2026年7月の気になった論文（暫定版）
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-2026/7/22--
Sound Induced Hall Currents in Weyl Exciton Insulators
ワイル半金属はギャップが開くと異常応答を失うと考えられてきたが、質量を持つワイル励起子絶縁体でも軸性場駆動の異常横電流が存在することを理論的に示した。歪み誘起軸性ポテンシャルによる半古典的波束理論から、質量誘起ベリー構造に由来する散逸的ホール電流を導出。横波音波でこの応答を駆動でき、相互作用起源の質量やワイル励起子秩序を検出する新たなプローブとなる。
Probing Synthetic Caroli-de Gennes-Matricon States Through Critical Current in Full-Shell Nanowire Josephson Junctions
半導体コアを超伝導シェルが覆うフルシェルナノワイヤは、超伝導ギャップに匹敵する準位間隔を持つCaroli-de Gennes-Matricon(CdGM)状態の合成版を宿す。軸方向磁場に対しスペクトル密度が特徴的な非対称パターンを示すことに着目し、過減衰ジョセフソン接合の臨界電流とゼロバイアス抵抗に現れる同様の非対称性から、この合成CdGM状態の実験的証拠を示した。
Fragile Topology is Unstable Under Translation Refinement
フラジャイルトポロジカル相は自明バンド追加で自明化しうるが、その特有の性質は未解明だった。単位胞拡大がバンド追加と類似の効果を持つ点に着目し、対称性データ解析で自明化基準を確立。全ての二次元壁紙群で、対称性指標フラジャイル相は有限超格子内で原子絶縁体に断熱的に接続でき、並進対称性の精密化に対して有限の安定性しか持たないことを明らかにした。
Information Compression at Criticality
エルゴード性の臨界境界にある高励起量子状態の動力学的性質はよく分かっていない。本研究はエネルギー空間での情報圧縮の観点からこれを調べ、ハミルトニアンスペクトルを系統的に切り詰めても本質的動力学を保持できることを示した。相互作用系・非相互作用系ともに、消滅する割合の固有準位だけで生存確率のべき乗則減衰を再現でき、切り詰められたスペクトルはべき乗則裾を持つフラクタル構造を示す。
Exotic Electronic Order in a Parabolic Kagome Semimetal
2/3充填の二次バンドタッチング・カゴメ格子系にオンサイト・最近接反発相互作用を導入し、汎関数繰り込み群とスレーブボソン法で相図を解析。ループ電流秩序、スピン・ポメランチュク由来の自発的交代磁性、未解明な性質を持つスピン・ループ電流秩序という階層的な非従来型電子秩序を見出し、放物線型半金属を対称性の破れの新舞台として確立した。
Non-Fermi-Liquid Behaviors in Weakly Interacting Two-Dimensional Quasicrystals
非フェルミ液体的振る舞いは通常強い電子相関を伴うが、並進対称性を持たない準結晶は相互作用なしでも臨界的な一粒子状態を生む別経路を提供する。ペンローズ・Ammann-Beenkerタイリングを弱結合摂動論で解析し、ゾンマーフェルト係数や磁化率の異常な温度依存性、ウィルソン比の増強、自己エネルギーの異常スケーリングを示し、準粒子描像の破綻を明らかにした。
Quantum critical fan and emergent relativistic symmetry of two-dimensional Dirac semimetals
van der Waalsヘテロ構造でのディラック半金属-絶縁体転移の実験進展を受け、二次元ディラック半金属のGross-Neveu-Yukawa相図を非摂動論的場の理論で零温度・有限温度双方について解析。零温度の量子臨界点近傍で相対論的対称性が創発し、有限温度では二次元イジング普遍性クラスの古典転移が生じることを示し、量子臨界ファンの範囲とスケーリング性質を決定した。
Towards a universal model for spin-orbit coupled Wannier Hamiltonians
電子構造の深層学習モデルは非直交基底に限られていたが、固体系の電子ハミルトニアンを直交ワニエ基底で生成する初のモデルG(Wa)NNを提案。69元素・11万件超のワニエ・ハミルトニアン(1.5億超のホッピング行列)で学習し、線形スケーリング手法との組み合わせで1万原子超の大規模輸送シミュレーションを実現。付随ツールTailwaterも提供する。
Coherent Magnons Driven by Photomodulated Anisotropy in Altermagnetic MnTe
g波・交代磁性の典型例MnTeについて、ネールベクトル方位と光励起スピン波の振幅・周波数を空間マッピングし、内在的異方性由来のスピン波ギャップ上限を約60μeV(0.7K)と極めて低く決定。この弱い六方異方性により光誘起でコヒーレントスピン波を駆動でき、六回対称の応答からスピン分裂方位の光学・機械的制御が可能になることを示した。
Quantum-Enabled Spintronic "Small" Antennas
従来の古典電磁気学に基づくアンテナは波長に対し寸法を縮小すると放射効率が急落し、小型化が困難だった。非古典的原理に基づく新世代アンテナはこの制約を克服し、従来アクセスできなかった組み込み用途を可能にする。大型フェーズドアレイが必要だったビームステアリングも波長よりはるかに小さい単一素子で実現でき、秘匿通信向けのステルス性も備えた破壊的技術となりうる。
Quadrature magnetoresistance scaling reflects linear field dependence rather than strange metallicity
奇妙な金属性の指標として広く使われる磁気抵抗の二乗和則スケーリングだが、量子臨界性を示すのか通常の輸送を反映するのかは論争があった。NiTe2ナノシートの磁気輸送測定とシミュレーションから、二次-線形交差磁場が印加磁場範囲より十分小さい場合に線形磁気抵抗の存在自体でこのスケーリングが現れることを示した。SrTiO3でも同様の現象を確認し、診断ツールとしての使用に注意を促した。
Incommensurate modulation with $Q=0$ A-type Antiferromagnetic Order in CeRh$_2$As$_2$ revealed by NQR studies
磁場下で複数の超伝導相を示す重い電子系超伝導体CeRh2As2の高品質単結晶に75As NQR/NMR測定を実施。高品質化によりAFM転移がより明瞭になり、ネール温度が超伝導転移温度に近づくことを確認。As(1)サイトのスペクトルから、Q=0のA型反強磁性成分に重畳した二次元非整合磁気構造変調を発見し、高温で出現したゆっくり揺らぐAFM秩序が低温で静的になる過程を明らかにした。
Double anticrossings induced by nonlinear magnon interactions
ポンプ誘起の二重反交差を観測し、ギャップサイズと中心周波数シフトのポンプパワー依存性から非線形機構の存在を示した。高磁場で三マグノン分裂がエネルギー保存則により抑制されると反交差が消えることから、原因を三マグノン散乱と同定。非縮退三マグノン分裂で生じる二つのマグノン集団がそれぞれ独立にキッテルモードと結合し、単一系内で複数の結合チャネルを動的に生成することを示した。
Absence of hidden analytic conserved quantities in harmonically confined rods
一次元調和トラップ中の等長硬いロッド系は、新奇な隠れた保存量の存在を示唆する特異な非エルゴード的挙動を示すことが知られていた。保存量の形を系統的に制約し、自由運動でのU(1)不変性と衝突でのS_N不変性から、解析的な保存量は既知の全エネルギーと重心エネルギーの関数に限られることを厳密に証明。ロッドが点粒子の特殊な場合はより大きな保存量集合が得られることも示した。
Optical Properties of Iron-Selenide Na$_{0.27}$K$_{0.27}$Rb$_{0.27}$Fe$_{1.7}$Se$_2$ Single Crystals
臨界温度約34.3Kの鉄セレン化物超伝導体単結晶の面内反射率を4-300Kで赤外分光・エリプソメトリーにより測定。常伝導応答はドルーデ・ローレンツモデルで解析し、プラズマ周波数や散乱率の温度依存性を報告。1430cm-1のファノ形状モードが電子遷移と二マグノン連続体の結合を示し、この特徴が超伝導・常伝導両状態で残存することから、超伝導と磁性のメゾスコピックな共存を示唆した。
Electrostatic Control Enables Robust Helical Edge Channel Transport in III-V Quantum Spin Hall Insulators
InAs/GaInSbベースの二次元トポロジカル絶縁体は寄生的バルク・エッジ伝導により量子スピンホール輸送が制限されうる。AlSb擬似基板上のデュアルゲートInAs/GaInSb/InAs三層量子井戸で静電制御によりこの制限を緩和できることを実証。位相コヒーレンス長以下の微視的デバイスではエッジ抵抗が広い磁場範囲で頑健に量子化され、閾値を超えて初めて寄生伝導が現れることを示した。
Doping tunable charge density waves in misfit layer compounds
電荷密度波(CDW)の臨界温度や秩序ベクトルの制御は現行実験技術にとって課題である。本研究はミスフィット層状化合物ヘテロ構造を、遷移金属ダイカルコゲナイドのCDWを操作する舞台として確立。第一原理計算と低温走査トンネル顕微鏡を組み合わせ、(LaxPb1-xSe)1.14(NbSe2)2のLa/Pb比調整でNbSe2のCDWを2x2や3x3など異なる秩序間でドーピングにより制御・共存させられることを示した。
Programmable Spin Conversion in Gradient Quantum Matter
スピン依存自己エネルギーが空間的に変化する超低温気体を「勾配量子物質」として捉え、プログラム可能なスピン変換を提案。量子動力学理論により散逸的自己エネルギー曲率が力駆動のスカラー異方性を混合運動量パリティのスピン源に変換することを示し、駆動や曲率の反転で符号が変わる横スピンテクスチャをスピン分解飛行時間イメージングで観測できると予測した。
ATLAS: A Foundation Neural Sampler for Amorphous Materials
非晶質材料は険しいエネルギー地形のためサンプリングが困難で、従来の分子動力学や生成モデルには限界があった。目標エネルギー関数から直接ボルツマン分布に従う構造を生成する拡散モデルATLASを開発し、同変グラフニューラルネットワークで系のサイズ・温度・組成に汎化。二次元Kob-Andersen系で従来手法より500倍以上少ない評価で高精度に再現し、金属ガラスでは実験的な短距離秩序も再現、目標物性への構造誘導も可能にした。
Quantized heat flow in moiré chern bands of bilayer graphene
磁場と周期ポテンシャル下の電子はホフスタッタースペクトルを形成し量子ホール・チャーン絶縁相を宿すが、その熱輸送が電気輸送同様に普遍的かは未解明だった。約14nmのモアレ波長を持つ二層グラフェン超格子でジョンソンノイズ温度測定により熱コンダクタンスを測定。熱コンダクタンスがトポロジカル状態の微視的起源によらずチャーン数のみで決まる量子化を示すことを発見し、熱輸送がトポロジカル状態の厳密なプローブになることを確立した。
Symmetry-protected cubic-touching topological surface bands with tunable singularities
三次元トポロジカル結晶絶縁体において、対称性で保護された三次バンドタッチング表面バンドの新クラスを提案。粒子・正孔非対称性や異方性の調整でバンド分散が三次分散・堀型バンド・多極小谷構造の間で連続的に変化し、べき乗則から対数まで調整可能な状態密度特異点を持つことを角運動量3/2電子のプリズム格子タイトバインディングモデルで示した。
Photon Correlation Spectroscopy as a Probe of Critical Fluctuations in Correlated Electron Systems
相関電子相間の相転移の臨界指数や普遍性クラスの同定は多体物理学の中心課題である。単層h-BNスペーサーで隔てたMoSe2二層モアレ材料の層間電子ダイナミクスを、散乱光子の二次相関関数を用いた光子相関分光で測定。イジング型層擬スピン相転移の開始点で多数電子が相関的に層間移動し、これが励起子共鳴の散乱光にフォトンバンチングを引き起こすことを発見し、臨界揺らぎの新たな検出手法を示した。
-2026/7/21--
Gaussian Reformulation of the Feynman Path Integral for Quantum Statistical Mechanics with Results for the Second Virial Coefficient of $^4$He
量子統計力学のファインマン経路積分を、各位置配置の近傍をガウス的にサンプリングする形式へ再定式化した。分散は格子上のリングポリマー統計から、平均はWigner-Kirkwood交換関数の高温展開から得る。この手法は従来の経路積分量子モンテカルロで問題となる配置ごとの複数温度ノードや統計平均での数値的相殺を回避できる。ヘリウムの第二ビリアル係数について解析結果とシミュレーション結果を実験値と比較した。
Nonlocal Electrostatic Field Theory from Microscopic Description
ソフトマターの電場研究は、点粒子を扱う非線形局所理論か、有限サイズ粒子を扱う非局所線形理論に二分されてきた。本研究では微視的な運動方程式から出発し、非局所かつ非線形な系の非平衡静電気を記述する統一的な平均場Fokker-Planck方程式を構築する。一般化されたPoisson-Boltzmann方程式と静電自由エネルギー表式を導出し、線形近似では等方的流体中に異方的感受率が現れ、静電応答の局所線形逆問題が解けることを示した。
Atomically precise triple-step staircase on a vicinal silicon surface: Is it Si(5 5 7), Si(7 7 10) or Si(8 8 11)?
