

渉・協働できる幅広い知識とスキルが要求されるといましたら是非お寄せください。

四橋聡史さん

92教授

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

角柳孝輔さんJ-Physics 2018

J-Physics 2018: Summer School について小林夏野

岡山大学 異分野基礎科学研究所准教授

2018 年 6月24日 か ら6月27日 に、淡 路 夢 舞 台

な い だろうか。夕食 時 には、参 加 者 は 写 真 の マグ

(兵庫県淡路市夢舞台1番地)においてJ-Physics 2018:

カップを各自もって周りのポスターを見たりしながらSummer School が 開 か れ た。国 内 外 からの6人 の交 流 を 深 め た。週 後 半 に 同じ会 議 場で 行 わ れ た

講師による多極子と超伝導に関する理論と実験の基

Workshopに参加した海外研究者もSummer School

礎から最先端の研究までの講義が2日半にわたってに参加し、講義への積極的な質問に加えて、夕食時行われ、講師も含めて約80人の参加があった。初日のポスターでも若い研究者に熱心に質問したりアドの24日は丁度サッカーワールドカップの期間中だっバ イ ス を 与 え た り と い っ た 姿 が 見 ら れ た。

たこともあり、Get Together party がボールのキック

今 回 のSummer Schoolは、Organizersの 若 手 のオフによって始まった。

研究者が中心となって講師を呼び、Workshopと同夢舞台は会議場とホテルが同じ場所にあるため、じ会場を使用させて頂くなど、多くの方の助けによっ

参加者は基本的に朝食から夕食までを一緒の時間をて可能となった。Summer School をきっかけとして、過ごすことができ、参加者の交流が深まったのでは

大学院生を含めて若手の研究者同士の交流が深まり新しい研究が生まれることを願っている。

プログラム
T. Arima : Non-reciprocal Flows of Quantum
ParticlesInduced by Ferroic Order of Odd-Parity
Multipoles
P. Brydon : Superconductivity with strong spinorbit coupling
B. Fauqué : Electronic grounds states in low
carrier metals : the case of semi-metals
A. Pourret : Fermi surface instabilities incorrelated electron systems
I. Sheikin : Measurements of physical propertiesof strongly correlated electron systems underhigh magnetic ﬁelds
M. Trassin: Probing ferroic thin ﬁlms using nonlinear optics

研 究 会 報 告 ／ 滞在 記

93

94

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

ICM2018

International Conference on Magnetism（ICM2018）に参加して
橘高

俊一郎

東京大学物性研究所

助教

2018年7月15日から20日の期間にアメリカのサン

迎えた出国日の7月15日、汗を吹き出しながら成フランシスコで磁性の国際会議（ICM2018）が開催

田国際空港まで移動し、乗り継ぎなしの快適な空のされました。ICMは3年に1度開催される歴史ある会

旅を経て（ロシアW杯フランス優勝！の機内アナウン

議で、今回が21度目の開催です。毎回多くの研究者

スもありました）、お昼前にサンフランシスコ国際空が集い、2015年にスペインのバルセロナで開催され港に降り立ちました。日本国内では気温が40度に迫た前回会議では2,197名が参加しました。その内容

る中、長袖が快適な現地は絶好の避暑地と言えましは、超 伝 導 や 重 い 電 子 状 態を含 む 強 相 関 電 子 系

た。私にとっては約10年ぶりのアメリカです。当時と（SCES）から、スピン系、スピントロニクス、磁性薄の大きな違いは、ESTAが導入された点と100円を大膜を含むナノ磁性、磁気デバイスなど多岐に渡りま

幅に下回っていたドルが115円近くにまで回復してす。今年はサンフランシスコ国際空港から電車で30いた点でしょうか。円高が解消されたことを差し引い分程度の会議場「Moscone Center」で開催されましても、サンフランシスコの物価は大変高く感じました

た。街中は正に大都会であり、モダンな印象の高層（マクドナルドのビックマックセットが11ドル）。

ビル群に圧倒されました。一方、近くにはスラム街があり、夜は治安が悪い場所もあったようです。

さて、本題の会議ですが、まず今回導入された会議用アプリ（My Itinerary）について紹介したいと思

本稿では、本会議の概要とともに私個人の率直な

い ま す。ICM2018 は 4 件 の Plenary lectureと ポ ス

感想を述べたいと思います。まず会議申込後に行っター講演を除けば、最大10セッションが同時進行さたことは、航 空 券とホテル の 予 約でした。会 議 のれるマンモス会議です。そのため、参加者は聴きた

ホ ー ム ペ ー ジ で 斡 旋 さ れ て い た ホ テ ル「Sanい講演に合わせて会場を移動する必要があります。

Francisco Marriott Marquis」（会場まで徒歩3分）がこのアプリは端末に一度インストールするとプログラ

1部屋224ドルと高額で、いきなり洗礼を受けました

ムリストからアブストラクトにネット接続無しでアク（それでもICM特別価格で正規金額の半額程度だっセスでき、その中で興味ある発表・セッションを登録たようです）。私は二人で部屋をシェアしたのでお手すれば一目で自分のスケジュールを把握できる優れ頃価格でしたが、高額な宿泊費に悩まされた方は多ものでした。プログラム変更があればアップデートでかったようです。

即座に反映され、進行中の講演も一目で分かりまICM2018開催前の7月上旬には西日本で豪雨によす。この便利さを味わうと、常時パラレルセッション

る甚大な被害がありました。不安な思いをされた方が行われる日本物理学会でもぜひ導入して欲しいとも多かったことと思います。私の実家（岡山県井原

思わずにはいられませんでした。

市）付近でも小田川が倉敷市真備町地区で氾濫し、講演会場にはHDMIケーブルが準備され、16:9の

大きな被害が発生しました。被災地の皆様に謹んで画面で発表が行われました。複数のケーブルが準備

お見舞い申しあげます。

されていましたが、PCを接続すると画面が自動で切研究会報告／滞在記

95

り替わる設定であったため、質問時間中に次の講演物を備える科学博物館Exploratoriumにてバンケット

者が画面を奪ってしまう事態が頻発していました（私が開催されました。4日目の午後は自由時間で観光にもやってしまいました）。16:9の画面は幅広いスペー出かけられた方も多かったのではないかと思います。

スを提 供し、講 演 者と聴 衆 の 両 者 にとって有 益で私も午前のセッション終了後にPier 39を訪れ、遠目あったと思います。会場には「No Photography」がからゴールデン・ゲート・ブリッジ、アルカトラズ島、

大きく掲げられ、写真・動画撮影の禁止が強調されベイブリッジ、野生のアシカを堪能しました。5日目にていました。

は近藤絶縁体SmB6 やYbB12 のフェルミ面に関する講

今回の会議では講演件数が1900件を超えた一方

演やフラストレーション系における量子臨界現象ので、講演キャンセルも目立っていたように思います。

講演などがありました。最終日には、マックスプラン

あるセッションでは、最初の講演終了後、2‐4番目

ク研究所のグループからCeRh2As2 における多極子由の講演者が不在という事態も発生していたようです。

来の量子臨界的振る舞いおよびその近傍での超伝導ポスター講演は午前と午後の2部が開催されました。

の発見が報告されました。他に、1-2-20系に関する

会場では午前はコーヒー、午後はビールが提供さ

講演や電流誘起磁化の講演（網塚氏）などがありまれ、それらを片手に議論が白熱していました。毎日、した。

ベストポスター賞が発表され、J-Physics関係者では総括すると、数々の新機能性材料が発表された

肥後友也氏（東大物性研）と田端千紘氏（KEK物構

5日目の中辻氏のPlenary lectureを筆頭に、スピン研）が 見 事 受 賞されました。賞 状と記 念 品 の 水 筒

トロニクス関連の研究が大変盛り上がっているよう（賞状ケース？）を受け取られたそうです。おめでとうに感じました。SCES関連では、ピエゾアクチュエーございます！

タを利用した一軸圧実験や非平衡状態での物性測

Topicsに関しては、私の印象に残った一部の内容

定など新たなアプローチから物質の本質に迫る研究を紹介したいと思います（私見に満ちた記事であるが印象的でした。反面、新物質開発の報告がやや少ことをご容赦ください）。初日のWelcome Reception