単結晶Si(5 5 7)ウェハ上に作製した3重ステップ周期配列を走査トンネル顕微鏡で調べ、マイクロメートル領域で同一周期を保つ連続ステップとSi(1 1 1)テラスの複数の原子構造を示した。原子分解能データの詳細解析から、テラス面への射影で周期18b=5.99 nm（bは Si(1 1 1)1x1面の原子列間隔0.333 nm）を持つSi(8 8 11)型3重ステップ階段構造の形成が判明した。7x7または5x5再構成テラスと3重ステップの構造モデルを提案している。
Observation of Critical Current Minimum in Super-Honeycomb Josephson Junction Arrays
超伝導体-半導体ジョセフソン接合アレイにおいて、正方格子とスーパーハニカム格子の3種類のAl-InAs素子を比較した。面直磁場下では有理数充填率で臨界電流ピークが現れ、安定な渦配置を反映する。スーパーハニカム格子では充填率ごとに異なるプラケットに渦が局在し、フラストレートXYモデルの予測と一致した。特に f=1 において接合間隔の狭いスーパーハニカムのみが面内磁場増大に伴う臨界電流極小を示し、格子形状と長距離接合間混成の複合効果を示唆する。
AIMS: An uncertainty-aware AI experimentalist for quantum matter
量子物質実験は装置ドリフト、試料不均一性、機構の未決定性という不確実性を伴う。本研究は極低温マイクロ波インピーダンス顕微鏡向けの不確実性認識型クローズドループAI実験者AIMSを提案する。不確実な知覚下でのナビゲーション、試料不均一性下での測定選択、曖昧な物理下でのスケール分解機構帰属という3つの入れ子ループを連携させる。ツイスト二層MoSe2のねじれ角分布とWigner結晶スコアを地図化し、ν=1/2結晶の異常な頑健性が量子ゆらぎ繰り込み起源であると優先的に結論づけた。
Signal amplification in simple metal-insulator transition devices
大規模ニューラルネットワークでは信号減衰が情報損失を招くため、ニューロン-シナプス接続部での局所増幅が必要となる。生体では軸索がこの役割を担うが、100億規模のニューロンに対応する小型増幅器の実装は困難である。本研究は金属-絶縁体転移材料からなる単純な2端子素子で、相転移近傍かつ負性微分抵抗を利用することで最大約11.5倍の信号増幅を実現した。実際のニューリスタが生成するスパイク列の増幅も実証し、利得を予測するモデルも提案している。
Topological magnon noises
温度勾配で駆動される強磁性絶縁体中のマグノン輸送について包括的な形式論を構築した。トポロジカルマグノン絶縁体のスピンハミルトニアンに基づきマグノン流とそれに対応するマグノンノイズの表式を導出し、マグノンホール角の計算、ファノ因子の陽な表式、マグノンコンダクタンスとノイズの定量的関係の再確認を可能にした。ギルバート減衰の存在下ではマグノン流が保存せず、局所・非局所ノイズの相反関係、Johnson-Nyquist公式、透過係数とショットノイズの関係が大きく変更されることを見出した。
Three Million Years Opposite State Data Retention in Partially Switched Wurtzite Ferroelectrics
ウルツ鉱型強誘電体を用いた強誘電体メモリが150℃で300万年以上の情報保持を実現できると予測した。これは標準的な分域壁移動律速のスイッチング速度論と、電極近傍注入モデルによる逆状態保持特性を組み合わせて導かれた。全分極の一部のみをスイッチさせることで初期インプリントばらつきを抑えることが鍵であり、膜厚60-270 nm、AlScNおよびAlScBNで普遍的に観測される。逆説的だが部分スイッチングは時間経過後の分極を増大させ、逆状態保持を5-7桁改善し、耐久性も向上させる。
A Disconnected Superconducting Regime at the Parent Limit of Infinite-Layer Nickelates
無限層ニッケル酸化物は銅酸化物の類似物とみなされ、超伝導は10-20%の陽イオン置換周辺でドーム状に現れるとされてきた。本研究は無置換の化学量論的PrNiO2が、キャップなし薄膜でゼロ抵抗と反磁性を示す真性超伝導を示すことを明らかにした。ヘテロ構造工学により界面起源を排除し、3価置換では超伝導が保たれる一方2価の希薄置換で急速に抑制されることを示した。この新たな超伝導領域は約20%の従来ドームとは非超伝導領域で隔てられ、上部臨界磁場異方性も著しく強い。
Unconventional superconductivity in ScIr$_2$ chiral crystal with a kagome lattice
カゴメ格子物質はバンドトポロジー、スピン軌道相互作用、磁性、電子相関の相互作用により多彩な量子現象を示すが、非従来型超伝導の研究は物質が限られ進んでいない。本研究はミュオンスピン分光とバンド計算からScIr2-xSix系の非従来型超伝導の証拠を報告する。母物質ScIr2は立方晶から菱面体晶へ構造相転移するがIrカゴメ層は保たれる。超伝導対形成は2ギャップモデルで記述され、少なくとも一方にノードが存在する。フェルミ準位近傍のフラットバンドが起源で、低温相はトポロジカルカイラル結晶に分類される。
Measuring momentum-resolved dissipation of phonon-polaritons in LiNbO$_3$ with terahertz driving
ポラリトンの分散を測定することは材料の誘電応答、結合強度、他励起へのエネルギー移動経路の理解に不可欠である。本研究はTHzポンプ-ラマンプローブ法を極性非中心対称物質のポラリトン分散測定に有効な手法として提示し、LiNbO3のフォノンポラリトンで実証した。広帯域THzポンプで共鳴励起し波長可変近赤外ラマンパルスで検出することで、周波数と減衰率の運動量依存性を高精度に抽出できる。E(TO1)フォノンの解析から、非調和結合を示唆する内在減衰率の非自明な周波数依存性を明らかにした。
Marginal-Fermi-Liquid-like Behavior without Pseudogap in Infinite-Layer Nickelates
銅酸化物では擬ギャップ、ストレンジメタル、非従来型超伝導が密接に絡み合うがその関係は未解明である。本研究は角度分解光電子分光により超伝導La0.8Ca0.2NiO2と母物質LaNiO2薄膜の低エネルギースペクトル関数を調べた。自己エネルギー虚部はほぼエネルギーに線形で、その傾きは(π/2,π/2)から(π,0)へ増大し運動量依存のマージナルフェルミ液体的散乱を示す。低エネルギー重みは(π,0)方向で抑制されるがフェルミ面全体で有限に残り、擬ギャップの兆候は見られない。
Point Group Equivariant Graph Neural Networks for Materials
等変グラフニューラルネットワークは構造から材料物性を推論する有効な手法だが、従来は完全なO(3)等変性を課すため原子系が持つ追加の対称性が活用されず、フィルタ関数の対称性もデータから暗黙的に学習されるに留まっていた。本研究は点群対称性を考慮した等変GNN(PGEqNN)を提案し、対称性を意識した指標にフィルタ関数を整合させる。弾性・誘電テンソルの予測能力の大半が点群適合基底の自明部分空間にあることを示し、A1制限版が少ないパラメータで同等以上の精度を達成した。
Transport-Weighted Coercivity in Granular CrO2: Why Magnetoresistance and Magnetization Can Disagree
磁気抵抗ヒステリシスは保磁力の推定によく使われるが、粒状導体ではこの同定が破綻しうることを、ハーフメタル強磁性体CrO2圧粉体の磁気輸送・磁化データの再解析から示した。抵抗極大の磁場Hpはバルク保磁力Hcより大きくも小さくもなり、温度と測定電流に依存する。3試料でHp/Hcは同じ傾向を示し15 K付近に共通のクロスオーバーが示唆される。磁化測定は全磁性体積を平均するが、トンネル抵抗は電流を担う少数のリンクに重みを置くため、輸送重み付き保磁力の概念が導かれる。
Floquet Driving of Enzymatic Reactions: Counting Statistics and Long-Time Currents
オプトジェネティクスなど化学反応系の人工制御技術の進展により、時間依存制御下の反応ダイナミクスの理解が重要になっている。反応速度の変調が周期的な場合、Floquet形式が系統的枠組みを与える。本研究は古典確率過程のFloquet理論を構築し、計数場を用いて第一キュムラントと流れの一般表式を導出した。流れは実効Floquet生成子とキック状態で表され、高周波・低周波極限の漸近形も得た。cAMP生成を模した離散駆動Michaelis-Menten型モデルに適用し、長時間の生成物流れを解析的に示した。
STEP: Spin Tensor Equivariant Potential for Data-Efficient Learning of Magnetic Potential Energy Surfaces
非共線的スピン-格子配置に対するスピン分極第一原理計算は計算コストが高く、磁性ポテンシャルエネルギー面のモデル化は困難である。本研究はベクトル磁気モーメントを連続的な幾何学的自由度として扱い等変表現に埋め込む機械学習原子間ポテンシャルSTEPを提案する。中心スピン表現を局所スピン-格子環境と中心-環境テンソル積で結合し、並進不変性とSO(3)等変性、時間反転対称性を保つ。単層CrI3で高いデータ効率を示し、フォノン分散、マグノンスペクトル、マグノンポーラロン、キュリー温度を高精度に再現した。
XMatcher: An Open-Source Framework for X-Ray Diffraction Phase Identification
粉末X線回折による結晶相同定では機械学習が進展しているが、複雑試料では透明で根拠に基づく検証が不可欠である。サーチマッチ法は有効だが多くの実装が独占的で再現性に難がある。本研究は回折データベース、マッチングアルゴリズム、対話的可視化を統合したオープンソース基盤XMatcherを提案する。結晶構造から理論回折ライブラリを生成し、化学・回折制約で候補相を検索、角度シフト補正とピーク一対一対応を経て定量指標とピーク単位の根拠を報告する。AutoMixモジュールは多相パターンにも対応する。
Layer Edelstein Effect
本論文は二層系における普遍的な電流誘起スピン現象として層エーデルシュタイン効果(LEE)を提唱する。これは実空間における層ホール効果の対応物で、面内電流により上下の層に逆向き成分のスピン磁化が現れ、外部電場で制御できる。最小二層k·p理論でLEEの一般的存在を示し、対称性解析と一般的な積層枠組みから、非磁性二層積層系の広いクラスでLEEが許容されるというモデル非依存の対称性判定条件を導出した。積層二層MoSSe、MoTe2、WTe2の第一原理計算で予測を確認している。
First-principles electron-phonon scattering in real-time TDDFT
実時間TDDFTはレーザー駆動固体中のコヒーレント電子ダイナミクスを第一原理的に記述できるが、ユニタリな定式化のため励起キャリアを平衡へ導く不可逆な散乱・緩和・デコヒーレンス過程を扱えない。本研究は第一原理の電子-フォノン相互作用を、Born-Markov近似下で自己エネルギー由来の衝突積分として一体密度行列の時間発展に導入する散逸型rt-TDDFT枠組みを構築した。電子系の量子コヒーレントな実時間発展を保ちながら、エネルギーと結晶運動量の再分配を担うフォノン媒介遷移を取り込める。
Spatial resolution and point spread function of high-resolution scanning SQUID microscopy probes
走査SQUID顕微鏡では最良の空間分解能を得るためSQUIDの寸法と試料距離を最小化する。SQUID-on-lever(SOL)構造は小型かつ堅牢でAFM機器との統合が容易なため有効なプローブとなっている。測定磁場を正確に再構成するには点広がり関数(PSF)の把握が不可欠であり、その大きさと形状は磁束集束効果、超伝導体の特性長、センサ形状に依存する。本研究は磁束源との結合をシミュレートしSOLのPSFを数学的に記述し、単一磁気スキルミオンの測定により計算されたPSFと分解能を実証的に確認した。
Non-equilibrium Effects in Vibrational Modes Pumped by Inelastic Tunneling
強相関電子系の物性は微小な格子歪みに驚くほど敏感であり、選択的な歪み駆動による制御の可能性がある。本研究は走査トンネル顕微鏡の非弾性電子トンネルを用い、デラフォサイト酸化物PdCrO2のPd終端表面上の局在振動モードを非平衡に駆動できることを示した。この表面は水素吸着により多様な大きさと形状の水素クラスタが敷き詰められた構造をとる。クラスタ中の振動励起は通常の金属表面より長い寿命を持ち、分光データの詳細解析からその長寿命に起因する非平衡効果の兆候が見出された。
Interface-Confined Superconductivity with Thickness-Independent Superfluid Stiffness in (Pb,Sn)Te/FeTe Bilayers
FeTe系ヘテロ構造の界面誘起超伝導はトポロジカル超伝導への有望な経路だが、隣接層のトポロジーや対称性、電子構造の役割は未解明である。本研究は分子線エピタキシーでPb1-xSnxTe/FeTe二層膜を作製し、角度分解光電子分光で自明絶縁体からトポロジカル結晶絶縁体への変化を追跡した。全組成域で約12 Kのほぼ一定の超伝導転移温度が観測され、相互インダクタンス測定では超流動剛性が相転移を跨いでも膜厚を変えてもほぼ不変で、超伝導が界面近傍に閉じ込められていることを示した。
Universal Jamming Criticality and Self-Organizing Principles from Disorder to the Limit of Perfect Crystalline Order
結晶は周期秩序で定義されるが、アモルファス固体は無秩序で多様な非平衡構造ゆえその本質は捉えにくい。本研究はジャミングした弾性充填系に着目し、結晶から完全無秩序まで構造を系統的に変化させて普遍的特徴を明らかにした。最密充填という特異点を除き、力学物性は普遍的にジャミング臨界性に支配され、転移点近傍で特徴的なスケーリングを示す。これは接触レベルの無秩序に由来するランダム非アフィン弾性による。ジャミング密度は最密充填に迫りうるため、ジャミング臨界性とガラス転移物理の分離が示唆される。
On the use of the Belopol'skaya-Daletskii representation of a diffusion on a Riemann manifold to construct path integrals
リーマン多様体上の確率微分方程式のBelopol'skaya-Daletskii定式化が、拡散過程の経路測度に対する有限次元近似の等変表現を構成する初等的な方法を与えることを示した。鍵となるのは、拡散過程の増分を記述するために指数写像を用いる点である。
A Voltage-Controlled Josephson Frequency Comb
マイクロ波周波数コムは量子技術、極低温エレクトロニクス、多重化センシングに有望な資源である。本研究は緩和発振領域で動作するジョセフソン電界効果トランジスタに基づく周波数コム発生器を提案する。素子はゲート可変の弾道的な超伝導体-半導体-超伝導体接合を抵抗シャント回路に埋め込んだもので、キャリア密度の静電制御により臨界電流とジョセフソンインダクタンスをその場で調整できる。回路シミュレーションはコヒーレントな電圧パルスとマイクロ波コムの生成を示し、Al/InAs実装で1-10 GHzの連続被覆を実証した。
Stripe-Order Altermagnetism
交代磁性体は補償された磁気秩序と非相対論的スピン分裂を併せ持つが、既存の機構は主にネール秩序反強磁性体のスピン反転回転に依拠する。本研究はスピン反転鏡映に支配されるストライプ秩序アルターマグネティズムを確立し、通常の回転に基づくl波分類の枠外に位置づけた。二軌道模型により、鏡映で選択されるネマティックなスピン分裂を持つストライプアルターマグネットと、スピン縮退バンドを持つストライプ反アルターマグネットの2相を示す。純粋に横向きのスピン流が輸送診断を与える。
Foundry CMOS platform for multimodal quantum materials characterization
量子物質実験はマイクロ波、電気、熱、光、構造の各プローブに依存するが、通常はカスタム機器の寄せ集めで再現性と拡張性に乏しい。本研究は市販の65 nm CMOSプロセスを、金属配線層をマイクロ波・熱・電気サブシステムに機能分割することで1 mm2の受動的評価基盤として転用できることを示した。1.75 KでFe3GeTe2ヘテロ構造の磁化率測定を試料固有の加工なしに実現し、NV中心ODMRで20%超のコントラストを4-9 dBmで達成、従来アンテナ比20-25 dBの低電力化を実現した。
DFT+U+V is equivalent to DFT+U with density-dependent hybridized projectors
Hubbard補正密度汎関数法(DFT+U)は局在dまたはf電子を持つ物質の第一原理計算に広く使われるが、オンサイト補正は電荷を過度に局在させ共有結合を壊す傾向がある。これを補うサイト間+V補正は広く使われるが形式的正当化は欠けていた。本研究はV/Uの一次で、サイト間補正が隣接サイトと混成した密度依存のHubbard射影子上で評価したオンサイトDFT+Uと厳密に等価であることを示した。射影子を凍結する慣行では等価性は部分的に破れる。
Contrasting $Γ$- and K-Valley Moiré Physics in Twisted Monolayer/Bilayer WSe$_2$
電子の軌道特性は電子相関、スピン軌道結合、次元性、ひいては量子相を決定づける。本研究はツイスト単層/二層WSe2が、変位電場の調整によりKバレーとΓバレーの双方でモアレ物理を実現できる舞台であることを示した。充填率ν=1ではKバレー状態は中間結合領域の反強磁性的な弱い絶縁体だが、Γバレー状態は顕著なポメランチュク効果を示しモット転移近傍にある。ν=1/3ではKバレーは頑健な一般化Wigner結晶を、Γバレーは結晶化境界近傍で再びポメランチュク効果を示す。
Non-Abelian Gauge Field Mechanics
非可換ゲージ場はスピンなど内部自由度に結合した粒子の運動を記述する上で重要である。本研究は能動的機械格子において、各サイトの局所擬スピンを振動子対で符号化し、実時間計測とフィードバックによりスピン依存のサイト間結合を実装することで、可変な非可換ゲージ場を実験的に実現した。Wilsonループ観測量の抽出により真に非可換なゲージ場の生成を実証し、さらに非相反ホッピングを導入して非エルミート非可換ゲージポテンシャルを探索し、非エルミートスキンモードの局在位置の切替を示した。
-2026/7/20--
Field-induced first order transitions and phase coexistence in the Kitaev quantum spin liquid candidate BaCo2(AsO4)2
BaCo2(AsO4)2はKitaev量子スピン液体候補物質で、面内磁場下でダブルジグザグ秩序からUUD状態、さらに強磁性状態へ相転移する。中性子散乱により、UUD-強磁性転移が一次転移でUUDと強磁性相の共存を伴うことを示し、臨界磁場近傍の量子スピン液体説を否定した。広がった励起はスピンフリップ対の束縛状態に起因し、スピンゼーベック応答の符号を説明できることを明らかにした。
Fragmented ETH: Prethermalization, Timescales, and Ensemble Inequivalence
長距離相互作用を持つ有限量子系の熱平衡化を調べ、フル結合極限からの保存量によりヒルベルト空間がエネルギー帯に分裂することを発見した。これにより平衡化が異常に遅くなり、長寿命な前熱化プラトーが現れる。バンド内では量子カオスが発達し、バンド分解型の熱化仮説(fETH)を提案。有限サイズスケーリングには対称性による選択則があり、アンサンブル非等価性を説明する。
Phase-Field Simulation of Dendrite Evolution in All-Solid-State Sodium Batteries during Cycling
全固体ナトリウム電池における充放電サイクル中のデンドライト成長を、第一原理計算に基づくフェーズフィールドモデルで解析した。粒界形状のためストリッピングはプレーティングに対して非対称であり、孤立したNa金属が粒界接合部に残留・安定化し、次のプレーティングで再活性化されることでデンドライト進展が加速することを示した。界面安定化の設計指針を提示。
Ab initio time-dependent GW approach for nonequilibrium exciton-phonon coupled dynamics across momentum space
励起子とフォノンが結合した非平衡ダイナミクスを、全運動量空間にわたって記述する第一原理時間依存GW法を新たに開発した。単層WSe2の直接-間接励子転換をポンプ-プローブ角度分解光電子分光の枠組みで検証し、フォノン媒介の谷間動力学が約0.5psで生じ、K谷からQ谷への光電子強度移動として観測されることを明らかにした。
Symbolic Predicate-Guided Language Agents for Inverse Design of Perovskite Oxides
大規模言語モデルを用いたペロブスカイト酸化物の逆設計手法を提案した。自然言語の設計規則を化学ドメイン特化言語のシンボリック述語に変換し、統計的根拠に基づき推論を検証・改善できるマルチエージェント枠組みORCHESTRAを構築。複二重ペロブスカイト酸化物の複数目標特性設計に適用し、自然言語規則のみの手法より優れた性能を示した。
Terahertz Time-Domain Spectroscopy as a Universal Defect Fingerprinting Tool for Organic Halide Perovskite Solar Cells
有機無機ハイブリッドペロブスカイト太陽電池における粒界欠陥をテラヘルツ時間領域分光(THz-TDS)で非接触に同定・定量化する手法を総説した。MAPbI3等4種の組成で固有フォノンモードと粒界欠陥振動を室温で観測し、1.58THz吸収強度がXPS測定の欠陥濃度と線形関係を持つことを実証。定量測定・指紋同定・フィードバック除去の三本柱による欠陥工学フレームワークを提案。
Absence of Spin-Glass Order on Migdal--Kadanoff Hierarchical Lattices near Three Dimensions
偶数分岐数を持つMigdal-Kadanoff階層格子上のイジングスピングラスにおいて、スピングラス秩序が存在しないための厳密な十分条件を導出した。1回の繰り込み群変換でゼロ有効結合が正の確率で生成され、問題がボンドパーコレーションに帰着することを利用。正方格子近似ではスピングラス相が存在しないことを証明し、フラクタル次元が3に近い格子でも秩序が消失する例を構築した。
How Topology Shapes the Phase Behavior of Polyelectrolytes
ランダム位相近似を用い、ポリマー鎖のトポロジーに依存した高分子電解質のコアセルベーション理論を構築した。星型・デンドリマーではコンパクトな構造ほど液液相分離傾向が強く、異なるトポロジーの混合だけで多相コアセルベーションが誘起されることを示した。分子量・電荷密度と独立にトポロジーを設計変数として利用できることを提案。
Contactless terahertz mapping of wafer-scale superconducting NbTiN thin films
超伝導量子技術に重要な、大面積NbTiN薄膜の均一性をテラヘルツ分光により非接触で評価した。4インチ・6インチウェーハ上のNbTiN膜を室温でマッピングし、極低温での特性も測定。シート抵抗のばらつきは成膜装置と膜厚に依存する一方、臨界温度とエネルギーギャップのばらつきは小さいことを発見し、リソグラフィ前の品質評価手法として有用性を示した。
Machine-learning test of the single-ion model for $dd$ excitations in cuprates
YBa2Cu3O6とLa2CuO4のRIXSスペクトルにおけるdd励起を、局所単一イオンモデルで解析した。従来のグローバルフィッティングと機械学習(CNN)による解析結果を比較したところ、YBa2Cu3O6では両手法が一致し単一イオンモデルの妥当性を確認。一方La2CuO4では一致せず、局所モデルの限界と局所を超えた寄与の存在を示唆した。
Fermion parity of an Andreev molecule probed by nonlocal Josephson effect
超伝導多体状態のフェルミオンパリティを、非局所ジョセフソン効果を用いて局所的に検出する手法を実証した。カーボンナノチューブ上の結合量子ドット接合からなるアンドレーエフ分子において、非局所ジョセフソン応答と接合間に広がる分子状態の形成を観測。分子基底状態パリティの変化がπ位相シフトとして現れることを示した。
Electrothermal control of spin-reorientation transition in Co/Fe_3GaTe_2 heterostructures
Co/Fe3GaTe2ヘテロ構造におけるスピン再配向転移を、熱およびジュール加熱による電熱制御で実現した。約311Kでの面直から面内優位状態への転移はFe3GaTe2の異方性低下とCo層との交換結合競合に起因。電流駆動デバイスでも80-100mWの範囲で再現性ある転移を確認し、Co無しデバイスではドメイン核形成障壁の電力依存性も観測した。
Photoelectrical readout and Ramsey interferometry of single shallowly implanted NV centers in diamond
ダイヤモンド中の浅い(約10nm)窒素-空孔(NV)中心のスピン状態を光電気的に読み出し、コヒーレント制御することに成功した。光電気測定によるRamsey T2*は蛍光読み出しと一致し、読み出し光電流に依存しないことを確認。ダイヤモンド上方成長により背景光電流が抑制され読み出しが改善されることを示し、チップ集積型量子センシングへの道を開いた。
Property-dependent material times
二元レナードジョーンズ混合物の大規模温度ジャンプ後の物理的経年変化を分子シミュレーションで解析した。従来のTool-Narayanaswamy材料時間の概念は大きな温度ジャンプでは有効性が低下することが知られていたが、観測量ごとに異なる材料時間を割り当てることで改善されることを示し、平均二乗変位で最も改善が顕著であった。
Disentangling topological and anomalous Hall contributions of skyrmions using Kerr microscopy and thermal transport measurements
Ta/CoFeB/MgO薄膜中のスキルミオンによる異常Hall効果とトポロジカルHall効果を、Kerr顕微鏡と熱輸送測定を組み合わせて分離した。室温で249 pΩmのトポロジカルHall抵抗率を得て、磁場掃引中のスキルミオン形成を可視化。トポロジカルNernst・Hall効果を与える量を熱・電気輸送測定の比較により検証した。
Altermagnetism without a long-range order
軌道自由度を持つ遷移金属化合物向けのKugel-Khomskiiモデルをオルターマグネティズムの文脈で再解釈し、長距離磁気秩序が無い状態でのオルターマグネティック的振る舞いの出現を理論的に検討した。SU(2)×SU(2)対称モデルで臨界交換相互作用を超えるとスピン-擬スピン相関を持つ複合状態が生じ、ノード線を持つ励起スペクトル分裂を示す「交代磁性常磁性体」を提案。
Negative quantum friction in nanoscale water flows: the Wigner picture
固体壁に閉じ込められたナノスケール水流における「量子」摩擦を、Wigner方程式に基づく単一粒子モデルでシミュレーションした。固体壁の電子から流動する水分子への運動量移行が負の量子摩擦を生み、結合強度に応じて水の摩擦を最大40%低減させることを示した。古典・量子揺動を橋渡しする理論枠組みを提示。
Magnons reveal topology and dynamics of a skyrmion crystal
グラフェン接合内にスキルミオン・ウィグナー結晶を作成し、マグノン放出・検出器で挟んで内部動力学を探索した。ゲート電圧走査によりマグノン輸送に準周期的な急激な変化が観測され、これは擬一次元配列にスキルミオンが一つずつ追加される過程に対応すると解釈。マグノン輸送によるトポロジカルスピン構造の実空間プローブを実現した。
Coherent driving of displacive Higgs fluctuations in superconductors
強いテラヘルツパルスによる超伝導体中のHiggsモードの非共鳴・変位的励起機構を提案した。励起準粒子が秩序パラメータの静的変位を誘起する仕組みは不透明材料のコヒーレントフォノン変位励起に類似。s波超伝導NbNにおける非線形第一高調波位相の温度依存性で実験的に検証し、s波・d波両方で機構が働くことを数値・解析的に示した。
Emergent Interfacial Magnetism in Epitaxial RuO$_2$
交代磁性体候補RuO2の磁性を第一原理計算で検討し、TiO2/RuO2界面における界面境界相として磁性が発現することを示した。TiO2による面内歪みのみでは磁性が生じないが、明示的な界面が最初の数層のRu原子に大きなモーメントを安定化。対称なTiO2/RuO2/TiO2構造では膜厚に応じ弱強磁性と補償型交代磁性状態が交替することを発見。
Subgrain-resolved Analysis of Degradation in Cu Metallization via Scanning 3DXRD and Thermomechanical Modeling
パワー半導体デバイスのCu金属化層における短絡時の急速加熱に伴う熱機械的損傷を、走査型3次元X線回折と熱機械結晶塑性シミュレーションを組み合わせて解析した。粒単位で塑性変形の進展を追跡し、劣化ホットスポット形成を支配する微細組織過程を明らかにし、物理ベースの信頼性評価への足がかりを提供した。
Quantum Fisher information of magnetic quantum phase transition on Kondo lattice
近藤格子模型における量子相転移を横切る多体エンタングルメントを量子フィッシャー情報(QFI)で調べた。秩序パラメータに横断的なスピン成分に関するQFIが、近藤破壊磁気秩序相での重い準粒子の消失を特徴づけることを示し、反強磁性ハイゼンベルクモデル解析でその起源を説明。中性子散乱実験での検証法も提案した。
Nonequilibrium thermodynamics of feedback-control: a phase-space perspective
マクスウェルの悪魔が測定情報を熱力学的優位性に変換する問題を、相空間の一部にしかアクセスできない一般的なフィードバック制御系に拡張し、揺動関係を導出した。取得情報のうち有用な仕事に変換できない「利用不能情報」という一般化概念を提示。有限分解能のシラードエンジンでは、高分解限界で取得情報が発散しても抽出可能な仕事は有限に留まることを示した。
-2026/7/17--
Gravity-Induced Thermal Rectification in Gaseous Systems
気体1粒子を2次元チャネルに閉じ込めた最小モデルで、重力場のみが熱整流(TR)を誘起・制御できることを解析的に示した。整流効率と熱流量の間にはトレードオフがあり、多粒子系への数値シミュレーションでも重力誘起TRが持続することを確認。混合気体では整流方向が反転しうることも明らかにし、気体熱ダイオード設計への新たな指針を提供する。
Spinless charged excitation at the interface between a conventional topological insulator and a topological Mott insulator
三角格子ホフスタッター・ハバードモデルにDMRG計算を適用し、整数量子ホール状態とカイラルスピン液体状態を空間的に切り替えた界面を解析。両相の境界にスピンを持たない電荷励起が局在することを電荷・スピンポンピングと低励起状態計算から同定した。バルクでもスピン液体の分数化とホール相のスピン三重項励起子形成の証拠を見出した。
AutoHF: a general Hartree-Fock solver utilizing direct energy minimization with automatic differentiation
多フェルミオン系ハミルトニアンごとに専用プログラムを組む手間を省く汎用平均場ソルバーautohfを開発。軌道係数で表したスレーター行列式を対称性制約下で直接変分エネルギー最小化することで最適解を求める。機械学習分野で発展した自動微分・最適化技術を活用し、様々なハミルトニアンに柔軟に適用できる。
Memory of Initial Conditions in Self-Similar Diffusion: A Renormalization-Group Perspective
自己相似ダイナミクスに対する統一的な繰り込み群(RG)枠組みを用い、関連する長さスケールを保持すると初期条件の情報を記憶する固定点群が自然に現れることを示した。密度依存拡散モデルは、バレンブラット方程式を特例として含む一般的なスケーリング構造を持ち、普遍性と異常スケーリングに新たな視点を与える。
The two-particle density matrix of a Luttinger liquid
1次元系で稀にしか解析的に得られない2粒子縮約密度行列を、紫外カットオフ付き構成的ボゾン化によりTomonaga-Luttinger液体のスピンレスフェルミオン系で導出した。Luttingerパラメータ依存の指数に加え、カイラリティ間相関を支配する第2の指数を発見し、密度相関やCDW・p波対相関を記述、DMRG計算とも定量的に一致した。
Dispersive Readout of a SiMOS Quantum Dot Using a Flip-Chip Integrated Microwave Resonator
インジウムバンプ接合を用いてSiMOS二重量子ドットチップと超伝導アルミ共振器チップをフリップチップ集積し、極低温でのマイクロ波分散読み出しを実現した。共振器による電荷遷移検出に成功し、信号対雑音比は積分時間の平方根に従い、約0.3msでSNR=1に到達。スピン光子結合など応用に道を開く。
Phase coherence control of a programmable high-Tc superconductor created by light
アルミニウム-シリコンヘテロ接合において、フェムト秒レーザーパルスにより生成・制御可能な光プログラム超伝導(LiPS)状態を初めて報告。臨界温度は1.8-8.5Kの範囲でパルス列により増減・消去可能。低温ではBKT転移的特徴を示し、AlとSiのミスフィット転位による超格子を光制御することで長距離位相コヒーレンスを実現する。
Second-Order Optical Nonlinearity of AlScN Films Grown By Molecular Beam Epitaxy
サファイア基板上に直接分子線エピタキシー成長させたAlScN薄膜の2次非線形光学応答を測定した。厚いAlNバッファ層を介さない成長により真の非線形応答を分離。d31はAlNの60倍に達する4.92pm/Vを示す一方、d33は抑制されることを見出し、Si・GaN系との集積による省エネ非線形光デバイスへの応用が期待される。
Numerical and experimental framework for bending elasticity of highly flexible slender structures
https://arxiv.org/abs/2607.14594
チューブやテープばねなど高柔軟性の細長構造の3点曲げ試験を模擬する計算枠組みを、ラグランジュ有限要素とオイラー有限差分を統合したハイブリッド物質点法(hybrid-MPM)で開発。断面変形と長さ方向曲げが結合するブレイジャー不安定性等を再現し、実験・古典理論と良好に一致、ソフトロボット等複雑接触問題への応用が可能。
Imaging and characterization of spontaneous vortices in a proximity-induced superconductor
https://arxiv.org/abs/2607.14697
近接結合超伝導ナノコンポジットを用いて走査型SQUID顕微鏡により自発的に生じる量子化渦を観測した。ゼロ磁場近傍では極性・サイズ・形状の異なる渦が確率的に現れ、磁場誘起アブリコソフ渦より広がった侵入長(約1-10マイクロメートル)を持つ。冷却時のジョセフソン結合と熱位相揺らぎの競合により渦が形成されることを示した。
Direct observation of anisotropic exciton dispersion in the 2D semiconductor CrSBr
デフォーカス電子エネルギー損失分光を用い、多層CrSBr中の励起子分散を運動量分解測定した。ΓY方向では線形分散(傾き7.02eV Å、低次元系で最大級)を示す一方、ΓX方向では分散はほぼゼロという顕著な面内異方性を発見。第一原理計算はこれを長距離電子正孔交換相互作用に起因すると説明し、磁気転移でも分散はほぼ不変であった。
Tunable Magneto-Excitonic Coupling in Alloyed van der Waals Antiferromagnet
CrSBr1-xClxにおいて塩素置換が電子構造・励起子特性・磁気相互作用に及ぼす影響を、85Tまでの磁気光学分光と自己無撞着GW計算により解明。Cl導入により局在的なXA励起子とより非局在的なXB励起子の波動関数が局在化しFrenkel的性質を強め、磁場誘起エネルギー繰り込みが特にXB励起子で系統的に減少することを示した。
Boson peak and medium-range elastic heterogeneity in calcium silicate hydrate probed by terahertz spectroscopy and low-temperature calorimetry
セメント結合相であるケイ酸カルシウム水和物(C-S-H)のボソンピーク(BP)を、Ca/Si比0.5-1.7の5試料でテラヘルツ時間領域分光と低温熱量測定により初めて系統的に特徴づけた。BPは1THz付近に位置し、強度はCa/Si比の上昇とともに単調減少。中距離動的相関長(約1nm)と弾性不均一性パラメータを得て、C-S-Hのクリープや熱輸送特性との関連を示した。
$c$-axis strain tuning of superconductivity and symmetric elastoresistivity in CsV$_3$Sb$_5$
面内・面外の対称歪みチャネルを独立に印加できる手法で、カゴメ金属CsV3Sb5における電荷密度波(CDW)と超伝導の競合を解析。c軸圧縮は超伝導転移温度を線形に大きく上昇させCDW転移を抑制し、その効率は面内歪みと逆符号かつ遥かに大きいことを発見。面外弾性抵抗率係数の符号反転もCDW転移で明確な立ち上がりを示した。
Are we facing a reproducibility crises in materials synthesis? A systematic review of Turkevich AuNP synthesis and CVD MoS2 growth
金ナノ粒子のTurkevich法とMoS2のCVD成長という2つの代表的合成法について、PRISMA準拠プロトコルとPythonテキスト分類により1,300報以上の文献の再現性を系統的に評価した。合成の再現性を厳密に論じた研究はごく一部にとどまり、重要な実験パラメータの報告不足や統計解析の欠如が室間比較を妨げていることが判明した。
Optimization dynamics of Transformer backflow neural quantum states for the two-dimensional Hubbard model
ドープ2次元Hubbardモデル向けの多行列式Transformerバックフロー神経量子状態(NQS)について、更新ノルム閾値・Transformer幅・行列式チャネル数・モンテカルロバッチサイズ等のハイパーパラメータが最適化に与える影響を調査。適度な更新制約がMARCH最適化を安定化させ、幅と行列式数の増加が表現力を、バッチサイズ増加がサンプリング雑音低減をもたらすことを示した。
Sizable Ligand-Mediated Bond-Dependent Interactions in a Spin-1 Triangular Antiferromagnet NiI$_2$
量子スピン液体の実現につながるKitaev型ボンド依存異方性相互作用の実験的実例は稀である。非弾性中性子散乱・磁化測定・第一原理計算を組み合わせ、van der Waals磁性体NiI2でKitaev相互作用とΓ相互作用が磁気基底状態を安定化しスピン波にギャップを開くことを解明。強いスピン軌道相互作用が配位子イオン由来である配位子駆動Kitaev機構の証拠を得た。
Star-triangle duality estimates for triangular and honeycomb permutation models
星-三角変換と双対性解析を組み合わせ、三角・ハニカム格子上の対称群置換モデルを研究。ランダムテンソルネットワークの置換モデル記述やレプリカスピングラスの双対性解析に着想を得たもので、有限基底単位が単なる結合ではなく星-三角ブロックであることが本質。ハニカム格子の臨界結合次元を2.634929344884、三角格子を1.475661534848と推定した。
Tomographic flow regime vs even-odd effect for the magnetotransport in the Corbino geometry