なかったように思います。Closingでは、会議登録者

では会場で立食タイプの料理&ドリンクが提供されま数が1541人であったこと、次回のSCES2019が岡山した。2日目にはSr2RuO4 のセッションがあり、UCLAで 開 催 さ れ る こと（播 磨 氏）、ICM2021が 上 海、のグループから一軸性圧力下で超伝導状態のKnight

ICM2024がボローニャで開催されることが紹介されshiftが減少するとの報告がありました。Sr2RuO4 の超ました。本会議は大きなトラブルなく終わりを迎え、伝導研究の大きな転機となりそうです。3日目には、

大変有意義な時間を過ごすことができました。会議

ウランやセリウム系における超伝導・量子臨界現象・を運営された関係者の方々には深くお礼申し上げま

隠れた秩序に関する講演やキタエフ量子スピン液体

す。

の講演などがありました。その日の夜は、多くの展示

96

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

Ｂ０１-Ｄ０１ 合同トピカルミーティング

トピカルミーティング
ものづくりシリーズ
第３回「物質探索最前線」会議報告
松田

達磨

水口

首都大学東京理学研究科

准教授

佳一

首都大学東京理学研究科

准教授

はじめに

でき、幅広い内容の会議となりました。このようなもトピカルミーティングものづくりシリーズ第３回のづくりに特化したプログラムに加え、全員の講演「物質探索最前線」は、８月６−７日に、首都大学東

時間を３０分とゆったりとしたスケジュールにしたこ

京の国際交流会館大会議室にて開かれました。もの

とにより、研究成果のみならず、改めて結晶育成やづくり学校第１回は、2016年１月に岡山大学にて物質探索における基本事項の確認に加え、講演者そ「戦略的物質開発入門」として開かれ、また第２回はれぞれがこれまでの研究活動で培ってきた物質探索

６月末に淡路夢舞台国際会議場にて、若手研究者の特徴ある手法や、チャレンジし続けていることが、対象のサマースクールと国際ワークショップという色濃く発表内容に反映されたものとなっており、印かたちで開催されました(この会議の概要について

象に残りました。

は、同号掲載の報告記事をご参照ください)。本トピ
カルミーティングは、「物質探索最前線」というテー領域外からの特別講演及び評価委員講演

マから、ものづくりシリーズ第３回という位置付けと初日最初のセッションでは、東工大の東正樹氏かさせて頂き、また2016年度に発足した首都大の研究

ら「ビスマス・鉛-3d 遷移金属ペロブスカイト酸化物組織である超伝導理工学研究センター (センター長の 系 統 的 な 電 荷 分 布 変 化」として、応 用 的 視 点を堀田貴嗣)* との共催というかたちで行われました。

持った大きな負の熱膨張係数を持った物質開発として、バレンススキップ元素に注目した研究につい会議概要てご講演を頂きました。また、このバレンススキップ

２日間の会議において、２２件の口頭発表と最終の自由度に起因した研究としては、三宅和正氏（阪的に１８件のポスター発表が行われました。B01-大）からも二日目に「非磁性自由度によるいくつかのD01合同トピカルミーティングとしつつも、領域全体

異常現象」として、最近の研究紹介と理論的研究にの中で特徴ある物質研究を推進されている方々、まついてご講演を頂き、本領域の研究対象物質にもた加圧や加工等の実験技術を通して新たな研究対多々含まれるBiやPb、Tl といったスピン軌道相互作

象拡張を推進されている方、理論的研究をもとにし用の大きな元素が、物質中において価数自由度に起た新しい物理的現象の観測の可能性について研究因した興味深い現象を示すことをご紹介頂きました。

をすすめておられる方々を中心にご講演を頂きまし

また、初日午後のセッションでは、新学術領域「複合た。さらに、今回の会議では、領域外からも本領域

アニオン化合物の創製と新機能」の領域代表を務めとは異なる視点・手法で物質開発を精力的にすすめておられます陰山洋氏(京大)から「複合アニオン化ておられる４名の方をお招きし、ご講演を頂くことが合物の作り方」としてご講演を頂きました。酸素(O2-)* https://www.tmu-beyond.tokyo/superconductivity-science-and-engineering/

研 究 会 報 告 ／ 滞在 記

97

の代わりに水素(H-)や窒素(N3-)等の陰イオンが複数

るご自身の研究内容についてご講演を頂きました。

含まれるような化合物合成、またそれを基にした新新学術領域「複合アニオン化合物の創製と新機能」

しい反応過程の構築に加え、さらに革新的な機能性の 評 価 委 員 も 務 め ら れ て い ることに も 関 連し、の創出を目的とした今後の研究の展望についてご講

Sr1-xRexO1+2x 系の合成についての試行錯誤を話され演を頂きました。化学的・応用的な視点を基にしつつつ、物質合成をしてゆく際の重要なポイントや考

つ、これまでの常識にとらわれない発想力の重要性

え方について、これまでのご経験を基にお話し頂きを感じさせて頂ける内容で、大変勉強になるものでました。これらは、物質合成をする際、幾度となく直した。二日目最 初 に は、東 工 大 の 大 場 史 康 氏より面する多くの問題について、それらを克服する上で「第一原理計算による半導体物性の予測とデータ駆極めて実感のこもった実践的な方法論が多く含まれ動型新物質探索」として、第一原理計算を基にしたていたように、個人的には感じました。

沢山の候補となる新物質の中から、現実に存在しうる物質へと絞り込んでゆく過程や、三元状態図の作

ポスター発表及びポスター賞

成といった、膨大な計算データを基にしたマテリア

本会議では、１日目にポスターセッションを設け

ルズ・インフォマティクスの一端についてご講演を頂ました。当日の参加も含め１８件のポスター発表がきました。まだまだ物質探索の実際は、既存のデー行われました。件数は比較的少なかったものの、いタベースや、経験・勘に頼る部分がありつつも、特ずれも成果として充実した内容の発表が揃ったもの

定の分野においては、このような手法による研究のでした。その 中で、若 手 の ポスター に つ いてポス

進展について、目を見張るものがあると改めて感じ、

ター賞を設け、９名の審査員による厳正な審査によ

これからの研究にどのように取り入れていくか、考えり、以下の２名にポスター賞が授与されました。

させられる内容でした。

・垣花将司（琉球大学理工学研究科 D2）

会議の最後には、本領域評価委員の上田寛氏より、会議評価のみならず、豊田理化学研究所におけ98

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

「 立方晶キラル化合物EuPtSiの特異な磁気相と電子状態」

・石飛尊之（首都大学東京理工学研究科 M2）「ダイヤモンド構造上の反強四極子秩序と光学ジャ
イロトロピー効果」
ポスター賞授与式は、１日目夕方、会議場に隣接するフランスレストラン、ルベッソンベールで開かれた懇談会の中で行われました。受賞者には播磨領域
代表より賞状と記念品が贈られました。今回の記念品は、BCC構造のブリルアンゾーンの形をしたルー
ビックキューブと3×3×9の層状構造をしたルービッ
クキューブでした。これは、今回Chair を務めさせて頂きました筆者の趣味に関連し、選定させて頂いた
ものです。