2次元系では電子間散乱長に偶奇効果が現れ、偶角調和成分の方が奇成分より緩和されやすい。Corbino円盤磁気輸送実験に着想を得て全領域の電子流を数値解析し、弾道からトモグラフィック領域への遷移で顕著となる小磁場での抵抗感度増強を予測。実験の温度域ではこの効果は小さく、観測された異常な運動粘性スケーリングの説明には慎重な検討が必要と示唆した。
Avoiding Dilution: Using Diffusion and Vision Transformers to resolve Majorana Features in Nanowires at High Temperature
Majoranaゼロモードの同定には希釈冷凍機での極低温輸送測定が必須で時間・資源を要する。乱れたMajoranaナノワイヤの高温・低温伝導度のペアデータを生成し、Shifted Window U-Net Transformerで低温伝導度をR²≈0.95で再構成、Video Vision Transformerで低温トポロジカル可視性をR²≈0.80で予測し、高温データによる早期デバイス選別を可能にした。
Stochastic process model of rough surface contact
トライボロジー分野で広く応用されているPersson理論(粗面接触の確率過程モデル)の背景と発展を概説する章。純粋な法線弾性接触に対するPersson理論を、接触圧力とギャップの確率密度を偏微分方程式で解く手法に焦点を当てて詳しく議論し、他分野への応用や今後の研究課題についても提案する。
Parallel analog quantum simulation in homogeneous quantum gases
単一の原子雲から独立制御可能な複数の量子シミュレーションユニットを多重化する手法を実証した。ボックストラップ形状と蒸発冷却経路を個別制御し、ユニタリフェルミ気体の超流動転移をまたぐ異なる温度のサブシステムを準備。さらに個別調整可能なジョセフソン接合ユニット群の並列量子シミュレーションも実現し、強相関系の動力学・輸送研究への道を開いた。
Scalable Fabrication of Diamond-on-Silica Heterostructures via High-Selectivity Deep ICP-RIE and Room-Temperature Bonding
NVドープ単結晶ダイヤモンド膜(厚さ16μm)を、SiO2単層ハードマスクと多段酸素ICP-RIEにより選択比15:1で完全貫通エッチングする手法を実証。エッチング後の酸化膜をそのままO2プラズマ活性化とケイ酸ナトリウム中間層による室温接合の接合面として利用し、NV中心の光学読み出し特性を保持した集積量子フォトニクス・センシング用構造を実現した。
Competing Orders Driven by Wigner Crystal Phase in Rhombohedral Graphene
菱面体5層グラフェン(R5G)のカイラル超伝導相の低密度側にある高絶縁状態がWigner結晶(WC)相であることを報告。WC境界付近ではホールドープ金属的Wigner結晶(h-mWC)相も出現する。面直磁場下では磁場安定化超伝導(fSC)と非従来型再入量子ホール(RIQH)状態が競合し、これらがWC・mWC状態と連続的につながることを明らかにした。
Recent progress on liquid transport growth of quantum materials
化学気相輸送に類似するが溶融フラックスを輸送媒体とする水平フラックス成長技術「液体輸送成長(LTG)」を概説。溶解と結晶化を空間的に分離し温度勾配下で連続的な溶質輸送により結合させることで、狭い温度・組成窓でしか結晶化しない化合物や化学量論が敏感な化合物に有効。Fe3Sn2やUTe2など代表例と実験設計上の留意点を紹介する。
Derivation and application of a general scaling relation between the dc and asymptotic high-frequency optical Hall responses
Kramers-Kronig関係に基づき、強磁性体や時間反転対称性を破る超伝導体等のTRSB系について、低周波準直流ホール伝導率と漸近高周波光学ホール応答(カー・ファラデー効果)を結ぶ一般関係式を導出。銅酸化物超伝導体の擬ギャップ温度でのカー効果の大きさから、異常ホール効果が約0.1 Ohm^-1 cm^-1になると予測し、実験的探索を促した。
Learning the Fermion sign structure in path-integral Monte Carlo
経路積分モンテカルロにおけるフェルミオン符号問題を確率的数値計算として捉え直し、統計的推論問題として定式化。置換の共役類でビン分けした交換サイクルの振る舞いをベイズ事前分布とLSTMニューラルネットで学習し、符号問題が深刻な領域でも安定なエネルギー推定を実現。一様電子ガスや2次元調和閉じ込め電子系のベンチマークで有効性を実証した。
Spin Hall Effect in Collinear Ferromagnets from Spin-Group Symmetry
スピン軌道相互作用(SOC)をスピン群対称性を破る摂動として扱い、共線強磁性体のスピンホール効果(SHE)の微視的起源を解明。1次SOCで時間反転偶(T-even)の従来型と異常ホール電荷輸送に伴う磁化依存チャネルを、時間反転奇(T-odd)の磁気スピンホール効果を交換相互作用起源として同定。2次SOCでは新たなT-odd面内スピンホール機構も発見した。
Thermodynamic theory of voting and EU elections
結合非線形振動子系のエネルギーと政党得票率の類似性に基づく投票の熱力学理論を提案。全エネルギーと確率ノルムの保存によりレイリー・ジーンズ(RJ)熱化と低エネルギー状態への凝縮が生じ、これは社会の富の不平等の記述にも通じる。RJ理論はEU選挙結果のローレンツ曲線・パレート曲線をよく再現し、フランス大統領選第1回投票の候補者間得票分布も説明できることを示した。
Fast two-dimensional tensor-network contraction via subspace iteration
無限射影エンタングルド対状態(iPEPS)の標準的縮約法である角転送行列繰り込み群(CTMRG)は、大規模行列の特異値分解(SVD)の反復が計算コストの支配要因である。本研究は小規模行列のSVDに置き換えるQRベースの射影子構成SI-CTMRGを提案し、GPU加速に適した設計で従来法比最大2桁の高速化を実現、三角格子ハイゼンベルク反強磁性体で最先端の結果を得た。
Gyrotropy from Extrinsic Geometry in Twisted Materials
ねじれ二層グラフェンの層間電子コヒーレンスの指標となるジャイロトロピーが、層間結合がなくとも系の物理的幾何形状(外在的幾何学)に由来して発生しうることを示した。1次元ワイヤの古典二層配列モデルで効果を実証後、ねじれ二層グラフェンとMoTe2で解析し、幾何学的寄与と電子的コヒーレント寄与を分離する必要性を指摘した。
High-Q superconducting microwave resonators using MBE titanium nitride
サファイア基板上に分子線エピタキシーで成長させた窒化チタン(TiN)薄膜で、X線ロッキングカーブ半値幅18秒角という最小値を達成。コプレーナ導波路共振器の内部品質係数は5.8GHz・10mKの単一光子極限で10^6超、光子数10^6では2000万を超えることを実証し、結晶性障壁を持つエピタキシャルジョセフソン接合による高コヒーレンス量子ビットへの道を示した。
Fermiology of the kagome compound LuNb6Sn6 probed by de Haas-van Alphen oscillations
新発見のカゴメ金属LuNb6Sn6についてトルク磁気測定・磁化・比熱測定によるdHvA研究を実施。85Kで一次転移的な電荷密度波(CDW)転移を発見し、2つの主要dHvA周波数から楕円体的フェルミ面ポケットを同定。ランダウファン図解析はαポケットに非自明なベリー位相の兆候を示し、CDWによるフェルミ面再構成が電子構造に重要な役割を果たすことを明らかにした。
Tunable Mpemba effect in a polymer-bead system with inertia
力-伸長曲線にプラトーを持つポリマー変性転移をモデルに、系の慣性を通じてMpemba効果を制御できることを示した。高温または弱い牽引力下で開始するとビーズはより大きな運動エネルギーを蓄積しプラトーを速く通過できMpemba効果が生じ、ビーズ質量の増加はこの機構が働く初期温度範囲を広げる。同様の機構が逆Mpemba効果も生む。
-2026/7/16--
DeepCormack: Fermi surface tomography using model-based data-driven algorithms
3次元二光子運動量密度（TPMD）を陽電子消滅角相関(ACAR)により再構成することでフェルミ面の情報が得られるが信号対雑音比が低く、測定に数か月を要する。本研究はCNN・MLP・UNetを組み込んだデータ駆動型再構成手法DeepCormackを提案し、DFT参照データから合成学習データを生成することで、従来法より高画質かつ大幅な高速化を実現した。
SiMOS quantum-dot spin qubits enabled by extreme-ultraviolet lithography
大規模シリコン量子プロセッサには高精度かつ均一なリソグラフィが必須である。本研究は300mmラインでEUVリソグラフィを用いてSiMOSスピン量子ドットを作製し、ゲート歩留まり100%、二重量子ドット間で高い再現性を持つ99%超のゲート忠実度を達成し、量産技術としての有効性を示した。
On-chip quantum sensing of Kondo spins in a high-mobility quasi-one-dimensional nanoconstriction
量子ポイントコンタクト内の局在スピンによる近藤効果の性質は未解明な点が多い。GaAs/AlGaAsヘテロ構造上に電子共振器とQPCをオンチップ集積し、近藤スピン一重項と0.7異常状態が異なる起源を持ち互いに拮抗することを、非侵襲的な量子センシング手法で明らかにした。
Dirac topology, anomalous Hall response, and giant magnetoresistance in carrier-compensated altermagnetic semimetal NiS
六方晶NiSを対象に第一原理計算とベリー曲率解析、輸送理論を組み合わせ、キャリア補償型オルターマグネット半金属としての性質を解明した。スピン軌道相互作用によるディラック的交差がベリー曲率のホットスポットを生み、正味磁化ゼロの異常ホール効果と1万%を超える巨大磁気抵抗をもたらすことを示した。
Resistivity in Dilute Cu-3d Alloys Governed by Disorder-Induced Band Broadening
希薄Cu-3d合金の室温抵抗率の起源を第一原理KKR-CPA計算とKubo-Greenwood理論で調べた。無秩序局所モーメント(DLM)常磁性描像でのみ実験傾向を再現でき、抵抗率はフェルミ面上のブロッホスペクトル関数幅と強く相関することから、無秩序による運動量空間でのバンド broadeningが本質的機構であると結論した。
Emergent induction in magnetic Weyl semimetals
磁気ワイル半金属における磁化ダイナミクスが駆動する創発電磁誘導現象の一般理論を構築した。磁気電気応答はバンド内・バンド間寄与からなり、緩和時間に比例する項とワイル点分離に関連する項が存在する。極性ワイル強磁性体モデルへ適用し、トロイダルモーメントの動力学が最近発見された創発誘導応答と密接に関連することを示した。
Rotation topological states: theory and material realization
回転対称性を持つ系では占有ヒルベルト空間を回転固有値ごとの部分空間に分解でき、従来のZ2不変量では検出できない新たなZ2^nトポロジカル不変量が現れることを示した。バルクCsClを具体例とし、第一原理計算により従来法では自明とされる系に隠れたトポロジーが存在し、表面にダブルワイル点を生じることを実証した。
Research progress in high-pressure tuning of layered magnetic materials
層状磁性ファンデルワールス材料は層間方向に高い圧縮性を持ち、高圧により相空間の探索や電子構造制御が可能である。本総説はダイヤモンドアンビルセルによる高圧実験手法を紹介し、圧力誘起のスピン転移・超伝導・キュリー温度上昇・磁気異方性変化などの現象と、電場や歪みとの複合制御など今後の展望をまとめた。
Transverse order and longitudinal fluctuations in a near-Ising spin supersolid
三角格子イジング的反強磁性体K2Co(SeO3)2のスピン超固体状態を中性子散乱で調べた。縦成分秩序と横成分(ボース凝縮)秩序が異なる温度でBKT転移を経て発現し、最低温でも横成分は縦成分の11%に留まり低エネルギー揺らぎも縦方向優勢であることを示し、超固体基底状態が強い異方性下でも存続することを実証した。
Direct observation of photon-induced vortices in superconducting films
超伝導光子検出器の検出機構で中心的役割を担うとされる渦・反渦対の生成を、量子化された電圧パルスとして直接観測した。各渦の通過が位相スリップとして磁束量子に対応する電圧パルスを生み、特定条件下で渦対生成数が安定化し光子数分解検出が可能となることを示し、位相スリップ計数に基づく新しい検出原理を確立した。
Ultrafast altermagnetophononics
交代磁性体の超高速磁気制御はほぼ未開拓である。α-MnTeを例に、コヒーレントフォノンのB1gモード励起がオルターマグネティズムを保護する対称性を選択的に破り、正味磁化を持たない補償フェリ磁性への一過性転移を誘起することを示した。金属CrSbでも可逆的な磁気モーメント制御が可能であることを実証した。
Superconducting proximity effect in a strongly correlated charge-transfer insulator
極低温走査トンネル顕微鏡を用い、超伝導単層H-NbSe2と電荷移動絶縁体単層T-NbSe2の原子レベル接合を作製し近接効果を調べた。弱結合領域ではT-NbSe2にH-NbSe2より小さい誘起超伝導ギャップが生じ、強結合領域では同等のギャップとYu-Shiba-Rusinov的束縛状態が現れ、強相関絶縁体との近接効果のモデル系を確立した。
Realization and manipulation of spiral charge density waves in a two-dimensional metal
NbSe2において歪みがほぼ縮退した電荷密度波(CDW)状態を空間的に分離できることを示した。ファンデルワールス相互作用によるマイクロスケール歪みネットワークにより、固有の3×3 CDWが1次元圧縮下で4×1秩序へ、二軸伸張下で2×2秩序へ変化し、歪みノードではカイラルならせん状構造が発現し電圧パルスで融解制御できることを実証した。
Chemical short-range order controls deformation pathways in a complex concentrated alloy
複雑濃厚合金Co30Cr40Ni30において、化学的短範囲秩序(CSRO)が積層欠陥エネルギーと変形経路を支配する熱力学的状態変数であることを実験的に示した。CSROの少ない急冷材と多い時効材を比較し、CSROが変形誘起fcc-hcpマルテンサイト変態を室温・極低温いずれでも抑制することを、原子論シミュレーションと併せて明らかにした。
Lecture Notes: The two-dimensional electron Wigner crystal -- What's old and what's new?
2026年CTEQサマースクールの講義ノートで、二次元電子系の固相であるウィグナー結晶に関する新旧のアイデアを会話調で概説する。半古典的記述、量子融解転移、スピン秩序、そしてベリー曲率によるウィグナー結晶の変調など、最近の実験を踏まえたトピックを紹介している。
Using superpixels for interpretable feature reduction in large 2D diffraction datasets
4D-STEMや放射光X線で得られる大規模2D回折データの処理負荷を軽減するため、可変面積のスーパーピクセルによる画素グループ化を提案した。K-meansと凝集型クラスタリングを比較し、ボトムアップ手法の優位性を示すとともに、ガウス乱数射影による高速化と、非負値行列因子分解による相マッピングで100倍以上の高速化を実現した。
Dipolar mixtures in checker-board optical bilayers
成分依存の光格子ポテンシャル中にある極低温双極子混合系を、市松状に配置した反magic波長の二重層で研究した。摂動論とクラスターGutzwiller計算を組み合わせ、多様な結晶相と、サイト間ホッピングが超交換を介して結晶相間の固体-固体転移を引き起こすことを示し、ランタニド混合系での実現可能性を議論した。
$\texttt{iNORG}$: An open-source quantum impurity solver package based on the natural orbitals renormalization group
動的平均場理論計算における量子不純物ソルバーとして、自然軌道繰り込み群(NORG)法に基づくオープンソースパッケージiNORGを開発した。自然軌道による浴表現の最適化や効率的なヒルベルト空間選択、グリーン関数計算アルゴリズムにより高精度かつ低計算コストを実現し、実装詳細と使用例を示した。
The WEST code for large-scale excited-state materials simulations
大規模励起状態材料シミュレーション向けのオープンソース平面波擬ポテンシャルコードWESTを紹介する。仮想電子状態の明示的計算を避けつつフルフリークエンシーGW、量子欠陥埋め込み理論、Bethe-Salpeter方程式、TDDFTを統一的枠組みで実装し、GPU加速により数千原子規模の系で高い並列スケーラビリティを達成した。
Electric field controlled spin transport in a topological insulator interfaced with a ferroelectric antiferromagnet
トポロジカル絶縁体Bi2Te3と強誘電性反強磁性体BiFeO3の界面における電場制御スピン-電荷変換を非局所スピン輸送デバイスで調べた。厚さ10nm以上で表面状態支配のスピン輸送が確認され、5nmで消失することから、絶縁性磁性界面での効率的なスピン-電荷変換とスケーラブルなデバイス応用の可能性を示した。
An exactly solvable macroscopic fluctuation theory of single-file diffusion
狭い通路内輸送に現れる単一ファイル拡散の連続体モデルであるブラウン硬質棒気体の巨視的揺らぎ理論(MFT)が、正準変換により厳密に解けることを示した。トレーサー位置と積算電流の大偏差統計量を焼き鈍しおよび束縛アンサンブルで明示的に計算し、格子気体への拡張と稀事象シミュレーションによる検証も行った。
-2026/7/15--
Phase-Controlled Epitaxy and Anisotropic Antiferromagnetism of Polar Wurtzite MnTe
アルターマグネット候補MnTeについて、未開拓だった極性ウルツ鉱相の分子線エピタキシー成長をGaAs(111)B基板上で実現した。成長条件のわずかな変化でNiAs型相を含む多相状態からほぼ単相のウルツ鉱層まで相組成を制御可能であることを示し、異方的な反強磁性秩序を明らかにした。
Analytical solution of the Eliashberg equations for strong-coupling superconductivity in hydrides
https://arxiv.org/abs/2607.12213
水素化物高圧超伝導体で注目されるエリアシュバーグ理論について、デバイモデルに基づく等方的エリアシュバーグ方程式の解析解を導出した。弱結合・強結合両領域で数値計算と良く一致し、指数的・平方根的な電子フォノン結合依存性を正しく再現する。YH6への適用や多様な水素化物超伝導体への一般化を示した。
Emergent interweaved CDW unoccupied states in hole-doping LaTe2 with element substitution
電荷密度波(CDW)を示す層状希土類テルライドLaTe2のホールドープ相LaTe1.6Sb0.4について、9Kでの走査トンネル顕微鏡観察を行った。3つの相互編み込み型CDW波数ベクトルを観測し、px・pyバンドを結ぶネスティングベクトルとして理論的に検証、11a超格子由来のサテライトスポットも検出した。
Giant magnetocaloric effect at low fields in triangular-lattice NdMgAl$_{11}$O$_{19}$