まとめ
播磨領域代表のClosing でのコメントにもありましたが、幅広い視点での物質開発について大きく進展が見られ、またそれらを共有しながら、新しい発
想で次の研究の芽が出ていることが実感できる会議の内容であったと思われます。最後に、お忙しい中、本トピカルミーティングにご参加頂きました皆様に、深く御礼申し上げます。

研 究 会 報 告 ／ 滞在 記99

Ｃ０１：拡張多極子による動的応答

海外派遣報告(ETH)と２年間の博士研究員の報告
飛田豊

弘前大学 理工学研究科

100

研究機関研究員(2018年3月迄)2018年2月1日−3月18日 の 間，
「J-Physics:多 極回程度Sigristさんと議論を交わし，問題点を洗い出子伝導系の物理の国際展開 - 若手研究者の相互派

して，解決または更なる議論という形で進めていき遣」事業の支援を受けてスイス連邦工科大学（ETH）

ましたが，EHTでは2月末に新学期が始まる為，学内

チューリッヒ校理論物理学研究所に滞在し，Manfred

が急激に慌ただしくなってしまい，それ以降はSigrist

Sigrist教授らと，弘前大学で御領教授，修士課程2

さんとは，概ね週一回の議論が基本となりました．

年の桜庭君と進めていた磁場誘起トポロジカル超伝

ETHは各部屋が全てガラス張りで開放感があり，入り導に関する議論を深めてきました．本来ならば，支やすさと緊張感が絶妙でした．また，ビジター用の援枠一杯の3 ヵ月の滞在を予定していたのですが，部屋に滞在したので1 ヵ月半の間に，数日程度の短北海道科学大学（旧北海道工業大学）へ2018年4月

期滞在の人が沢山やってきて，色々な国の様々な分から着任する事が2017年末に決まった為に，急遽滞野の人たちの話を聞くことが出来て，非常に刺激を在期間を変更しました．というわけで，J-Physicsの受けました．これらに加えて，週に一度の機械学習

博士研究員として弘前大学で過ごした2年間の報告

セミナ ー，大 学1，2年 生 向 け の 物 理 コ ロ キウム，もこの場で併せてさせて頂きたいと思います．

様々なゲストのセミナー等が日々開催されていて，そ事の始まりは，2017年9月の八幡平での国際会議のスケジュールが至る所に配置されているモニター

J-Physics2017で，領域代表の播磨教授に海外派遣に一覧で表示されている為，辺りをふらついている

制度への申請について相談をし，その後すぐに御領と目に入り，行ってみるかという感じで参加する事がさんに受け入れ候補の一つであるETHのSigristさん

出来たので，とても刺激的で1 ヵ月半は瞬く間に過に打診をして頂きました．結果，快諾を得ることがでぎていきました．

き，2018年2月― 4月の予定でETHに滞在し，共同研

チューリッヒでの生活究を進めるという方向で決まりました．ところが上述

チューリッヒ空港について最初に行った事は，SIMの通り，予定していた期間内に異動が決まり，滞在

カードの購入でした．一昔前では考えられないです

期間の変更を余儀なくされ，関係各所に様々なご迷が，今や外国でもプリペイド式SIMさえあれば，その惑をおかけしてしまいました．このような多少（？）

まま普段の携帯電話やスマートフォン環境が手に入の波乱はありましたが，何とか2月1日よりチューリッ

ります．スマートフォンさえ手に入れば，電池がなく

ヒにて1 ヵ月半の研究生活を始める事が出来ました．

なるまでは何でも調べられるので一安心です．私がETHでの研究生活手に入れたのは空港で最初に目に入ったSWISSCOM

宿泊先は，ETHからトラムとバスを乗り継いで15と い う 会 社 の プ リ ペ イドSIMで，20CHF程 度 で，分程度のとても便利な場所でした（ただ，一度大雪

depositが20CHFついてくるものでした(ちなみに，になった日はトラムもバスも止まってしまって，歩い1CHF 〜 110円程度)．至って良心的な値段だなと思て丘の上の大学まで行きましたが）．週に一回から二いながら，購入し滞在期間中2回程ticketを追加購

研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

入もしましたが，全部でも100CHF以下だったと思い

決意をしました．また，チューリッヒといえば，FIFAます．街中でもネットで色々調べながら行動が出来国際サッカー連盟の本部があります．せっかくなのたので，とても重宝しました．出発前から，スイスはで，数年前に出来たというFIFA Museumに行ってき物価が高いとあらゆる人から言われて，かなりビクました．原稿執筆時点（6月末日現在）では，どこがビクしながら行きました．実際，大学の食堂での食獲得するか分からないですが，2018年ワールドカッ

事は10−15CHF/食，スーパーでの買い物も日本でプの優勝トロフィーも展示してあり，とても良いものの買い物の概ね2倍程度高いという感覚でした．までした．ただ，このMuseumはSigristさん曰く，あまた，外食は恐ろしく高くてそうそう行けるものでは無り人が来ていないとの事でした．尚，スイスではほといという印象でした．当初は，週末も土日共に研究

んどすべての人が英語を話せて，そして母国語では室に行っていましたが，徐々に土日どちらかは街中ないために，お互いにbrokenな英語でも通じてしまをふらつくようになりました．真冬だったので余り遠います．なので，訪問先としてはお勧めの国の一つ

出はしませんでしたが，市の中心部やチューリッヒ湖

であると思います．こうして，大分チューリッヒでの辺りを散歩しました．調べてみるとどうやら，スイス

生活に慣れてきたなというところで，残念ながら帰国にもウナギがいるようで，いつか釣りに来てやろうとの日がやってきてしまいました．研究に関しても，ある程度のめどが立ち，問題点がはっきりしだしたところだったので，一層残念でしたが後ろ髪を引かれる思いで帰国と相成りました．スイスに行く前は，研究生活や食生活，言語等，不安な事もたくさんありましたが，行ってみると結局何とかなりました．というか，
何とかしなくてはならない訳で，人間の適応力というものを実感しました．尚，帰国してからおよそ10日後には，弘前から札幌に移住し新しい生活を始めなくてはならなかったので，落ち着く暇は全くありません
でした．
というわけで，ここからは弘前大学での2年間の博士研究員の思い出話，もとい総括を簡単にしたいと思います．
つい2つ前のニュースレターでは，着任の挨拶を書いたのですが，もう総括をすることになるとは思ってもみなかったです．およそ2年前に，素粒子論から研究会報告／滞在記

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物性理論へと手を広げ，弘前大学の御領さんの研究室にお世話になる事になりました．最初は同じ物理

現在海外派遣制度への申請を考えている
若手の方々へ

といえども，戸惑いだらけでした．けれども，御領さ数か月の間，外国で研究の事だけを考えて過ごせ

んに手厚くご指導いただき，研究室の学生と一緒にる時間は貴重であると，現在とても慌ただしい生活

なってゼミと研究を行う事で物性分野の理解が進になった事もあり，心から感じています．もし，少しみ，１年目はあっという間でしたが，非常に濃い時でも興味があるのであれば，速やかに申請する事を間を過ごしました．特に，御領さんとはほぼ毎日，昼

強くお勧めします．言語面等で海外での生活を不安

ご飯を共にしていて，様々な話をすることが出来て良に思う人も多いでしょうが，行かないと永遠にそのい気分転換にもなった上に，生活リズムが整ってと不安は解消されないでしょう．そして，行ってしまえてもありがたかったです．そして，生活も夏を過ぎたば何とかせざるを得ないのです．だから，きっと大丈辺りには完全にペースを掴み，釣りのポイントもいく