三角格子ヘキサアルミネートNdMgAl11O19の磁気基底状態と磁気冷凍効果を調べた。50mKまで量子スピン液体的な動的状態を示し、大きな磁気エントロピーを保持。わずか2Tの磁場変化で1.9Kから113mKまで冷却可能という優れた冷凍性能を実証し、次世代極低温冷媒材料としての可能性を示した。
Zero-Field Long Range Order at $T \sim 40$ mK in the Proximate Quantum Spin Ice Ce$_2$Sn$_2$O$_7$ and Phase Diagram for Magnetic Fields Along [1,1,0]
量子スピンアイス候補パイロクロア磁性体Ce2Sn2O7について、極低温比熱測定を実施した。ゼロ磁場でT~40mKに明確な一次相転移による長距離秩序を発見し、QSI基底状態ではないことを確定。[1,1,0]方向磁場下での相図も測定し、スピンアイス物理が近傍に存在することを示した。
Emergent toroidal induction in a polar Weyl ferromagnet
極性ワイル強磁性体PrAlGeにおいて、空間的に一様な強磁性体でも創発トロイダル誘導(EEMI)が生じることを実証した。交流電流が誘起するスピン軌道トルクが創発トロイダルモーメントを生成し、そのdT/dtがホール電圧を誘起する。第一原理計算はこれをワイルノードの集団運動と関連付けた。
From stable periodic orbits to many-body chaos: doubly tunable prethermalization via engineering of an emergent band structure
周期駆動(フロケ)スピン系における多体周期軌道群を発見した。摂動は擬似粒子バンド構造的な記述に従い、ギャップレス点近傍のモードがゆっくり占有されることで長寿命な前熱化状態が現れる。分散関係により前熱化寿命のべき乗則的な二重可調性を示し、低次元非線形系と多体カオスを繋ぐ概念を提示した。
Measurement-induced phase transition in space
モニター量子回路における測定誘起相転移(MIPT)を、時間ではなく空間的な測定確率勾配により実現した。単一のクリフォード鎖内に体積則・臨界・面積則領域が共存する定常状態が生じ、キブル・ズレク力学を伴わない空間スケーリング形式により相関長指数νへの直接的アクセスが可能になることを示した。
Systematic modulation of superconducting gap dynamics in YBCO|BNT|YBCO Josephson Junctions through THz field interaction and BNT ferroelectric barrier
強誘電体BNTを障壁層とするYBCO/BNT/YBCOジョセフソン接合をテラヘルツ照射下で調べた。1.5THz励起でBNT分極が増大し超伝導輸送が向上、明瞭なゼロ電圧超伝導電流とフラウンホーファー干渉パターンを確認。BNTが次世代高温超伝導量子デバイス用の可変障壁材料となりうることを示した。
Quantized Photocurrents in Gapless Topological Matter
カイラルトポロジカル半金属Rh0.95Ni0.05Siにおいて量子化された円偏光光電流効果を観測した。Ni置換により単一多重結晶点での光学遷移が可能となり、円偏光赤外パルスがトポロジカル電荷で量子化されたテラヘルツ応答を駆動することを実証、量子ホール効果の光学的類似物として位置づけた。
Magnetothermopower and particle-hole symmetry in a cuprate strange metal
過剰ドープ銅酸化物ストレンジメタルBi2201における磁気熱電能測定(35Tまで)を報告した。磁場依存応答には超伝導的短距離秩序に由来する寄与があり、フェルミ液体的なホール・熱電能セクターと粒子正孔対称なディラック液体的セクターの2つの輸送機構が共存することを示す実空間モデルを提案した。
Research on topological materials using ultrafast spectroscopy
トポロジカル材料の超高速分光研究についてのレビュー論文。トポロジカル絶縁体・半金属・磁性トポロジカル材料における光励起電子状態の緩和経路、ワイル半金属でのスピン偏極ダイナミクス、光誘起トポロジカル相転移などを概観し、今後の多次元超高速分光と理論モデリングの統合的展望を示した。
From phase space to Krylov space, one shell at a time
古典位相空間のシンプレクティック構造を用いてクリロフ複雑性を定義する古典ランチョス法を開発した。半古典極限で量子論的枠組みと滑らかに一致することを示し、クリロフ・エーレンフェスト時間を定義。LMGモデルとFPモデルに適用し、微視正準クリロフ複雑性が早期カオス動力学の特徴づけに有用であることを示した。
Emergent exchange bias in ultra-thin La0.67Sr0.33MnO3 films driven by ferro-antiferromagnetic phase coexistence
超薄膜La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)において、意図的なFM-AFM界面なしに厚み非依存の交換バイアスが生じることを発見した。X線光電子分光により約20%のMn2+分率(酸素欠損領域)を検出し、単相強磁性膜内部に自発的にFM-AFM界面が形成されうる新たな交換バイアス発現経路を示した。
Geometric Spin-Orbit Coupling Resolves the Contradictory CISS Effect in Chiral Single Molecules
キラル単分子でのカイラリティ誘起スピン選択性(CISS)効果をめぐる実験結果の矛盾を、幾何学的スピン軌道相互作用と環境デコヒーレンスを組み込んだ理論枠組みで解決した。強コヒーレンス・強デコヒーレンス領域ではCISSは消失するが中間デコヒーレンス領域で顕著となることを示し、矛盾する実験結果を統一的に説明した。
Magnetic field-driven phase switching in the antiferromagnetic Mott insulator Ca$_3$(Ru$_{0.99}$Ti$_{0.01}$)$_2$O$_7$
1%Ti置換したCa3(Ru0.99Ti0.01)2O7反強磁性モット絶縁体の磁場誘起相スイッチングを調べた。b軸方向磁場で約6Tにて一次スピンフロップ転移が生じ絶縁性を保持、10.5T以上で強制強磁性金属相へ転移。異方的反強磁性体としてのシンプルなH-T相図を明らかにした。
The self-organized vacancy order in Pr$_9$Ge$_{16}$
高温フラックス法によりPr-Ge二元系のGe過剰側で新規結晶構造を持つPr9Ge16単結晶を発見した。Ge空孔秩序化を伴う斜方晶Fdd2構造型を採る。b軸を磁気容易軸とし、Tc=14.3Kで金属的挙動と異常を示す。電子キャリアが支配的で、約0.4Tの磁場で磁気秩序が容易に抑制される。
Strain-Tunable Shift Current and Magneto-Optical Kerr Effect in Multiferroic Altermagnet Fe2Mo3O8
マルチフェロイック交代磁性体Fe2Mo3O8における分極・スピン分裂・シフト電流・磁気光学応答の結合を第一原理計算で調べた。強誘電分極の反転がシフト電流の符号とスピン分裂構造を反転させ、a軸一軸歪みが対称性を破ることで通常禁制の磁気光学カー効果を活性化することを示した。
Phase-shifted multicomponent spin-charge nematicity in an altermagnet
交代磁性体Co0.25NbSe2において、電荷・スピン感応トンネリングチャンネル双方でC3対称性が破れる、位相のずれたスピン電荷ネマティック秩序を発見した。走査トンネル顕微鏡により、スピン感応成分が電荷成分に対し1つのC3セクター分シフトしていることを確認し、現象論的理論でC3格子ピン留めによる位相ロックを説明した。
Optimal preparation and reachable-state constraints in the Mpemba effect
顆粒流体を対象に、ムペンバ効果における最適な初期状態準備プロトコルを最適制御問題として定式化した。ポントリャーギンの最大原理により最適プロトコルが常にワンバンプロトコルであることを示し、確率的サーモスタットが到達可能な非ガウス性を制限することで、ムペンバ効果の最大強度に非自明な制約を課すことを明らかにした。
Topological characterization of multifold band degeneracies in Altland-Zirnbauer symmetry classes
Altland-Zirnbauer対称性クラスにおけるn重帯縮退のトポロジカル特徴づけを行った。次数はnに対し二次的に増大し、通常の包囲球面によるホモトピー分類が破綻することを示す一方、縮退多様体の絡み目構造を診断手段として用いる新手法を提案し、全10クラスの最小模型で帯不変量を計算した。
-2026/7/14--
SlaKoNet-VQD: A universal Slater-Koster tight-binding Hamiltonian for variational quantum band-structure calculations on near-term hardware
深層学習とSlater-Koster強束縛法を組み合わせ、65元素に対応する普遍的ハミルトニアン生成器SlaKoNetを開発。量子コンピュータ上のVQDアルゴリズムと結合し、シリコンや超伝導体のバンド構造を高精度に再現。IBM量子実機でも動作を実証し、材料探索に向けた高速VQAベンチマークを可能にした。
A d-Electron Route to Heavy-Fermion-Like Superconductivity via Geometrical Frustration
幾何学的フラストレーションを持つ破面パイロクロア構造のMo4PtGa17において、d電子系でありながら重い電子系的な超伝導を発見。熱測定・NMRで強磁性揺らぎの増強を確認し、理論計算からほぼ平坦なバンドやクレーマーノーダル線が起源であることを示した。d電子系での新たな重い電子系超伝導経路を提示。
Correlated Plasmonic Excitation in Twisted Nematic Plasmonic Superlattices
Fe3O4とAuのハイブリッドナノロッドを用い、ねじれ角を持つモアレ型プラズモニック超格子を作製。ネマチック液晶相の集団的分極とナノロッド個々のプラズモン励起が相関し、ねじれ角0度・90度でそれぞれ横・縦方向のプラズモン励起が増強される現象を発見。再構成可能なフォトニックモアレ格子を実現。
Evidence for spin swapping from modulation of transverse resistance in magnetic heterostructures with Rashba interface
Cu/Bi2O3およびAg/Bi2O3のRashba界面を持つ磁性ヘテロ構造で面外磁場下の横方向応答を測定。両界面で符号が逆の横抵抗変化を検出し、これがスピン/電荷変換の符号反転と一致することから、変換されたスピン流にスピンスワッピング現象が生じている証拠を得た。
Superconducting dome and field-enhanced superconductivity of PLD synthesized Nd1-xEuxNiO2 thin films
パルスレーザー堆積法でNd1-xEuxNiO2無限層薄膜を作製し、x=0.2〜0.5の広い範囲で超伝導ドームを実現。最適組成x=0.3でTc約31Kという高い転移温度を達成し、磁場印加による超伝導の増強・再出現現象も観測。磁性希土類Eu2+イオンの重要な役割を明らかにした。
Enabling temperature controlled in-situ vapor dosing for lab source X-ray reflectivity measurements
実験室のX線回折装置で使用可能な、温度制御付き蒸気導入セルを開発。ポリアミド膜への水吸着やポリスチレンブラシの温度依存再構成を実測し、飽和圧の90〜95%まで到達可能なことを実証。放射光施設に限定されていたin situ反射率測定を一般の実験室で行える技術を確立した。
Anomalous field evolution of the mixed-state linewidth in the second superconducting dome of LaFeAsO$_{1-x}M_x$ ($M={\rm F,H}$)
ミュオンスピン回転法でLaFeAsOのフッ素置換系（第一ドーム）と水素置換系（第二ドーム）の混合状態を比較。第二ドームでは磁場3T付近で線幅が極大を示す異常な振る舞いが見られ、これはパウリ常磁性効果の増大による寄与と考えられ、両ドームの電子状態の違いを示す。
Chiral, Electronically Decoupled Layers of 1T'-WS2 Topological Insulator via Neutral-Molecule Intercalation
湿式化学反応によりアミン分子を層間挿入し、超伝導金属である2M-WS2をトポロジカル絶縁体的な単層1T'-WS2に電子的に分離。挿入・脱離を制御することで金属―絶縁体転移を可逆的に切り替え可能とし、キラルアミンによる円偏光二色性の誘起も実証した。
Nonlinear Tellegen limit
磁気電気媒質の安定性限界であるTellegen限界を非線形結合の場合に拡張し、電場・磁場で調整可能な「非線形Tellegen限界」を提案。d波交代磁性体やM型六方晶フェライトにおいて磁気点群対称性が非線形磁気電気テンソルと電磁的不安定性を支配することを示した。
Soft point-contact Andreev reflection spectroscopy in a palm-type cubic anvil-pressure cell
手のひらサイズの立方体アンビル圧力セル内でソフト点接触アンドレーエフ反射分光を実現し、最大15GPaの静水圧下で安定した接合形成に成功。カゴメ金属CsCr3Sb5やバイレイヤーニッケル酸化物La2PrNi2O7に応用し、非従来型超伝導のペアリング対称性の証拠を得た。
Learning as a Geometric Phase Transition: Renormalization Group Flow and Anisotropic Symmetry Breaking in Deep Networks
深層学習の特徴学習をテンソル積計量の幾何学的臨界現象として定式化。学習前は等方的な中立相であり、学習は標的方向に整列した非等方成分の出現という対称性の破れとして記述される。深さ方向のくりこみ群フローとコーシー・シマンチク方程式を導出し、重み分布の裾の重い分布との関係も示した。
Catalog of Altermagnetism in Magnetic Wallpaper/Space Groups and Nonsymmorphic Altermagnets
スピンレス時間反転対称性を用いて交代磁性の分類を非中心対称結晶にまで拡張し、2次元17種、3次元422種の交替磁性壁紙群・空間群の完全なカタログを作成。非シンモルフィック対称性が砂時計型分散など新たなブリルアンゾーン構造をもたらすことも明らかにした。
Telecom-band Chiral Light Detection through Hidden Giant Third-Order Nonlinear Circular Dichroism in Two-dimensional Halide Perovskite
キラルな2次元ハロゲン化物ペロブスカイトにおいて第三次高調波発生の円二色性（THG-CD）を偏光分解測定し、通常の全強度測定では相殺されて見えない巨大な異方性を発見。非対称性因子1.9以上を達成し、通信波長帯での円偏光検出への応用可能性を示した。
Generalized Keldysh formalism for nonequilibrium correlation functions and its application to fluctuation dynamics
非平衡2粒子相関関数の計算のため、輪郭依存の仮想プローブ場を用いた一般化Keldysh形式を提案。四時間頂点核を明示的に構築せずに頂点補正込みの相関関数を計算するクリロフ法を開発し、非平衡動的平均場理論と組み合わせて秩序変数の揺らぎダイナミクスを解析した。
Strain-Tuned Nodal Superconductivity in the Charge-Ordered Kagome Metal CsV$_3$Sb$_5$
カゴメ金属CsV3Sb5に一軸性の引張歪みを印加し121Sb核四重極共鳴で超伝導を調査。歪みにより電荷密度波は変化しないまま転移温度Tcが顕著に増強され、歪み+0.90%ではノードあり・なしの二段階転移が観測され、超伝導が電荷秩序と独立に制御可能であることを示した。
ウケるな、こういう相図好き
Temperature dependence of charge-to-spin conversion in rhombohedral (110) bismuth thin film
菱面体晶(110)ビスマス薄膜における電荷スピン変換（スピンホール効果）の温度依存性を第二高調波ホール法で調査。低温になるほどスピンホール伝導度とスピン拡散長がともに増大することを発見し、スピン散乱がElliott-Yafet機構に支配され、変換は主にスキュー散乱に起因すると結論。
Anomalous Transverse Response and Multi-Field Ferrialtermagnetic-Ferroelectric Valve with CrSb Flakes
非等価な副格子ネール磁気モーメントを持つ新概念「フェリ交替磁性」を提案し、三原子層CrSb(110)薄片で実証。スピン分裂344meV、ネール温度657Kを示し、強誘電体Sc2CO2と組み合わせたバルブ素子は磁気抵抗約10^3〜10^4%、スピンフィルタ効率90%を達成した。
Tellurium Metasurface Beam Splitter with Pulse Laser-Controlled Anisotropy
パルスレーザー照射によりテルル結晶のc軸方向を空間的に制御し、従来のリソグラフィ不要で再構成可能なメタサーフェスを作製。光学異方性を局所的に書き込む手法でビームスプリッタを実証し、理論・数値計算と良く一致する光学応答を確認。動的に書き換え可能な平面光学素子への応用が期待される。
Iron-Based Superconductors: A Decade of Materials, Magnetism, and Mechanisms
2008年の発見以降20年余りの鉄系超伝導体研究をまとめた総説。化学置換・圧力・薄膜成長による電子・磁気・超伝導状態の制御、ネマティック相とストライプ型反強磁性秩序の関係、中性子散乱によるスピン励起・共鳴モードの研究を概観し、ペアリング対称性の物質依存性を議論している。
Extended Landau--Lifshitz equation for nanomagnets: a path-integral derivation of surface-induced magnetization nutation
スピンコヒーレント状態の経路積分形式を用い、表面異方性を持つナノ磁性体の有効な磁化ダイナミクス方程式を原子論的スピンハミルトニアンから導出。表面誘起の横方向揺らぎをマクロスピンから断熱的に消去することで、章動・減衰項を含む拡張ランダウ・リフシッツ方程式を得た。
Interference-Enhanced Large Electron-Phonon Coupling from Raman-active Breathing Modes in Moiré Semiconductors
ツイストWSe2やMoTe2の超伝導機構解明のため、フィリング依存ラマン分光と機械学習第一原理計算を組み合わせ、数万原子スーパーセルでのモード別電子フォノン結合を評価。格子再構成パターンと一致する変位を持つフォノンのみが強結合を示す干渉選択則を発見し、フォノン機構の重要性を示唆。
Discovery of a symmetry-driven electronic cascade in a $d$-wave altermagnet
d波交代磁性体Rb1-δV2Te2Oにおいて、位相分解走査トンネル顕微鏡で対称性に駆動された有限波数電荷秩序のカスケードを発見。一次密度波不安定性に続きネマチック成分やオフ軸変調が階層的に出現し、交替磁性の対称性がバンド形成を超えて集団的電子秩序を組織化することを示した。
Emergent quantum chaos from correlations on a random graph
1次元格子上でオンサイト無秩序も相互作用もないにもかかわらず、確率p_ij=d_ij^-(1+σ)で結ばれるランダムなロングレンジ結合のみからGOE型のカオス的スペクトル統計と局在転移が生じることを示した。転移点σ≈0.80-0.85はガウス場理論の予測σ=1と異なり、高次キュムラントが重要であることを明らかにした。