夫です．

つか見つけて楽しむことが出来ました．また，観光ス

最後になりましたが，弘前大学に受け入れて頂いポットにもいくつか行ってみましたが，写真はその中た 御 領 潤 教 授，J-Physics代 表 の 播 磨 尚 朝 教 授，の1つで，十二湖の青池という池です．ちなみに魚もC01 代 表 網 塚 浩 教 授，J-Physics 関 係 者 の 方 々，結構泳いでいました．そして，研究や弘前での生活

そして，弘前大学理工学部の方々には研究だけにが軌道に乗った2年目は，一層頑張ろうと思いつつとどまらず 色 々な 面 で，ま た 弘 前 大 学 の 事 務 のも，中々うまくいかない事も多々あり，思い悩むこと方々，神戸大学播磨研秘書の岩藤 陽子さん，尾崎も何度かありました．特にある程度物性分野に関す

直 美 さ ん に は 特 に 事 務 手 続 き の 面 で，そして，る理解が進んできた一方で，自分なりに具体的な問

Manfred Sigrist教授，ETHのsecretary Ms. Beatrix

題を考えようとすると，知識が著しく足りないことをHuber，Ms. Denise Pinsそして研究所のメンバーに実感させられて，何が出来るのかがどんどん見えなくは研究や生活などETHでの様々な面で，大変お世話なっていく事が何度もあり，中々に厳しかったです．

になりました．この場を借りて，皆さまには心から感ですが，前述の通り八幡平でのJ-Physics 2017以降，

謝申し上げます．お世話になった間に得られた貴重怒涛のように物事が進んでいき，気づいたら今に至な経験も生かして，引き続き研究に教育にと，一層ります．大変なことも色々とありましたが，対象の分精進していきたいと思いますので，今後ともよろしく野を広げた事でこれまで以上に，例え理論分野でお願い申し上げます．

あっても，物理として実際に確認を行う事が大切であることを認識する事が出来ました．今後この経験を研究に生かしていかなくてはならないと思ってい
ます．

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研 究 会 報 告 ／ 滞 在記

Ｃ０１：拡張多極子による動的応答

最先端の物性物理学研究に触れて
大岩

陸人

明治大学 理工学研究科

柳

博士前期課程 1年

有起

楠瀬

博明

明治大学 理工学部
博士研究員

明治大学 理工学部教授

明治大学理工学研究科M1の大岩陸人と申します.

子のスピンが面直方向にロックされることで生じて今 回 は J-Physics 領 域 全 体 会 議 にてポスター賞 に選出して頂き, 大変光栄に思います. ポスター発表いると考えられています.
単層 MoS2 のフェルミ準位近傍のバンド構造はを通して多くの先生方や先輩方と研究に関する議論やお話をさせて頂きました. それは自分にとって,初めて最先端の物性物理学研究に触れられた気がの3つのd 軌道から主に構成されます[2](図2参照).

した瞬間でした. 運営の方々や先生方, また日頃か伝導バンドはK (Kʼ )点近傍のほとんどスピン縮退しら研究を支えて頂いている楠瀬先生 , 柳さんをはた|0>軌道から主に成ります. 一方価電子バンドは,

じめ , 研究室の方々に, 今回の様な貴重な経験をΓ点周りはスピン縮退した|0>軌道から, K (Kʼ )点近させて頂いたことを, 深く感謝申し上げます. 今回

傍は|±2>軌道から主に成り, SOCと空間反転対称

は, ホールドープした単層MoS2 における超伝導の性の破れに起因したスピン分裂が生じます. 従って,理論に関する発表をしました. 本稿ではその概要をホールドープした単層MoS2では電子ドープした場合紹介させて頂きます.

より多彩な超伝導状態が実現すると予想されます.
しかし, これらの魅力的な特徴に反し, 現在に到るま[背景]でMoS2 のホールドープ超伝導は実現していません.

MoS2 は遷移金属カルコゲナイド(TMDCs)に属す

最近, ホールドープした単層MoS2 と非常に良く似る層状物質であり, 近年は電気2重層トランジスタをたバンド構造を持つ単層TaS2 において, キャリア

用いた2次元の電場誘起超伝導に関する研究が盛ん

ドープ無しでも超伝導体となるTMDCs群の中で最もに行われています[1]. その顕著な性質として, 1.5 K

高いHc2 が観測されました[3]. この現象の説明として

で面内臨界磁場Hc2 がパウリ限界の約4倍の大きさをイジング型のSOCによる効果が重要視されています.

持つことが挙げられます. この非常に大きなHc2 は,

同 様 の 実 験 がNbSe2 に お い ても行 わ れて い ま す

面内の空間反転対称性の破れとイジング型のスピン[3,4]. 高濃度にホールドープされたMoS2と見なせる

軌道相互作用(SOC)により, クーパーペアを組む電TaS2 において超伝導が得られる一方で, MoS2 にお[1] Y. Saito et al., Nat. Phys. 12, 144 (2016).
[2] G.-B. Liu, W.-Y. Shan, Y. Yao, W. Yao, and D. Xiao, Phys. Rev. B 88, 085433 (2013).
[3] S. C. d. l. Barrera, et al., Nat. Commun. 9, 1427 (2018).
[4] X.Xi, et al., Nat. Phys. 12, 139 (2016).
[5] R. Oiwa, Y. Yanagi, and H. Kusunose, arXiv:1806.01447.

若 手紹 介103

表１. 点群D 3h におけるクーパーペアの分類. “irrep” ( “o-irrep” )はスピンと軌道（軌道）空間における既約表現. Sは電子対のスピンの絶対値.
図1. 強 磁 性 的 交 換 積 分 J = - U/ 2 (U = - 0.5 eV)の 場 合 の Tc と 各
クーパーペアの構成要素のホールドープ量依存性.

た. このとき, 格子振動由来の電子間引力を仮定し,直接積分Uを負の値に取りました. 次に, |0>軌道から成るスピンシングレット(SS)に加え, |±2>軌道間で構成されるスピンシングレット(軌道トリプレット)(SS-OT), ス ピ ントリプ レット(軌 道 シ ング レット)
(ST-OS)をそれぞれ次のように定義しました.

各クーパーペアは, 単層MoS2 の点群D3h 対称性に
図2. J=-U/2のクーパーペアの模式図.region A〜Cは図1(a)に対応. 楕円の大きさはフェルミポケットの大きさを，スピンの大きさはクーパーペアの強さをおよそ表す.

基づく議論から, 3つの既約表現に分類されます.
その結果を表１に示しました. これら各既約表現の超伝導状態に対するTc を数値的に求めたところ, A1ʼ

いては観測されていないという現状は, TMDCs群に対称性(ψ, Dz , dz の混合状態)が最も高いTc を有するおける超伝導現象がドープ量と深い関わりを持つこという結果を得ました.

とを示唆している様に思えます. そこで私たちは, ユ

図1に, 交換積分の値がJ = -U/2 > 0 (強磁性的)

ニットセルあたりのホールドープ量xを0~0.2個までの場合のTcとクーパーペアの各成分のドープ量依存変化させたときの超伝導転移温度Tcとクーパーペア

性を状態密度(DOS)と共に示しました. 図2は, このの各成分の変化を調べました[5].

時のクーパーペアの模式図を表します. 図1(b)に示
すように, x < 0.02 (図1(a)のA領 域)の 非 常 に 低 い

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[結果]

ドープ量ではTc が非常に小さくなることが分かりましま ず, オン サ イトのSOCを 考 慮し た3軌 道 引 力

た. これは, 図1(a)に示すように, K点周りでスピン

Hubbardモデルに基づきギャップ方程式を求めまし

分裂を起こした上部のバンドのみから成るDOSが非

若手紹介

常に小さいためです. また, この結果は単層MoS2

時間を割いてまでも, 多くのアドバイスやご意見をにおいて超伝導が実現していない１つの理由である

頂いております. また, 何か身の回りで面白いことがと予想されます. ドープ量を増やしていくと, x = 0.1

起きた時には, 柳さんに話を聞いて頂いております

を超えた時点でdz の符号が反転し, Tc の値が急激にが, いつも楽しく研究生活を送れているのは, 柳さ増加します. さらに, x > 0.14の領域でdz が支配的んの優しさがあってこそだと思っております, 有り難な状態が得られました. これは, SOCによりスピン分

うございます.

裂したバンドの両方にフェルミ面が現れた結果, dz
ペアに最も強い引力が働くようになったためである

今回の経験を踏まえ, 日々の研究活動に精進して参ります.

と解釈できます.

[おわりに]
1月に淡路島で開催されたトピカルミーティングに参加した時は, 家族や友人へのお土産話として, 淡
路島の美味しいタマネギ（特に素焼き）やビール,
豪華なホテルの話が7割程を占めていました. しかし, 淡路島から帰ってきて楠瀬先生から「次の領域会議ではポスター賞を狙いましょう. 」と笑顔で繰り返し言われ続けていると, そのうち私はその言葉が「タマネギばかりに感動していないで研究活動に励みなさい. 」と言われている様な気がしてきて, 勝手に焦っていました. しかし言い換えれば, 楠瀬先生の笑顔のプレッシャーがあったからこそ, 今回ポスター賞を受賞できたと言っても過言では無いと思います.
楠瀬先生の日頃からの手厚いご指導に御礼申し上げます.
また, 普段から下らない話や研究の話に到るまで様々な話を聞いて頂いている研究室の方々にも, この場をお借りして深く感謝申し上げます. 特に, 柳さんとは研究室で毎日多くの時間を過ごさせて頂いていますが, 今回の研究に限らず日頃から, ご自身の

若 手紹 介105

Ｃ０１：拡張多極子による動的応答

博士研究員の紹介
植木輝

弘前大学大学院 理工学研究科 物性理論研究室

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所属研究代表者

御領

弘前大学大学院教授

理工学研究科潤

平成30年4月から弘前大学の御領先生の研究室でロー状態のホール効果の研究を行いました。磁場中

新学術領域「J-Physics: 多極子伝導系の物理」のポの第二種超伝導体に輸送電流を流すと、超伝導体内

スドクとして研究を行っている、植木輝です。以下で部に存在する超伝導渦電流がマグナス力によって運は、自己紹介と博士取得までに行った研究、そして、動します。また、超伝導渦は磁束を持つので、磁束これから行う研究についてお話します。

が動くことで電場が発生して、散逸が生じます。この○自己紹介

渦の運動に伴う抵抗状態のことを「渦糸フロー状態」

私の出身は稚内という日本の最北端の地で、少しと言います。この超伝導渦は磁束のみならず、電荷街を離れると海や牧場が広がっている自然が豊かなも持っています。マグナス力によって渦は輸送電流所で育ちました。中学三年生の頃、礼文島という稚に対して垂直方向に運動するので、渦の帯電はホー内の近くの島に住んでいたこともありました。礼文島

ル効果に影響を及ぼす可能性があることが指摘されはウニやアワビ、ホッケなどの食べ物がとてもおいています。そこで、私たちはまず平衡超伝導渦の帯

しく、トレッキングが楽しめ、レブンアツモリソウに電について調べることにしました。

代表される高山植物などをたくさん見ることができ

磁 場 中 の 超 伝 導 体 の 解 析 には、通 常、アイレン

ます。是非、みなさん礼文島に足を運んでみてくだ

バーガー方程式（準古典方程式）が用いられます。

さい。また、小さい頃、両親が一人っ子である私のこの方程式は、渦状態のペアポテンシャルや超伝導ために犬を飼ってくれて、それ以来、犬がとても好き

渦電流、磁場などの物理量や、渦糸コア内の低エネです。当時白い雑種と黒柴を飼っており、雑種の方もルギー励起を含む一粒子スペクトルをよく記述する

柴犬に形が似ていたので、柴犬が一番かわいいとのですが、一方、帯電効果やホール効果を記述する

思っています。趣味はおいしいものを食べることとおための力の項が落ちているため、それらを議論する

酒を飲むこと、旅行です。弘前に引越ししてきてかことができません。そこで、私たちは超伝導の平均

ら、弘前城のある桜で有名な弘前公園や、世界自然場理論であるゴルコフ方程式からアイレンバーガー

遺産である白神山地などを観光しましたが、とても方程式を導出する際に、より高次の項であるローレ

きれいなところでした。桜の時期には弘前公園に５ンツ力などの力の項を含めるように導出し、準古典回も行ってきました。

的なアプローチでも帯電効果を記述できるように方◯博士課程の研究

程式を拡張しました。この「拡張アイレンバーガー方

私は北海道大学の北先生の研究室で、第二種超程式」を用いて、超伝導渦コア近傍の電荷密度を計

伝導体における超伝導量子渦の帯電効果や渦糸フ

算したところ、超伝導渦の帯電のメカニズムには、

若手紹介ローレンツ力によるもの[1]と、ペアポテンシャルの対称性をもつ可能性があることが、μSRによる内部磁空間変化によるもの[2]とがあることがわかりました。

化測定や汎関数繰り込み群などの理論解析により指そして、幅広いパラメータ領域で、ペアポテンシャル

摘されています。現在までに超伝導体表面を流れるの空間変化による効果が渦の帯電に主要な寄与を

スピン偏極電流などがボゴリューボフ−ドジェンヌ方

及ぼしていることがわかりました[2]。

程式を用いて解析されています[5]。私は現在、スピ

その後、渦糸フロー状態のホール効果の計算も行

ン軌道相互作用やレイヤー間ホッピングを考慮したいました。第二種超伝導体のホール効果は数多くの準古典方程式を導出し、SrPtAs超伝導体表面を流れ実験研究があります。特に、銅酸化物超伝導体や鉄るスピン偏極電流の計算に取り組んでおり、先行研

系超伝導体、金属超伝導体のニオブなど、多くの第究では考慮されていなかった磁場の効果（マイス

二種超伝導体ではホール係数の符号が温度や磁場

ナー効果）を含めて自己無撞着に計算することを考えを変化させた時に反転することが観測されています。

ています。D01の野原先生のグループはSrPtAs以外

一方で、このホール係数の符号反転に対する理論とにもBaPtSbなどの異なるハニカム構造を持つ超伝導

して、超伝導渦の帯電によるものやピニングの影響体を発見しているので[6]、さらに今後この研究を発を考慮したものや、超伝導ゆらぎの効果を取り込ん展させて、これらの超伝導体の渦状態や電気伝導度だものなどがありますが、一致した見解はいまだになどの輸送係数の計算も行いたいと考えています。

得られていません。そこで、私たちはこのホール係○最後に数の符号反転問題を解決するために、まず、第二種

以上、自己紹介と博士課程での研究、これからの超伝導体のホール効果に対する微視的理論の構築研究についてお話しさせていただきました。本学術に挑みました。そして現在まで、渦の帯電効果を研領域の研究分野に関して、まだまだわからないこと究するために導出した、拡張アイレンバーガー方程がたくさんありますが、研究会などを通して勉強し、式をさらに線形応答の範囲まで拡張し、それを用い自身の研究へ活かして行きたいと思っております。貢てs波超伝導体におけるホール角の温度依存性を計献できるようにがんばりますので、何卒よろしくお願