Electronic tuning of the soft-phonon transport anomaly in Ta$_2$Ni(S$_x$Se$_{1-x}$)$_5$
Ta2Ni(SxSe1-x)5系で硫黄置換によりバンド重なり・ギャップを調整し、鎖に垂直方向のフォノン輸送異常と電子不安定性の関係を調査。S側では純粋な格子不安定性のみでTc約130K、Se側では電子不安定性が加わりTcが326Kまで増強され、フォノン輸送異常が電子・格子の強い相互作用を反映することを示した。
High-field Josephson effect enabled by a moiré Hofstadter spectrum
グラフェン/hBNモアレ接合において、モアレポテンシャルがランダウ準位を有限な群速度を持つ分散的磁気ブロッホバンドに変換することで、通常のジョセフソン接合の限界を超えた6Tまでの位相コヒーレントなジョセフソン干渉を実証。量子ホール領域でも超伝導干渉が可能な新プラットフォームを確立した。
Extending the Mpemba effect to the underdamped realm
熱い系が冷たい系より速く冷えるムペンバ効果を、慣性を無視できない減衰不足（アンダーダンプ）領域に拡張して調査。過減衰極限で効果が存在すれば有限の減衰でも持続することを摂動的に示し、極端に弱い減衰では単純な単一井戸ポテンシャルでは効果が消えるが、複雑な二重井戸ポテンシャルでは生じることを数値的に実証。
Direct writing of individual quantum dots
熱走査プローブ法によるナノスケール局所反応でハロゲン化ペロブスカイト量子ドットを単一発光体分解能で直接描画する手法を開発。25nm以下の空間精度とスペクトル可変性を持つCsPbI3単一光子源アレイを実現し、室温で純度98%を達成、光共振器への確定的な結合も実証した。
Slow is fast: raising barriers to accelerate thermal relaxation
熱緩和では全ての障壁を下げることが局所伝導度や各種発散度・緩和固有値を最大化するが、それでもなお固有ベクトルの回転を利用した反直感的な有限時間最適スケジュールが存在することを発見。非可換性が本質であり、一時的に障壁を上げる「カウンターゲーティング」を含む最適スケジュールで残留誤差を静的な最良制御より大幅に低減できることを示した。
-2026/7/13--
Learning to Converge: Warm-Starting DFTB Self-Consistent Charges with Machine Learning
密度汎関数タイトバインディング（DFTB）などの半経験的電子構造計算手法は、分子および材料シミュレーションにおいて計算効率の高いアプローチを提供し、第一原理の精度と古典的な力場の速度のギャップを埋めつつ、電子特性への完全なアクセスを維持します。しかし、自己無撞着電荷（SCC）スキームに基づくDFTB計算は、特に複雑な分子および材料系において収束が遅いという問題があり、反復手順が大規模シミュレーションやハイスループットワークフローにおける大きなボトルネックとなっています。本稿では、最適な初期原子電荷を予測することでDFTBシミュレーションを高速化する機械学習アプローチを紹介します。
Brownian Bridge for Coherent State Path Integral Monte Carlo
新たに考案したコヒーレント状態経路積分モンテカルロ法に対し、新しいブラウン橋構成法を提案。平面上の低温非零温度におけるヘリウム流体の熱力学的性質を数値的に厳密に計算し、従来の平面波経路積分モンテカルロ法の結果と良好に一致することを示した。
Energetics of fractional anomalous Hall crystals in rhombohedral graphene
外部磁場なしで分数量子ホール効果のトポロジカル秩序を再現する分数異常ホール結晶(FAHC)を、菱面体五層グラフェンの現実的モデルで理論的に検証。変分波動関数とモンテカルロ計算により、FAHCが整数異常ホール結晶やフェルミ液体と競合するエネルギー的に安定な状態であることを示し、実験との比較も行った。
Magnetic Field Control of the Néel Vector and Magnon Visibility in Altermagnetic MnTe
アルターマグネットα-MnTeにおいて、非弾性中性子散乱と線形スピン波理論を用いてスピン波スペクトルの磁場依存性を調査。面内磁場はネールベクトルを連続的に回転させるが、マグノンのエネルギーや線幅はほぼ変化せず、観測される強度のみが変化することを示した。
Hybrid DiffractGPT-Rietveld Refinement Framework for Automated X-ray Diffraction Analysis
生成的構造予測DiffractGPT、データベース照合、リートベルト精密化を統合したX線回折解析フレームワークAGAPI-XRDを開発。RRUFF鉱物データベースとAlexandriaデータセットで検証し、高精度な格子定数予測と結晶構造決定を実現した。
Magnetic devil's staircase in UAgBi$_{2}$
層状化合物UAgBi2において比熱・熱膨張・中性子回折測定から、少なくとも7つのほぼ縮退した磁気状態を含む相図を構築。強い一軸異方性下でのANNNIモデルに基づく磁気デビルの階段状態として理解でき、5f電子系での稀な実現例であることを示した。
A new perspective on the anomalous Hall effect
分極・磁化・自由電荷電流の微視的概念に基づく形式論で、磁性伝導体における異常ホール効果とその有限周波数への一般化を再考。伝導率テンソルを分極応答由来の久保項、金属ドルーデ項、異常ホール項に分解し、体心立方鉄の強磁性相について数値計算を提示した。
Negligible current-induced torque from the bulk and interface of Al
強い軌道ホール・ラシュバ効果が予測されていた軽金属Alについて、Co・FePt層への電流誘起トルクを実験的に検証。バルクおよび界面のいずれからも検出可能なトルクは見られず、Alにおける軌道スピン変換や軌道輸送の効果は乏しいことが示唆された。
Predictive Renormalization-Group Theory of Universality Classes in Nonlinear Systems
スケール不変な固定点とその無関係な構造の消去という2つの繰り込み群機構により、多様な非線形系に共通する普遍的スケーリング挙動を説明する枠組みを開発。有限時間特異点や非線形拡散など様々な例に適用し、新たな普遍性クラスを予測する検証可能な理論を提示した。
Screening-controlled dynamical criticality in the quantum Hall regime
グラファイトゲート型グラフェンデバイスを用い、クーロン相互作用の遮蔽度合いを幾何学的に制御することで量子ホール平坦域転移における力学的指数zと局在長指数γを独立に測定。遮蔽の有無でzは1から2へ変化する一方、γは約2.4で一定であることを明らかにした。
Observation of a Rydberg-atom time crystal with an ultralong lifetime
駆動散逸型リュードベリ原子多体系において、時間並進対称性を自発的に破る連続時間結晶を観測。長距離相互作用と散逸環境の設計によりリウビリアンギャップを閉じ、16.95時間という従来より桁違いに長い振動寿命を達成し、量子センシングへの応用の道を開いた。
Terahertz field-driven nonlinear Hall effect and other second order transport phenomena in two-dimensional tellurene
二次元テルレン薄膜におけるテラヘルツ波誘起の二次非線形電子輸送現象を研究。非線形ホール効果や縦・対角電流の寄与を分離し、ゲート電圧での制御や電子・正孔での符号反転を確認。スキュー散乱やベリー曲率双極子などの微視的機構で説明できることを示した。
Unlocking ultrafast spin dynamics in a rare-earth magnet
フェリ磁性ガドリニウム鉄ガーネットにおいて、局在4f状態を選択的に光励起することで希土類磁性体のスピンダイナミクスを加速できることを実証。Gd副格子の超高速消磁時間38フェムト秒を観測し、元素状ガドリニウムより2桁以上高速であることを示した。
Electronic manipulation of polar order in electron crystal
常磁性半導体LuFe2O4において、電流パルス印加により電荷秩序方向を電子的に制御・読み出しできることを実証。非相反抵抗が符号反転を伴って変調され、電荷秩序温度以上で消失することを確認し、非相反抵抗メモリ動作の実現につなげた。
Effective theories for many-body systems with nonuniform symmetries
時空並進と非可換な非一様対称性を持つ多体系の低エネルギー有効理論を統一的に構築。対称性の破れによる分散関係の軟化や、双極子保存系での異常に遅い拡散・音波モードの軟化など、新たな物理現象を示した学位論文研究。
Anisotropic Superconductivity with Enhanced Critical Field in Strained RuO2
TiO2基板上にエピタキシャル成長させた歪みRuO2薄膜において、結晶方位に強く依存する超伝導転移を観測。面内磁場下でパウリ常磁性限界を大きく超える現象を確認し、強いスピン軌道散乱によるものと結論づけた。
Unraveling atomic-resolution valence electron energy-loss spectroscopic imaging in a single-crystal CaNb2O6
単結晶CaNb2O6において、エネルギーフィルタ分光器と収差補正走査透過電子顕微鏡を用いて原子分解能の価電子エネルギー損失分光イメージングを実施。体積プラズモンやプレクシトンを可視化し、Cs-STEM-EELSが複雑な結晶構造解析に有効であることを示した。
Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains
量子ドット超伝導体アレイで構成した2サイトのキタエフ鎖を結合し、マヨラナパリティ量子ビットのコヒーレント制御を実現。偶奇パリティ多様体で等しい振動周波数のコヒーレントパリティ振動を観測し、マヨラナ量子ビットの初のコヒーレント制御を確立した。
A multi-ensemble mean-field reduction method for networks of globally coupled phase oscillators with arbitrary parameter distributions
任意の周波数分布を持つ結合位相振動子系に適用可能な平均場縮約法を提案。ローレンツ分布に対するOtt-Antonsen縮約とデータ駆動の多アンサンブル法を組み合わせ、実データの経験分布にも適用可能な次元縮約手法を実現した。
A nonstandard statistics for strongly correlated systems: Two simple examples
強相関フェルミオン系の2つの統計、二重占有を排除した非フェルミ液体統計とスピンが正孔と混合する統計的スピン液体統計を考察。二次元正方格子でエントロピーと分布関数を計算し、半充填でのモット絶縁体状態への移行を通常フェルミ液体と対比した。
A Cloud-Accessible Open-Source Framework for the Electromagnetic Modelling of Applied Superconductors
Nédélec有限要素法に基づくII型超伝導体の非線形電磁応答を記述するオープンソースフレームワークH-cloudを開発。FiredrakeとPETScを用いてローカル環境やGoogle Colab等のクラウド環境で同一スクリプトが動作し、COMSOLモデルとの比較で約1%の精度を実証した。
-2026/7/10--
Folding-Driven Auxetic Weft Knit Textiles with Integrated Capacitive Sensing
機械編みニットの大変形挙動を予測する縮約バネネットワークモデルを開発。リブ編みとガーター編みを市松状に配置した構造の緩和形状や引張変形を線形バネのみで精度よく再現できる。ユニットセル形状で制御可能な負のポアソン比(オーゼティック挙動)を実現し、導電糸の編み込みにより後処理なしで歪みセンシング機能を一体化した静電容量センサーも実証した。
Universality and Dynamical Inequivalence in Isospectral Non-Hermitian Anderson Transitions
非エルミート系のAnderson局在-非局在転移には、系全体に及ぶ非相反性は必須ではなく、無秩序1次元リングの境界に単一の非エルミート結合を導入するだけで転移が起きることを示した。スペクトルや臨界指数は全虚数ゲージ流束のみで決まり空間分布に依らず普遍的だが、演算子スクランブリングなど動的性質は配置により大きく異なり、静的・動的普遍性の分離を明らかにした。
Second-harmonic signal in electric-field-modulated EPR spectra of Fe3 spin triangles
中心対称性を持つFe3スピン三角形分子結晶に対する電場変調EPR測定を行い、多核磁性分子として初めて第二高調波信号を観測した。この信号はヤーン・テラー効果による対称性低下と、それに伴う分子内等方的交換相互作用の電場誘起変調により説明できる。加えて中心対称結晶では本来現れないはずの第一高調波信号も観測され、その起源となりうる対称性破れの機構が議論されている。
Monte-Carlo solution of the Kondo model
多チャンネルKondoモデルを厳密に再現する離散格子模型を導入し、クラスターモンテカルロ法により臨界減速を完全に排除して効率的にシミュレーションする手法を提案した。同一模型で弱結合・強結合両領域を統一的に記述でき、普遍的クロスオーバー関数や輸送特性を広いパラメータ範囲で直接計算可能。大きなチャンネル数や異方性、相互作用のあるリードにも対応し、電荷Kondoデバイスの輸送特性予測に応用できる。
Electron-Phonon Functional Renormalization Group of Fermi Liquid Instabilities
電子間相互作用と分散的フォノンバンドによる電子-フォノン結合を同時に取り込んだ相関電子模型の汎関数くりこみ群(FRG)手法を定式化した。電荷・スピン・ネマティック・超伝導対形成といった秩序を、フォノン媒介と電子媒介の両方のフェルミ液体不安定性を対等に扱いながら解析可能。正方格子Hubbard模型と音響フォノンの結合系におけるパイエルス転移を例に手法を実証し、第一原理データも取り込める枠組みを提示した。
Parity Anomaly of Preformed Pairs Governs the Thermal Hall Effect above $T_c$
銅酸化物超伝導体の擬ギャップ相で観測される、既存理論では説明できない大きな負の熱ホール信号の謎を、(2+1)次元場の理論のパリティ異常により解決した。前駆対の擬ギャップがパリティ奇のフェルミオン行列式に凝縮質量として作用し、パラメータフリーの厳密式を導出。Coleman-Hillの非くりこみ定理により高次補正から保護され、数値検証でも高精度に一致し、ARPESで検証可能な予測を提示する。
Fluctuation theorems for autonomous work
従来の仕事のゆらぎの定理は、ピストン操作のような外部からの操作で仕事がなされる非自律的枠組みで確立されてきた。本研究では系Sが可逆的な仕事源Rとエネルギーを交換し、外部介入なしにハミルトン力学または確率力学で発展する自律的枠組みでのゆらぎの定理を導出した。SからRへの反作用を考慮する必要があり、Rの慣性が無限大になる極限で非自律的な場合の定理に帰着することを示した。
Lecture notes on random matrix theory: the results, the applications, and the analytical tools
ランダム行列理論の講義ノート。第一部では核物理・金融・生態学・無秩序系など幅広い分野で使われる古典的結果を、比較的初等的なキャビティ法を用いて教育的に導出し、各結果の応用例と演習問題を示す。第二部では対角化・レプリカ・経路積分・超対称性形式などの解析手法を第一原理から導入し、半円則を中心に再導出。個体群動態法や自由確率論の道具も含め各手法の利点と適用場面を解説する。
Quantum Dot Moiré from Crossed MoS2 Nanoribbons
気相成長で作製した1次元MoS2ナノリボンを様々な角度で交差させて重ねることで、その交点にモアレ量子ドットを形成する新しいプラットフォームを提案した。角度依存の測定により整合角22度で励起子発光が増強され低温での緩和が速くなることを見出し、モアレ面積が小さいほど励起子エネルギーが低下し面外層間結合が弱まることも確認、1次元リボン重ね合わせによる励起子物性の制御性を実証した。
Bulk Boundary Condition for Surface Calculations in Density Functional Theory
Kohn-Sham密度汎関数理論による表面計算のためのバルク境界条件形式を提案した。電子相互作用の実空間での近視性を利用し、局所的な表面領域のみに計算を限定する。密度行列の減衰性を利用して電子密度を評価し、内部にはバルク値の密度と静電ポテンシャルを課して境界条件下で解く。密度行列に基づくエネルギー・原子間力の表式により、表面・吸着エネルギー計算の精度と効率を実証した。
Gate induced strain on a two-dimensional hole gas in silicon
シリコンMOS構造に閉じ込められた二次元ホールガスの価電子帯に対するゲート誘起歪みの効果を調べた。アルミゲート厚を増して歪みを大きくすると、Shubnikov-de Haas振動に第二サブバンドが寄与し始める。温度依存磁気輸送測定から異なるサイクロトロン質量が得られ、理想化された重い正孔・軽い正孔描像とは異なる値を示し、量子閉じ込め・歪み・両バンド混成の複合効果が価電子帯に反映されていることを明らかにした。
Tunable Emergent Gauge Fields from Skyrmions in a Quasicrystalline Lattice
二次元準結晶格子上のスキルミオンを、Dzyaloshinskii-Moriya相互作用と外部磁場を含む古典的Heisenberg模型で研究した。スキルミオン間反発と準周期的ピン止めポテンシャルとの競合により、磁場に応じた多様なスキルミオン格子配置が現れ、周期格子での一次転移的崩壊とは対照的に、飽和磁場近傍でスキルミオン密度が準連続的に減少する。これにより位相電荷と伝導電子の創発ゲージ場、ホール伝導度を磁場でなめらかに制御できる。
Observation of giant nonvolatile magneto-thermal switching in superconductor-ferromagnet hybrids
強磁性Fe粒子と超伝導Pbからなるハイブリッド材料において、巨大な不揮発性磁気熱スイッチングを実証した。純Fe粒子の分散により電子熱伝導が増加しフォノン熱伝導が減少することでスイッチング比が向上し、超伝導内に捕捉された磁束とFeの強磁性モーメントによりゼロ磁場でもPbの超伝導が破れる。Fe添加量8.7 vol%で最大719%という、従来のPb-Sn複合材料の2倍以上の記録的なスイッチング比を達成した。
Interfacial chirality-induced magnetic-field-free switching with high energy efficiency in all-vdW heterostructures
キラルなCo1/3TaS2とアキラルなvan der Waals強磁性体Fe3GeTe2からなる全vdWヘテロ構造において、界面のキラリティに由来する2種類の特異なスピン軌道トルクを発見した。これにより約10^6 A/cm^2という低電流密度・低消費電力での磁場フリーな垂直磁化スイッチングが可能となる。キュリー温度の高いFe3GaTe2を用いることで室温でも磁場フリースイッチングを実現し、高効率スピントロニクスデバイスへの道を開いた。
Scalable Simulation of Strongly Correlated Electron-Phonon Systems via Non-Gaussian Matrix Product States
非ガウス状態と行列積状態(MPS)を組み合わせ、強相関電子-フォノン系を効率的に扱う手法を開発した。1次元Hubbard-Holstein模型で相分離傾向を見出し、ドープした銅酸化物鎖のARPES観測と関連づけた。2次元では半充填での相図やドープ時のストライプ相安定化にソフトフォノンが果たす役割を解明し、電荷密度波領域では非局所遅延効果による新奇なバイポーラロン的ストライプ相を発見、超伝導理解への系統的手法を確立した。
Quantum weight and low-loss EELS signatures of Wannier quantum geometry in black phosphorus