算することに成功しています[3]。

いいたします。

◯これからの研究
現在、私は御領先生と協力し、ハニカム構造を持
つ超伝導体の理論研究を行っています。具体的には、D01の野原先生のグループで発見されたSrPtAs
超伝導体[4]に関する研究です。この超伝導体は、最近 接 格 子 間 の ホッピングパラメーターに対し、約10％と大きなスピン軌道相互作用をもつことが第一
原理計算により示されています。また、超伝導体のペアリングは時間反転対称性を破るカイラルd波の弘前公園の桜の写真[1] H. Ueki, W. Kohno, and T. Kita, J. Phys. Soc. Jpn. 86, 064702 (2016); W. Kohno, H. Ueki, and T. Kita, J. Phys. Soc. Jpn. 85, 083705 (2016).
[2] M. Ohuchi, H. Ueki, and T. Kita, J. Phys. Soc. Jpn. 86, 073702 (2017); H. Ueki, M. Ohuchi, and T. Kita, J. Phys. Soc. Jpn. 87, 044704 (2018).
[3] H. Ueki, Doctoral thesis, Hokkaido University, 2017.
[4] Y. Nishikubo, K. Kudo, and M. Nohara, J. Phys. Soc. Jpn. 80, 055002 (2011).
[5] J. Goryo, et al., Phys. Rev. B 96, 140502(R) (2017).
[6] K. Kudo, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 063702 (2018); K. Kudo, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 073708 (2018).

若 手紹 介107

Ｄ０１：強相関多極子物質の開発

博士研究員の紹介
堀江理恵

岡山大学 異分野基礎科学研究所

所属研究代表者

秋光

特任助教

純

岡山大学 異分野基礎科学研究所
特任教授

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思えば，私が研究の道に進むきっかけとなったのループを希望したところ，そのグループの先輩に「女は，大学２〜３年生のとき，物理の先生に，「堀江さ子が行くのは（夜通しビームタイムがあり）きついとん，大学院に行ってみない？」と言って頂いた一言

思うけど，本当にやれるの？」と，まず言われました

だったかもしれません。それまで，私は，大学院のこが，研究室独自の2次元表示型球面鏡分析器を用いとは全く考えてもみなかったのでした。もともと，理た光電子分光の実験から得られる2次元パターンも科が好きでしたが，物理が得意，という方でもなかっ万華鏡のように綺麗で，そこから結晶構造の解析がたので，先生の一言が嬉しかったのを覚えています。

できることに魅力を感じたため，「やります！」と返答

大学では，指導教官の先生が作製されたTaSe2 をしたのでした。このように，修士課程では，SPring-8

エタノールに浸し超音波洗浄器にかけてナノ片にしで，先輩方，先生方を見習いながら実験をさせて頂たものを，原子間力顕微鏡(AFM)で観察し，バネ定き，後々，秋光先生との出会いにも繋がるZrB2 の酸数を測定する，という卒業研究をさせて頂きました。

化膜の結晶構造解析を行い，ZrB2(0001)上に添加物

実験の都合上，夜中に泊り込んで行ったこともありまなしで安定にcubic-ZrO2 がエピタキシャル成長する

したが，実験となると夢中に打ち込んでいる自分がことを明らかにしました[1]。博士後期課程では，同いました。目標に向かって，とことん突き詰めること

じくZrB2, 新たにNbB2 の研究を行いましたが，今度が楽しかったのかもしれません。その後も，やはり研は，価電子帯の研究で，立命館大学SRセンターの直究を続けたいという気持ちから，大学院に運良く進線偏光ビームライン(BL-7)において同じく研究室独学しました。

自の2次元表示型球面鏡分析器を用いることで，世私が進学した大学院は，大学院大学で，様々な大界的にも唯一の，直線偏光による遷移行列要素の影

学や高専から学生が集まっており，1学年100人ほど

響を含んだ2次元パターンから原子軌道解析を行おの修士学生がいました。入学後に研究室を決めるこうという研究でした。表面敏感な実験のため，清浄とができたのですが，やはり，このときも，今思えば表面を出すことが勝負の実験でした。このときから恩師の話を伺い，「『どうしてそうなるのか？』というは，財団から研究費を頂き，私一人で実験施設に行

神様（自然）からの問いかけを一番に紐解けるのがき，ビームライン担当者の先生や同じ試料を扱われこの研究なんだよ」という言葉に魅せられ，2次元光

たことのある先生にご助言を頂きながら，ビームタ

電子分光の研究室に入ったのでした。大学院では，イムに向けて，ひたすら清浄表面を出し，2次元光電

入学から半年間は朝から晩まで授業を受けつつ，研

子分光の測定を行いました。頑張った甲斐もあり，究も進める日々でした。私が，SPring-8で実験するグ

ZrB2 の原子軌道解析[2]について良いデータを得る

若手紹介

ことができ，ポスター賞も３つ頂き，有難い経験をさで，物質を合成できる条件を引き出せられるのではせて頂けたと，心から感謝しております。

ないか，と思うのです。歴史上の偉大な発見も実験

ZrB2 のおかげで，博士後期課程2年の12月，私は者の強い気持ち，真摯な姿勢から，思わぬ失敗が起

ホウ化物学会に参加し，秋光先生にお会いすること

こり，重要な発見ができた，ということも少なくないができました。そのことがきっかけで，現在，秋光研と思います。如何に気持ちを強く持つか，「最後まで

究室にお世話になっておりますが，秋光研では新規諦めなかった者が最後に成功する」と，よく言われま

超伝導体創成の研究をできることが私にとって最大すが，この精神状態を維持するのは至難の業だと思の魅力でした。大学院でお世話になった研究室でいます。紛れもなく，自分との闘いになるでしょう。こは，装置開発が盛んに行われていましたが，良い装の紙面に書いてしまうと本当にもう後には引けませ

置も面白い物質があってこそ，役立つのではないか，

んが，「自分が納得できるまでできたなら，良しとすと，ひしひしと感じていたからです。ZrB2 はMgB2とる！」，と覚悟を決めて，最後まで走り抜けたいと思い同じ結晶構造を持つため，MgB2 の発見の歴史などます。幸運にも，昨年から今年は，科研費を頂けたも書物で読んだことがあり，超伝導体発見による社

ので，イリジウム酸化物に関する2次元光電子分光

会貢献に夢を感じました。しかし，実際，新規超伝導の実験等も行いながら，超伝導化に有益な情報を引体を創成するのは，本当に難しいものなのだと3年き出し，皆様のお役に立てれば，この上なく幸せだ

間で実感することになります。秋光先生が，私の採用と思います。

前に，「超伝導体創成は，宝くじを当てるようなもの

最後に，私を雇ってくださった秋光先生，研究室だけど，良い？」と仰ったことが納得できました。現の皆様と，研究をさせて頂ける環境，私に関わってく

在も，イリジウム酸化物を超伝導化しようと，学生さださった全ての方々に心から感謝を申し上げると共んも含め，いろいろと試していて，それらしき傾向がに，J-Physicsに少しでもお役に立てるよう，自分に垣間見えつつも，なかなか思うようには行かない。

できる全てのことをやり切って行きたいと思います。

私自身も，この研究で「結果」を出すのは大変だな，

まだまだ未熟者ではございますが，秋光先生の超伝と正直思いました。
「誰かは当たる，宝くじを当てる

導転移温度の方程式：Tc =（運）×（根性）×（アイことより，難しいのかもしれない」，と。とは言え，こデア）+ 環境（伝統）+ 理解者，を胸に，ポジティブ

んなときこそ，心の持ち方が試されているのかな，とシンキングで運を味方に付けて，皆様から学び続け，思います。私の好きな言葉に，「思いは招く」というさらに頑張っていきたいと思いますので，今後とも，言葉があります。TED[3]で放送されました，植松努