黒リンの量子計量を低損失電子エネルギー損失分光(EELS)で測定可能な量子重みに結び付ける第一原理枠組みを開発した。32バンドDFT-Wannierハミルトニアンで単一バンド・占有バンド全体の幾何学量を計算し、通常の単一バンド量子計量には特異点があるため占有多様体射影が必要と指摘。実験的に動機づけられた制限量子重みは面内でほぼ等方的だが、Hubbard補正でわずかな異方性ドリフトが生じることを示した。
The charge density fluctuations and the Shrinking Fermi Liquid scenario for strange metallicity in cuprates
軽くオーバードープした銅酸化物のストレンジメタル特性を、電荷密度波量子臨界点近傍に由来する短距離・非臨界的な電荷密度ゆらぎ(CDF)とフォノン、常磁性子連続体との散乱に基づくShrinking Fermi Liquid理論で説明した。輸送特性は低エネルギーCDFとフォノンによるLandau準粒子散乱で、光学応答はCDFと常磁性子連続体の組み合わせで記述でき、ω/Tスケーリングや比熱・熱電能など異常な熱力学量も統一的に説明できる。
PhononScore: a phonon-aware scoring function for dynamical stability
結晶生成モデルが提案する候補材料の力学的安定性評価がボトルネックとなっている問題に対し、フォノン計算を明示的に行わずに安定性スコアを予測するPhononScoreを提案した。15万件超の多忠実度フォノンデータセットで学習し、9種の生成モデルの候補プールの平均安定性を30.7%から83.7%へ大幅改善、DFT微調整版はTop-100の安定率を93%に向上。逆設計や能動学習に組み込める効率的な安定性フィードバック信号となる。
A crystal-field route to THz-driven magnetization
円偏光テラヘルツ光がどのように磁化を生み出すかという未解明の経路として、局在4f電子の結晶場励起が能動的な役割を果たすことを常磁性絶縁体CeF3の波長選択的超高速ファラデー分光で示した。共鳴励起によりヘリシティ依存の磁化が約100ps持続し、光ヘリシティを固定しても励起波長を結晶場共鳴付近で掃引すると応答符号が反転する。結晶場励起が光角運動量の新たな動的貯蔵庫となることを示した。
Heterostructuring as Gateway to Electron Doping of Nickelate Superconductors
ニッケル酸化物超伝導体の電子ドープ側は希土類カチオンの4価置換が失敗し続け未開拓だった。本研究は第一原理計算により、La2NiO4にLaAlO3など広ギャップ絶縁層をインターカレートすることで無秩序を導入せず電子ドープする手法を提案した。挿入層が電子供与体となりNi-3d軌道にキャリアを供給し、Tc50K超のd波超伝導最適領域を実現、La3Ni2O7の電子ドープにも応用可能であることを示した。
Holographic Theory of Mixed-Dimensional Statistics and Conservation-Encoding Hopping-Operator Algebras
保存則が絡み合った混合次元励起の統計性を記述する一般的枠組みを、局所的にホッピング演算子代数(LOsA)により微視的に定義した。ポイント付き保存則を持つ可逆励起の融合則は高次群の対称性欠陥の融合則と一致し、そのLOsAはコホモロジー類で分類される。境界上の励起は(d+1)次元の高次群ゲージ理論としてホログラフィックに実現され、非ポイント付き保存則の場合は融合圏により一般化対称性と同様に分類されることを示した。
Vortex Dynamics in Magic-Angle Twisted Graphene
ツイスト二層グラフェンによるゲート定義ジョセフソン接合を用い、超伝導リード中の渦の動力学をFraunhofer干渉パターンのシフトとして検出した。電圧時間トレースに見られるテレグラフ状ノイズは、リード中に捕捉された準静的渦により変調される高速渦ゆらぎとして解釈できる。温度依存性から100mK以上では熱活性化型のクリープ運動、80mK以下では速度飽和が見られ、渦のマクロ量子トンネリングへの転移を示唆する。
Accurate Self-Attention Wavefunctions at Large Scale
自己注意機構を用いた変分波動関数は高い表現力を持つが計算コストが課題であった。二次元一様電子ガスに対しN=169粒子まで適用し、最先端の拡散モンテカルロ法より系統的に低いエネルギーを得た。基底状態波動関数への直接アクセスにより、小さいqのプラズモン枝からq=2k_F付近のロトン的極小まで含む集団励起分散を再現でき、N=91と169の観測量がほぼ一致し熱力学極限への収束を確認した。
Stochastic dynamics of particles in correlated fields
複雑な媒質中のコロイド粒子の有効ダイナミクスは通常メモリー付き線形過減衰Langevin方程式で記述されるが、実際には非線形性が現れることが数値シミュレーションや実験で示されている。媒質を線形結合したゆらぐ相関ガウス場として扱うことでこの有効ダイナミクスを導出し、駆動粒子の確率熱力学への帰結を論じた。粒子自身が場を生成する自己走化性の場合には低次元で異常拡散やrun-and-tumble運動が現れることを解析的に示した。
Best Practices for First-Principles Modeling of Amorphous Oxide Semiconductors: A Statistical Framework and Application to Zn-Sn-O
ディスプレイやメモリ応用に有望な三元・四元アモルファス酸化物半導体の第一原理計算における落とし穴を、Zn-Sn-O系を例に検証した。結晶相と非晶質・無秩序相の物理的違いを正しく理解することと、構造モデルの適切な統計的サンプリングの重要性を示した。Zn-Sn-O系は移動度・初期閾値電圧の観点から有望な材料であるが、IGZOと同様の水素誘起ドーピング感受性を持つ可能性があることを明らかにした。
Quantum-Geometric Design of Lattice Generalized Landau Levels
積分トレース条件を満たす一般化Landau準位や理想的量子計量を持つ高次Chernバンドを備えた格子模型を設計した。ねじれ二層MoTe2で実現可能なガウス減衰ホッピングを持つ一般化Haldane模型(N=2)や、指数減衰ホッピングのN≧3模型を構築。厳密対角化により一般化Landau準位に分数Chern絶縁体を、N=4模型にMoore-Read状態を、N=3の理想的高次Chernバンドに整数・分数異常ホール結晶などを発見した。
Competing Chern states revealed by quasiparticle charging in moiré rhombohedral graphene
モアレ菱面体グラフェンで観測される、温度低下に伴う分数Chern絶縁体(FCI)から量子異常ホール状態への変化が、エッジ状態の非平衡化によるものかバルクの真の相転移かを、量子ドットへの準粒子帯電と抵抗測定というバルク敏感な手法で検証した。充填率1と2/3の両Chern状態で電子1個分の電荷を運ぶ準粒子を確認し、約150mK以下でFCIから一般化異常ホール結晶への熱力学的相転移が起きることを明らかにし、エッジ状態シナリオを排除した。
-2026/7/9--
BatteryMat: a hierarchical machine-learning and DFT framework for average-voltage screening of lithium-ion cathode materials
リチウムイオン正極材料の電圧をスクリーニングする3段階フレームワークBatteryMatを提案。ALIGNNによる高速予測、ALIGNN-FF力場での脱リチウム化検証、自動DFT計算を組み合わせ、リチウム金属基準の系統誤差を除去。約450万構造から213件の有望候補を絞り込んだ。
Origin of the reaction temperature in solid-state materials synthesis
固相合成の反応温度を決定する機構論を提示。粉末前駆体間の反応は拡散律速の遅い過程とされてきたが、準安定共晶温度以上で一時的な液相が生成し、高速な拡散媒体として働くことで数分で反応が完結することを示した。物質の構造・化学組成に依存しない普遍的な原理である。
Physical exact conditions as regularizers for exchange-correlation in solids and surface chemistry
固体・表面化学におけるDFT交換相関汎関数の精度向上に関する研究。表面結合エネルギーに最適化した汎関数は、物理的な厳密条件を満たさない限り、表面反応の活性化障壁の記述をかえって悪化させ得ることを示した。
Synthesis of Bulk Superconducting LiNbO$_2$ Crystals through CaH$_2$ Reduction
CaH2還元によりLiNbO3単結晶からバルクの層状超伝導体LiNbO2を合成。Nb価数が5+から3+に変化し金属的挙動と最大14.4KのTcを示す超伝導転移が発現。SIMSとXPSにより脱リチウム化によるホールドープが確認された。極端な水素化物還元による相転移誘起の有効性を実証。
A neural-network Maxwell's demon learns cold damping for work extraction
熱ゆらぎ下の片持ち梁から仕事を取り出すニューラルネットワーク型マクスウェルの悪魔を訓練。速度情報を入力すると、理論上限に近い性能を持つ「コールドダンピング」戦略を自律的に発見した。オプトメカニクス分野の既知冷却法をAIが再発見した例。
Disorder signatures in coherent electronic waveguides
コヒーレント量子輸送スペクトルから微視的な無秩序機構を識別する学習フレームワークを開発。アームチェア型グラフェンナノリボンを用い、平均コンダクタンスが同一でも異なる乱れの種類を透過率固有値スペクトルの主成分分析により区別できることを示した。
Visualizing modified spin-wave wavefronts near magnetic defects and domains using nitrogen-vacancy centers
窒素空孔中心を用いた走査分光法により、イットリウム鉄ガーネットとランタンストロンチウムマンガン酸化物中のスピン波を実空間で可視化。点状磁気散乱体近傍での波長依存フィルタリング効果と、反強磁性結合ストライプ磁区での波面変調を発見した。
AI2Pot: A scalable and unified framework for machine-learning interatomic potential development and large-scale molecular dynamic simulations
機械学習原子間ポテンシャル(MLIP)の訓練・評価・大規模分子動力学を統合するフレームワークAI2Potを開発。モーメントテンソルポテンシャルとニューロエボリューションポテンシャルの計算をC++/CUDAで再設計し、単一GPUで数百万原子系の高速推論を実現した。
Phonon scattering mechanisms in WTe$_2$ observed by ultrafast coherent phonon spectroscopy
ワイル半金属WTe2におけるフォノン散乱機構を4.6〜300Kの広い温度域でポンプ・プローブ分光により調査。高周波光学モードは通常のフォノン間非調和散乱で説明できるが、2.4THzの低周波モードはフォノン電子散乱に起因する異常な振る舞いを示した。
Density-Induced Reentrant Coarsening in a Two-Temperature System
二温度系における相分離が密度に応じて再突入的な粗大化挙動を示すことをブラウン動力学シミュレーションで発見。ドメイン成長則がt^{1/3}→t^{1/4}→t^{1/3}と変化し、中間密度域では拡散・粒子供給・付着過程の競合による輸送ボトルネックが遅い成長の原因であることを示した。
Floquet-Weyl states at one-photon resonances in three-dimensional topological insulators
円偏光照射下の3次元トポロジカル絶縁体Bi2Se3におけるFloquet理論解析。一光子共鳴により4対のFloquet-Weyl点が中間周波数域で出現し、結晶の三回対称性を保存することを発見。ホールドーピングで大きな異常ホール伝導度が誘起されることも示した。
Terahertz Phase Inversion via Field-Free Spin-Orbit Torque Switching in an Antenna-Integrated Spintronic Heterostructure
スピン軌道トルクによる無磁場でのマイクロ秒スケール磁化スイッチングを用い、テラヘルツ発光の位相をメガヘルツ速度で電気的に反転させるデバイスを実証。Hダイポールアンテナとスピントロニクスヘテロ構造の集積により、オンチップTHzデバイスへの応用が期待される。
Perspectives on inverse design for AI magnonics
マグノニクスデバイス設計における逆設計手法のレビュー論文。設計変数（トポロジー、材料パラメータ、磁場分布）とアルゴリズム（勾配フリー、勾配法、ニューラルネット）を整理し、AI磁気波動学（AIマグノニクス）という新概念を提唱し今後の展望を議論。
Magnetotransport Properties of Iron-Based Ladder Compounds BaFe2S3 and BaFe2Se3 under High Pressure
鉄系はしご状化合物BaFe2S3とBaFe2Se3の高圧下磁気輸送特性を調査。BaFe2S3は絶縁体金属転移近傍でフェルミ液体的なT^2依存性を示す一方、BaFe2Se3はT^3/2依存性と負の磁気抵抗を示し非フェルミ液体的振る舞いが判明。15GPa以上での構造転移が電子物性に強く影響。
Spin-polarized electron transport for the altermagnet CrSb
対称心を持つ交代磁性CrSbのスピン偏極電子輸送を実験的に調査。強磁性ニッケル電極を用いた単結晶フレークで異常ホール効果と非線形ホール効果を観測し、バルクのスピン分裂とトポロジカル表面状態の相乗効果としてボウタイ型ヒステリシスとホール曲線の符号反転を解釈した。
Optimizing high-temperature electron mobility in single-crystal Bi$_2$O$_2$Se based on its unconventional dependence on concentration
準2次元半導体Bi2O2Seにおいてキャリア濃度増加に伴い移動度が上昇する特異な現象を解析。Se過剰条件下で生じるSe(Bi)置換欠陥がBi2O2チャネルを破壊し有効質量を増大させることが原因と特定。室温での高移動度実現にはチャネルの結晶完全性が重要であると結論。
Hyperuniform systems are maximally irreversible
大規模密度ゆらぎが抑制されるハイパーユニフォーム系の自己組織化に伴うエネルギーコストを調査。ソフトマター及び機械学習分野の複数の粒子系で、ハイパーユニフォーム状態はエントロピー生成率で測ると最大限に不可逆であるという普遍的性質を発見した。
Non-Hermitian control of helicity-selective antiferromagnetic resonance
反強磁性絶縁体/非磁性金属接合における非エルミート的反強磁性共鳴を理論的に研究。線形化LLG方程式を2x2非エルミート固有値問題として定式化し、安定性閾値に近づくことで吸収応答が強く増強され、円偏光選択性を持つサブTHz帯の吸収制御が可能であることを示した。
Strain-tunable charge localization coupled to complex magnetic orders in EuAl$_4$
EuAl4における電荷局在と多様な磁気秩序の結合を、磁場印加下・一軸圧力下のX線回折で調査。磁気秩序相への遷移で電荷局在が顕著に増強され、電荷秩序伝播方向への一軸圧力は局在を強め垂直方向では弱めることを発見。スピン電荷結合による対称性破れ状態設計への新経路を示す。
Human and LLM Collaboration for Accelerated Materials Synthesis and Discovery
人間とLLMによる材料合成レシピ生成を比較し、実験検証を通じたクローズドループで協働効果を検証。Ruddlesden-Popper系を対象に、両者はほぼ同等の成功率を示した。この協働により新規構造プロトタイプBa3PtO5を発見し、新たなRock-Salt Perovskite同族系列を提唱した。
MLIP Studio: An Open Platform for Interactive Benchmarking and Atomistic Simulations Using Machine Learning Interatomic Potentials
60種類以上の汎用機械学習原子間ポテンシャル(MLIP)を統合したオープンプラットフォームMLIP Studioを開発。物性予測、構造最適化、ベンチマークなどをGUIで実行可能とし、MLIPによる事前最適化でDFT計算コストを約33倍削減できることを実証した。
Are Machine Learning Interatomic Potentials Truly Practical? A Benchmark of 23 Mainstream Models
低コストGPU環境で23種の主要な機械学習原子間ポテンシャルを精度・MD計算速度・原子数スケーラビリティの観点でベンチマーク。大規模最先端モデルは軽量モデルに対しわずかな精度向上しか得られない一方で計算速度が大幅に低下することを明らかにし、効率性重視の開発を提言。
Decoding magnetic texture
磁区パターンの画像から磁場・温度・履歴などの外部条件を逆推定する磁気光学的推論実験を実施。ビスマス置換イットリウム鉄ガーネット膜を対象に、深層畳み込みニューラルネットと物理的に解釈可能な特徴量による推論を組み合わせ、単一画像からの多パラメータセンシングを実現。
Non-Hermitian Edge State Endocytosis
非エルミート系における端状態が系のサイズ拡大に伴い一時的な連続体束縛状態を形成した後にバルクへ吸収される「端状態エンドサイトーシス」現象を発見。開境界系の特性方程式のWidom展開に基づき、有限サイズ効果を支配する新たな射影グリーン関数のゼロ点クラスを特定した。
-2026/7/8--
Raman spectroscopy of the van der Waals altermagnet Co$_{1/4}$NbSe$_2$
層状物質Co1/4NbSe2について偏光分解ラマン分光とDFT計算を行い、6つのラマン活性フォノンを同定した。Co挿入によりNbSe2フォノンがゾーンフォールディングで大きく再構成される一方、Co原子自体は対称性によりラマン活性モードに寄与しない。反強磁性転移でも不連続性は見られず短距離スピン相関を示すが、A1gモードにスピン-フォノン結合の証拠を発見し、新規交代磁性物質の特性を明らかにした。
Three-point density correlations in a weakly interacting 2D Fermi liquid
弱く相互作用するスピン1/2の2次元フェルミ気体における3点等時密度相関を理論的に研究。全密度に対する3点相関関数を相互作用パラメータの1次まで運動量の関数として厳密に計算し、Landauパラメータとの関係を一般化。さらに同スピン3点相関の3次補正も長波長極限で導出し、量子気体顕微鏡を用いた冷却原子実験との関連を議論した。
ケーン単著だ
Floquet polaritons in optically driven materials
ポンプ光により物質のポラリトン状態が変調されるFloquetポラリトンを、線形・非線形光学応答から記述する枠組みを提案。グラフェンでは赤外ポンプによりFloquetプラズモンバンドが生じ非エルミート系に似た交差点が現れる。窒化ホウ素では中赤外ポンプでFloquetフォノンポラリトン、層状超伝導体ではTHzポンプでJosephsonプラズモンが誘起されることを示した。
Chiral-Structured Superconductors TrX4 (Tr = Rh, Ir; X = Ge, Si): A Platform for Mixed-Parity Pairing and Topological States
高圧合成によりRhGe4、IrGe4、IrSi4というキラル構造超伝導体を発見し、Tcはそれぞれ約1.6K、1.1K、2.5Kであった。収差補正STEMとX線回折によりキラル構造(空間群P3121)を直接確認。スピン軌道相互作用の増大により混合パリティ対形成が生じ、フェルミ準位近傍に対称性保護されたWeyl点が存在することを計算で示した。
Interfacial Noncollinear Filtering of Spin Hall Currents