どうぞよろしくお願い申し上げます。

さんの言葉です。植松さんは，放送の中で，「できるかできないか？，誰が決めるの？」と仰っています。
「どーせむり」ではなく，「『だったらこうしてみたら？』で夢は叶う」と。実際，どういう結果になるかわからない，という不安が測定の研究よりも物質創成の研究にはあるのでは，と思います。気持ちで，実験の結果が変わるわけではないでしょう。しかし，気持ち[1] R. Horie et al., e-J. Surf. Sci. Nanotech., 13, 111 (2015).
[2] R. Horie et al., e-J. Surf. Sci. Nanotech., 13, 324 (2015).
[3] https://youtu.be/gBumdOWWMhY

若 手紹 介109

物理学の未来に期待
吉澤

正人

岩手大学

名誉教授

このたび、２９年間勤務した岩手大学を定年退職しました。皆様には、これまで、共同研究や学会、研究会等を通じてさまざまお世話になりました。お礼の意味も込めて、雑感を述べたいと思います。
実は、５月から３ヶ月間、私は天理に滞在しております。心身共に鍛えて、人生をリスタートしたいという気持ちから、研究生活を少し離れ、修養の生活を送っております。４時３０分に起床し、日々、１万歩から２万歩歩く生
活の中で、さまざまな贅肉も少し落ちた感じがします。
しかし、長年の習慣はそう変わる筈もなく、人との出会いや自然とのふれあいの中で、これまで気がつかなかったさまざまな自然現象の不思議を感じ取り、また、浮かぶアイディアをノートに記入し、簡単な計算を通して自分流に納得するという、結局のところ、これまでと変わりのない日常ではあります。在職中との唯一違いは、雑用に煩わされないということ。暫くぶりに得た至福の時と言えるかも知れません。
さて、先頃、第一生命が行った「大人になったらなりたいもの」の調査結果（http://www.dai-ichi-life.co.jp/company/news/pdf/2017̲058.pdf ）によると、男の子では「学者・博士」が１５年ぶりに一番になったそうです。子供にとってなりたい職業は憧れに由来すると思います。この憧れの中には生命科学の最近の進展に触発された部分も大きいと思いますが、物理学もこの流れに乗って多くの若者の参入を期待したいところです。
物理学は、モノの見方・考え方を勉強する学問と私は思います。これまでも、新しい考え方や物質に対する新しい見方が人々を魅了し、基礎科学だけでなく、応用を通じて、様々な恩恵を与えてきました。新しい現象を見つけて、研究を愉しむ。私たちの日常は何か宝探しに似ています。この愉しみを若い人々に伝えて行く事ができればと思います。
しかし、物理学は、「面白さを感じるまでの敷居が高い」学問でもあります。基礎として学ぶべき多くの科目や過去の研究の蓄積の上に牙城のようにそそり立ち、素人的な興味が研究に結びつかないとも言われています。若者の呼び込みを阻害している原因の一つかも知れません。これは物理学の長い歴史の中で培われてきたという側面もありますが、自身の研究を簡単なことばで説明したり、社会や身の周りの出来事への関心や、他の研究分野への興味を通した「捨て目の醸成」、「俯瞰力の醸成」などによって、この敷居は下がるように思えます。青少年や若年研究者の素朴な疑問を切り捨てることなく、じっくり汲み上げ、一緒に考えることにより、自然現象に対する新しいモノの見方や考え方の醸成に繋がるかも知れません。なぜなら、物理学者は、力学など自然を理解する多くのツールを身に付けているからです。
物理学がこれからも、新しいモノの見方・考え方を提供し、若者を惹きつける舞台であることを大いに期待した
いと思います。

110

退職される方々よりメッセージ

研究室の寿命
高畠
特任教授

敏郎

広島大学大学院先端物質科学研究科

2018年3月末に，私は30年間勤めた広島大学を定年退職した。大学院時代から広島大学に着任するまでにいくつかの研究室に在籍したが，どこも消滅した。そのような体験をしたので，私自身はリジリエントな研究室を目指した。若い皆さんの参考にはならないと思いつつも，消滅した研究室での私の体験を書かせて頂く。
大学院で所属したのは京大化研の清水榮研究室。最近出版された本で，清水氏が３０歳の頃，広島原爆の調査隊で大活躍したことを知った。私が研究室に入った頃に還暦を迎えた同氏は，夕方になると研究室の皆を館内放送で呼び出して，台所で酒を飲んでは口角泡を飛ばしていた。そんな相手をするのをスタッフも学生も皆，面倒がっていた。私には「博士に進学したら大変だよ，これからは分子生物学の時代だからね」と宣われただけで，研究指導は一切無かった。しかし，米国やユーゴスラビアなどからの研究者が研究室に入れ替わり滞在していたので，私の眼を海外に向かせてくれた。博士課程の２年目で教授が退官し，4年目の9月に博士を取得して学振の奨励研究員となった。後任教授人事は名誉教授となった同氏が口出ししたためか，暗礁に乗り上げたようだった。結局，「清水城」は後継者不在で崩壊した。
私は西ドイツのフンボルト財団奨学研究員としてユーリッヒ原子力研究所のProf. F. Pobellのもとに赴いた。その研究室には米国，英国，日本などからの研究者が多かったので，研究上の議論が英語でなされたのは幸いであった。当時，宇宙で一番低い温度をPrNi5 の核断熱消磁で実現して，超低温物理の世界をリードしていた。この絶頂期にProf. Pobellは研究室の皆を集めて宣言された。
「私はバイロイト大学に移るので，この研究室は解散となる。よって，各々進路を自分で探すように」。常勤研究者の約半数は，不安に苛まれながらもユーリッヒに残ったが，ボスのいなくなった研究室に大した予算は来ない。その後，バイロイトが超低温研究のメッカとなり，日本からも優秀な研究者が次々と訪れたようである。
私は，ルール・ボッフム大学のProf. S. Methfesselの研究室で面接を兼ねたセミナーを行い，採用してもらった。この研究室は希土類化合物の単結晶育成や磁性研究でBell研の流れを汲む優れた伝統があり，糟谷先生とも交流があった。ところが，定年近い教授の下で，助教授をはじめとする面々は，他大学に転出するための書類作りに励んでいた。実際，ケルン大学に転出が決まって喜んでいた方もいたし，その後米国のワシントン大学に移って有名になった方もいる。Prof. Methfesselの退職後，研究分野はバルク磁性体から薄膜磁性に変わった。
その退職前に，私は運よく東京大学物性研究所の石川征靖先生の初代助手に採用された。前の所員の残した薬品や装置の片づけ，大小のガラスデュワーなどの整理から始めた。3Heクライオスタットの図面引き，排気ポンプの組み立て，交流磁化率測定装置の作製など，低温実験の基礎を身に着けることが出来た。1986年暮れから
銅酸化物高温超伝導の大嵐に巻き込まれた。この嵐のなかで学んだことは，良い試料を作れば，NMR，ミュエス

退職される方々よりメッセージ111

アール，超音波などの専門家が大変喜んで測定してくれるということであった。その学習の結果，試料作りをその後の生業とすることになった。石川先生の熱心なマンツーマン指導で，博士を取得した学生は少なくない。そのうち３名は後に私が広島大学で立ち上げた研究室で，博士研究員として助けてくれた。一方，石川研の助手は2代目までとなった。物性研では定年の近い所員には助手が手当てされないので，退職時の研究室の片づけは大変だったようである。私はウラン用のアーク炉の片付けに参上した。
広島大学総合科学部の助教授であった時，アムステルダム大学のVan der Waals-Zeeman 研究所に3か月間滞在した。当時は，Prof. J. J. M. Franseをボスとして，理論家の de Châtel，強磁場実験のFrank de Bohr, 結晶
育成のAlois Menovsky, 若手のAnne de Visserらが強力なチームを作ってUPt3を始めとする重い電子系の研究で世界を牽引していた。ポーランド，チェコ，ベトナム，中国などからの研究者が引っ切り無しに訪れていた。その晴れ舞台が1994年のアムステルダム大学でのSCES国際会議であった。ところが，強磁場施設の更新が認められなかったこともあって，Franseが学長となっても後任の補充は進まず，研究室の陣容はどんどん弱体化した。
以上のような体験を通して，私は研究室には寿命があることを認識した。どんなに優れた教授であっても，いや，優れていればこそ，一代限りであった。新しく勃興してくる分野のリーダーがとって代わるのが，進歩なのかもしれない。しかし，その分野が本当に伸びるかどうかは，時間が経たないと判らないところに，人事の難しさがある。たとえ伝統のある研究分野であっても，新しい特色を出していかなければ，研究室の存続が難しいことは確かである。この記事を最後まで読んでくれた読者が，「大学改革」の嵐の中を賢明に生き延びてくれることを祈る。

112

退職される方々よりメッセージ

コーヒーブレイク(私のおすすめスポット)

知られざる首都大の名所
東京都を型取ったペンローズタイル
松田
首都大学東京達磨

理学研究科

Newsletter では、研究者の皆様が普段研究をされているサイト等で、意外にも知られていない名所や、個人的におすすめのスポット、風景を紹介する企画を設けました。第一弾としまして、僭越ながら編集委員を代表いた
しまして、松田より首都大の情報を提供させて頂きたいと思います。
上の写真は、首都大学東京南大沢キャンパスの正門から入って直進すること約50 mほどの場所にある建屋壁面に設置された、東京都を型取ったペンローズタイルです。ペンローズパターンについては、近年、準結晶に関する研究もすすんでおり、お耳にすることがあるかと思います。この写真のタイルは、首都大の前身である都立大学
が目黒区にあったときに、都の文化のデザイン事業の一つとして作成され、その後1991年に現在の南大沢キャンパスに移転したおりに、同時に移設されたものとのことです。1986年には、来日した宇宙物理学者 ロジャー・ペンローズ氏が実際に訪れたことが、当時の朝日新聞に掲載されております。ときおり、南大沢キャンパスにて開催される、理工学系の学会・国際会議期間中は、このペンローズパターンに気付いた研究者達の記念撮影スポットとなっているようです。最近では、刑事ものの某人気TVドラマの背景として映り込んでいたとかいないとか。もし首都大に来られることがありましたら、是非探してみていただければと思います。
(首都大学東京名誉教授 岡部 豊 氏より情報及び写真を提供して頂きました。）

コーヒーブレイク113

２０１８年１０月からの領域関連行事
第12回物性科学領域横断研究会（領域合同研究会）

J-Physics共催

日時：2018年11月30日（金）〜 12月1日（土）場

所：奈良先端科学技術大学院大学ミレニアムホール（奈良県生駒市）

International Workshop on j-Fermion Physics and Materials
日時：2018年12月4日（火）〜 6日（木）場

所：University of Otago, Dunedin, New Zealand

世話人：野原

J-Physics主催

実（岡山大学）B01トピカルミーティング「カイラル磁性体EuPtSiの電子物性 ―研究の現状と今後の展開―」
日時：2018年12月14日（金）8:50 ‒ 18:00

場

所：琉球大学５０周年記念会館（沖縄県中頭郡西原町）

J-Physics主催

世話人：與儀護（琉球大学） 神戸振作（原子力機構）

C01トピカルミーティング「拡張多極子研究の最前線（仮）」日

時：未定（2019年1月頃）

場

所：未定

国際ワークショップ “Topological Phases and Functionality ofCorrelated Electron Systems 2019 (TPFC 2019)”
日

時：2019年2月18日（月）〜 20日（水）場

所：東大の柏の葉キャンパスサテライト（千葉県柏市）

世話人：中辻

J-Physics主催

J-Physics共催

知（東京大学物性研）

日本物理学会（2019年第74回年次大会）
日時／場

所：2019年3月14日（木）〜 17日（日）／九州大学

伊都キャンパス（福岡市）

日本物理学会（2019年秋季大会）
日時／場

所：2019年9月10日（火）〜 13日（金）／岐阜大学（岐阜市）

国際ワークショップ J-Physics 2019
日時：2019年9月19日（木）〜 21日（土）場

所：神戸大学百年記念館六甲ホール（神戸市）

J-Physics主催

SCES2019
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
日時：2019年9月23日（月）〜 28日（土）場

所：岡山コンベンションセンター（岡山市）

J-Physics領域全体会議（まとめの会議）

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日時：2020年1月

場

所：未定

事務 局 からのお 知らせ

J-Physics主催

Information

事務局からのお知らせ
謝辞記載のお願い
本領域の支援を受けて進められた研究の成果発表に際しては、以下の要領で謝辞（Acknowledgement）の記載をお願いいたします。
記載例は次のとおりです：【英文】：This work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number JP15H05882 (J-Physics) .
【和文】：本研究はJSPS科研費JP15H05882(J-Physics)の助成を受けたものです。
計画研究の課題番号と課題名の対応は以下の通りです：
15H05882 J-Physics:多極子伝導系の物理の研究総括
15H05883 局在多極子と伝導電子の相関効果
15H05884 遍歴多極子による新奇量子伝導相
15H05885 拡張多極子による動的応答
15H05886 強相関多極子物質の開発
15K21732 J-Physics:多極子伝導系の物理の国際展開

活動成果報告のお願い
以下の情報を随時メールで事務局までお知らせください。
論文 （著者名、タイトル、雑誌名、巻号、ページ、発行年、査読の有無）
著書 （著者名、タイトル、出版社、発行年）
国内・国際学会等発表 （発表者、タイトル、発表学会等名、場所、発表年月日、招待の有無）
アウトリーチ活動 （実施者、活動内容、場所、実施年月日）

NEWS LETTERへのご寄稿のお願い
J-Physics NEWS LETTER に記事の掲載を希望される方は各研究項目の編集委員までお知らせください。自信作の論文、参加された会議の報告、アウトリーチ活動など、先ずは概要を所定のフォームに記載してお送り下さい。特集記事の企画も歓迎いたします。

連 絡 先

J-Physics事務局：steering@jphysics.jp

編集後記
この夏は自然災害のニュースばかり、西日本豪雨、災害級の暑さ、台風第21号、北海道胆振東部地震、その後も次々と非常に強い台風がやってきております。被災された方々には、心からお見舞い申し上げます。
一方、「J-」に関するニュースも気になりました。
「j-steak」、これは日本発いきなりステーキのスタイルをニューヨーカーに紹介し、アメリカの新たな食文化へと発展させていくことを目指したものだそうです。
「J−Startup」、こちらは経済産業省の新たなベンチャー支援策で、世界で戦い、勝てるスタートアップ企業を生み出し、革新的な技術やビジネスモデルで世界に新しい価値を提供することを目的としているそうです。これらは、「J-Physics」同様に「J-」のもと、日本発で世界で花開かせようとす
る志は通じるものがあるように感じました。
さて今号は、如何だったでしょうか？理論家、実験家より、今後の物作りの方向性や、新たに加わった公募研究の紹介、今後の研究展開にワクワクさせられます。また、貴重で、重みのある話もあります。堪能頂ければ幸いです。最後に、原稿を執筆頂いた方々、編集に関わった方々に深く感謝いたします。(H.N.)