スピンホール電流の分極は結晶対称性でバルク的に決まるとされてきたが、実際のヘテロ構造では界面を透過した放出スピン流が重要であると指摘。低対称な界面スピン軌道場が運動量分解されたスピン分極と非共線的に作用し、隠れた成分を観測可能な異常なスピン流へ変換する「界面非共線フィルタリング」機構を、模型計算により実証した。
CE-antiferromagnetic electronic structure in LaSr$_2$Mn$_2$O$_7$ revealed by micro-focused angle-resolved photoemission spectroscopy and tight-binding models
LaSr2Mn2O7のCE型反強磁性状態の電子構造をμ-ARPESとタイトバインディング模型で調査。X点近傍にA型反強磁性では現れない分散的な強度を発見し、CE型反強磁性バンド構造を初めて実験的に捉えた。一部の特徴はA型AFMバンドでも説明でき、CE-AFMドメインサイズがビーム径約20μm以下であることが示唆された。
Bose Einstein Condensation of Magnons in BaCuSi$_{2}$O$_{6}$: An experimental perspective
古代中国由来の顔料「漢紫」としても知られるBaCuSi2O6は、正方格子上にCu2+ダイマーが並ぶ層状シリケートである。強い分子内スピン結合と弱い層内・層間相互作用を持ち、零磁場では量子常磁性だが23~49テスラの強磁場下で極低温にてXY型反強磁性秩序に転移し、マグノンのボース・アインシュタイン凝縮の実現例として注目される。本稿はその実験的知見をまとめたレビューである。
Classical Reversible Computation by Quantum Coherence
データセンターやAI用途によるエネルギー需要増を背景に、Ge/Si正孔スピン量子ドット配列のコヒーレントなスピン力学を用いた古典可逆論理を提案。入出力は古典基底状態のままユニタリ回転でTrue演算を行うiToffoliゲートが中核。DC電圧パルスで駆動し、シミュレーションで室温CMOSより5~8桁低いゲートエネルギーを示した。
Decoupling Josephson Coupling and Supercurrent Nonreciprocity in Twisted NbSe2/NbSe2 van der Waals Junctions
ねじれ角を制御したNbSe2/NbSe2垂直Josephson接合を作製し、超伝導輸送特性を調査。結晶学的に整合する角度でJosephson結合強度が最大化する一方、超伝導ダイオード効率はねじれ角にほとんど依存しなかった。むしろ界面の乱れが弱い結合接合でダイオード応答が強まり、非相反性の主要因が界面無秩序であることを明らかにした。
Anomalously high quasiparticle thermal conductivity in the underdoped cuprate superconductor HgBa$_{2}$CuO$_{4+δ}$
単層銅酸化物超伝導体Hg1201(Tc=76K, p=0.11)の面内熱伝導率を希釈冷凍機温度で測定し、節点準粒子速度比vF/vΔ=23±3という他の銅酸化物と比べ異常に大きな値を得た。以前報告された異常に高い準粒子比熱と合わせ、単一の小さな電子ポケット以上のフェルミ面シートが節線を横切っている可能性を示唆する。
Correlation of maximum superconducting critical temperature with copper-oxygen energy distance and oxygen hole content in the Emery model
銅酸化物の標準模型であるEmery模型において、セルラー動的平均場理論を用いて最大超伝導転移温度Tc_maxを最適化する微視的パラメータを探索。電荷ギャップを固定した場合、銅-酸素エネルギー差の増大とともにTc_maxが増加し、酸素から銅への電子移動が有利に働くことを発見。実験で見られるホールドープ銅酸化物の傾向を再現した。
Charge-transfer gap size and oxygen hole content as two mechanisms controlling $T_c$ in the Emery model
Emery模型をセルラー動的平均場理論で解析し、最大転移温度Tc_maxが電荷移動絶縁体-金属境界近傍だけでなく、電荷移動領域の奥深くでも最適化されるという新機構を発見。電荷移動ギャップサイズと酸素ホール含有量という二つの物理量がTc_maxを支配し、特に酸素ホール含有量が支配的変数であることを示した。
Eclipsing Kitaev: off-diagonal exchange governs the correlated high-field phases of $β$-Li$_2$IrO$_3$
ハイパーハニカムKitaev物質β-Li2IrO3の高磁場相図を最大60テスラまで磁気トルク磁化率で調べ、結晶面ごとに異なる相系列を発見。特にac面では他面にない高磁場相が現れる。J-K-Γ模型による対称性解析から、非対角Γ交換相互作用が強磁性と交代磁気秩序を結合し、Kitaevスピン液体状態の出現を妨げていることを明らかにした。
Correlated Insulating States in Twisted Double Bilayer Graphene Enhanced by Interfacial Effect on CrOCl
反強磁性体CrOCl基板上のツイスト二重バイレイヤーグラフェン(TDBG)の超高磁場輸送測定を実施。磁気近接効果ではなくTDBGとCrOCl間の電荷移動により、半整数充填率での相関絶縁状態が増強されることを発見。温度・磁場依存性も調べ、界面工学によるモアレ系相関状態制御の新たな手法を示した。
Multi-Knob Switchable Chiral Superconductivity Quartet in Rhombohedral Graphene
菱面体六層グラフェン(R6G)の輸送測定により、面直磁場で誘起される新たな超伝導状態SCHを、既知のカイラル超伝導CSCに加えて発見。SCHは磁場誘起クォーターメタル相から生じ、磁場・キャリア密度・変位電場でオン・オフ切替可能。スピン・バレー4状態全てで超伝導が実現し、Majoranaモードを持つ切替可能なカイラル超伝導体系を確立した。
Half state at $ν_{tot}$ = -1/2 and its transition in Decoupled Twisted Double Bilayer Graphene
デカップルしたツイスト二重バイレイヤーグラフェンの磁気輸送測定で、二層量子ホール系における半整数充填状態ν_tot=-1/2を観測。零変位電場ではΨ331型の二成分Halperin状態と整合するが、変位電場を調整すると一成分非アーベル状態への転移が生じることを発見し、半充填状態の起源解明に新知見を与えた。
2D Transport in an in-plane magnetic field
2次元金属-絶縁体転移の起源がWigner結晶化かAnderson局在かを、面内磁場を用いて区別する理論を提示。面内磁場によるスピン分極がスクリーニングを弱め、遠距離不純物散乱が支配的な場合は臨界密度を増大させるが、短距離欠陥散乱が支配的な場合は逆に低下させることを示し、最近の2つの実験結果と比較した。
-2026/7/7--
Non-equilibrium coupling to a diffusing density breaks Ising universality
Ising普遍性クラスは非平衡摂動に頑健だが、秩序変数が保存拡散密度に非相反的に結合すると破れることを示した。d=4以下でRG流は高速拡散固定点に達し、密度が長距離乗法的ノイズとして働き新しい普遍性クラスを生む。揺動散逸関係の大規模な破れにより相関関数と応答関数のスケーリング指数が分裂する。2ループ計算で固定点の安定性を確立し、修正Harris基準によりd=3ではこの固定点が臨界性を支配することを確認した。
Non-equilibrium phase transition in the Brownian Ising Model: field theory, renormalization group, and exact results
Z2秩序変数が受動的保存密度と結合し詳細釣り合いを破るBrownian Isingモデルの場の理論的RG解析を提示。この結合は4次元以下でRG的に関連であり、Ising普遍性クラスとは異なる新しい非平衡固定点へ系を導く。相関関数と応答関数が異なる異常次元を持つことが揺動散逸定理破れの観測可能な特徴となる。密度ダイナミクスの線形性から全次数で成り立つ厳密なスケーリング関係ν=2/(d+z-2)を導出した。
Twist-configured moire-moire reconstruction governs diverse commensurate double-moire phases in twisted bilayer graphene on h-BN
h-BN上のツイスト2層グラフェンで、tBGモアレとグラフェン/h-BNモアレが共存する系を導電性AFMと連続体モデルで調査。モアレ格子間の再構成が複数の長さスケールで現れ、多様な整合ダブルモアレ相を生む。2つのモアレ格子間の積層レジストリは全体のツイスト配置(ヘリカルか交互か)により一意に選択される。この結果は多層モアレ材料の構造・電子秩序を設計する一般的枠組みを確立する。
Crystal structure and basic properties of dirhenate quantum materials
無水2価3d金属ジレニウム酸塩M(ReO4)2(M=Mn〜Zn、および未報告のMg)を固相法で合成し、単結晶X線回折で層状結晶構造を精密化した。M2+イオンの面内三角格子を特徴とし、磁化と比熱の測定から多くの相で低温における長距離磁気秩序が確認された。これらの秩序状態は比較的小さな磁場で容易に抑制され、低次元構造における競合する磁気相互作用の存在を示唆する、さらなる研究に値する量子物質群である。
Electrically tunable interfacial thermal conduction via electronic structure engineering in Au/Bi1-xSbx topological insulators
金属/トポロジカル絶縁体接合の熱伝導におけるトポロジカル界面状態の役割を直接示す実験的証拠を提示。Au/BiSb接合の界面熱コンダクタンスは特徴的な温度・バイアス依存性を示し、トポロジカル界面状態とバルクバンド間のキャリア再分布に起因する。電流注入による可逆的変調も実証され、界面電子構造エンジニアリングが固体界面の能動的熱制御への有望な道であることを示した。
Thermophysical and mechanical properties of UFe2 fabricated by spark plasma sintering
福島第一原発事故で生じた燃料デブリの管理に必要な物性データ取得のため、アーク溶解とスパークプラズマ焼結でほぼ単相の多結晶UFe2を作製し、室温から1073 Kまでの熱的・機械的特性を評価した。熱伝導率は10から25 W/m/Kまで単調増加し、高温でFe2ZrやFe2Bを上回る。一方ヤング率69 GPa、ビッカース硬度5.6 GPaと機械的には柔らかく、廃炉時の熱管理・構造評価ではこの特性を考慮すべきと結論した。
When Repulsion Creates Pairing: A New Perspective on Unconventional Superconductivity
クーロン斥力とパウリ統計にもかかわらず、多体相互作用の文脈では電子・ホール間の引力が可能となる。Kohn-Luttingerの動的遮蔽の考え方を銅酸化物に適用し、CuO2面の酸素軌道における仮想ホールの超交換ダイナミクスから遮蔽が生じる形式論を提案した。BCS理論に着想を得て、擬ギャップ・ストレンジメタル・反強磁性・超伝導などを含む温度-ドーピング相図の予測を導き、観測と半定量的に一致した。
Winding charge density wave: intertwining of structural chirality and phase topology of electronic order
単一の秩序波数ベクトルしか持たないにもかかわらず巨視的カイラリティを示す新しいクラスのカイラル電荷密度波「巻き付きCDW」を提案。らせん対称なカイラル結晶ではカイラルフォノンがパイエルス不安定性を駆動し、電子格子結合の選択則によりCDWに整数の方位角位相巻き付きを与える。回転対称性を持つ非カイラル結晶にも枠組みを拡張し、自発的対称性の破れによる非カイラル-カイラル相転移の実現を示した。
Substrate-Mediated Persistent Photodoping in WSe2/hBN Field-Effect Transistors Enabled by Defect States in SiO2
SiO2/p-Si基板上のWSe2/hBNヘテロ構造FETにおけるUV誘起フォトドーピングの起源を調査。405 nm照射で顕著なn型フォトドーピングが生じる一方、640 nmでは桁違いに弱く、SiO2層を除去すると効果が強く抑制されるため、酸化膜が持続的フォトドーピングに不可欠と実証。第一原理計算との比較から、hBN欠陥ではなくSiO2基板中の欠陥状態が電荷リザーバとして働き長期キャリア捕獲を促進すると結論した。
Finite-Time Thermodynamics of Battery Discharging: Power-Efficiency Trade-Off and Optimization
電池放電における出力と効率のトレードオフが普遍的に放物線包絡線P∝η(1-η)を与え、最大出力時の効率がちょうど1/2になること(有限時間熱力学の半カルノー限界に対応)を示した。実時間負荷要求と放電期限の制約下での多段定電流放電スケジュールをKKT条件により解析的に解き、簡潔な最適方策を導出。内部抵抗が動作境界に与える影響も定量化し、電池管理システムのスケジューリング層に厳密な熱力学的基準を確立した。
NanoBTE: Fast Iterative Solution of the Phonon Boltzmann Transport Equation for Nanoscale Heat Transport
ナノスケール熱輸送のため、緩和時間近似下の非グレイフォノンボルツマン輸送方程式の決定論的有限体積ソルバーNanoBTEを提案。2次元・3次元の複雑形状、バンド分解フォノン物性、熱化・拡散・鏡面反射などの境界条件に対応する。逐次反復と合成反復の両スキームを実装し、拡散的領域に近い場合の収束を加速。バンド-方向タスク分割によりMPIベースのCPU並列化と主要疎行列演算のGPU加速を実現した。
Color Centers in Cubic Boron Nitride
ワイドギャップ半導体である立方晶窒化ホウ素(c-BN)中のカラーセンターを系統的に探索するため、ハイスループットDFTワークフローADAQを用い、8000以上の欠陥を異なる電荷・スピン状態で計算した大規模データセットを構築。ダイヤモンドNV中心に似た性質を持つ欠陥をスクリーニングし、有望候補にハイブリッド汎関数計算を実施した。GC-2線を説明する可能性が高いONVB欠陥を再検討し、明るい発光を持つ炭素欠陥などの候補も提案。
What Makes Three-Dimensional Quantum Spin Liquids Possible?
3次元量子スピン液体がなぜ安定に存在しうるかを論じた展望論文。局所的制約が早期の秩序選択を抑制し、コヒーレントなトンネル過程が制約された多様体を接続し、ゲージ欠陥のトポロジーが非閉じ込め領域を許すとき、3次元でも量子スピン液体は安定化しうる。コンパクトゲージ理論では3次元が通常の次元的直感を逆転させることもある。制約駆動クーロン相などを軸に議論を整理し、実験診断・候補物質・未解決問題を提示した。
Pressure-Driven Structural Transitions without a Displacive Charge-Density Wave in La2SmNi2O7
2層ニッケル酸化物La2SmNi2O7の構造特性を圧力・温度の関数として調査した。常圧では従来報告と異なる単斜晶超構造で結晶化し、La3Ni2O7の擬斜方晶構造に近い。低温でも電荷密度波秩序に伴う衛星反射は検出されなかった。加圧により単斜晶から15 GPaで斜方晶、21 GPaで正方晶への逐次的な構造転移が観測された。超伝導ドーム内での構造精密化を可能にする高品質X線回折データは超伝導発現機構の理論的理解に資する。
Evidence of length scale effect in contact electrification in conducting thin film heterostructures
導電性材料間の接触帯電は、導体中の遮蔽効果が材料寸法に応じて減少するため長さスケール効果を示すと期待される。パーマロイと高濃度ドープp-Siのヘテロ構造で、フレキソエレクトリシティを介した接触帯電による長さスケール効果を実験的に実証した。400 nm厚のp-Siでは全厚にわたり界面電荷移動が観測され、2 μm厚では界面から51 nmの深さまで拡散する。両者でp-Si層の金属絶縁体転移も誘起され、接触帯電による物性制御の新機会を示す。
Dyna-Mat: End-to-end benchmarking of foundation machine learning interatomic potentials in finite-temperature ensembles
基盤機械学習原子間ポテンシャル(MLIP)を現実的な有限温度条件で検証するため、凝縮相第一原理MD軌道のベンチマークデータセットDyna-Mat-v1.0を構築し、4階層15種の基盤MLIPを評価した。平均的には単点力誤差が小さいモデルほど構造・動力学観測量の誤差も小さいが、個別系では定性的失敗も生じる。圧力の記述は多くのモデルで不十分。精度-コストのパレートフロンティアを構築し、最新のクロストレーニング世代がほぼ最適と示した。
Physics adapted generative AI for metal insulator transition materials under label scarcity
金属絶縁体転移(MIT)材料はスイッチャブルエレクトロニクスやニューロモルフィックハードウェアの有望候補だが、実験的検証例は少なく機構も複雑である。MIT材料発見のための生成AIは安定結晶構造の探索にとどまらず、機構に基づく相転移仮説を優先すべきと主張。物理学に適応したモジュール型フレームワークと、相競合・電子的コントラスト・転移経路の妥当性・制御可能性の段階的検証により、深刻なラベル欠乏下でも信頼性のある発見を導ける。
Hybrid-order nonlinear topological phases
非線形系におけるバルク境界対応の未解決問題に取り組み、非線形固有値系のトポロジカル分類を可能にする補助系形式を開発した。2次元では2つの固定固有値が1次のギャップレス境界モードと2次のコーナーモードを持ちうる。この2次元系を第3の方向に積層すると、一様積層ではコーナー状態がヒンジ状態に変換されるなど、積層方式に応じて異なるハイブリッド次数の位相が実現。積層エンジニアリングが非線形トポロジカル相探索の汎用手段となることを示した。
Tuning Superconductivity by Isovalent Antimony Substitution in PrFeAs(O,F)
フッ素ドープPrFeAs1-xSbxO0.7F0.3(x=0〜1.0)におけるAsサイトへの等価Sb置換の効果を構造、ラマン分光、DFT、輸送、磁気測定で調査した。超伝導転移温度はx=0.3まで約48 Kから約44 Kへ緩やかに低下し、それ以上では無秩序と第二相形成により急速に抑制される。中程度のSbドープでは上部臨界磁場と渦糸活性化エネルギーが向上するが、粒間接続性が悪く臨界電流密度は低い。電子的制御から無秩序支配領域へのクロスオーバーを示した。
Measurement-induced spatially nonuniform fluctuations of the local particle number and their crossover in a quasiperiodic free-fermion chain
フィボナッチ格子上の準周期自由フェルミオン鎖の連続測定下ダイナミクスを研究。ユニタリ極限では空間的に一様な局所粒子数揺らぎが、連続測定下では準周期長距離秩序に由来する非一様な空間パターンを示すことを実証した。弱い測定では準周期系の長距離空間構造を反映した分布となり、測定強度を上げると各サイトの局所環境に支配された分布へ変化する測定誘起クロスオーバーが、接続相関関数など他の物理量にも現れることを明らかにした。
Quantum tunneling Mpemba effect
境界で外部環境に開いた1次元対称二重井戸ポテンシャルにおける量子トンネルMpemba効果を研究。非エルミートスペクトル分解を用い、最初の非自明な偶パリティスペクトル係数の初期温度に対する非単調性が量子統計力学から生じる普遍的性質であることを数学的に証明した。この中間温度ピークはSturm-Liouville振動定理に支配され系サイズに不変である。生存確率などにおける異常交差の観測には、脱出率とトンネル減衰率の厳密な時間スケール分離が必要となる。
The Reweighting Principle in Statistical Mechanics
確率測度の再重み付けは、条件付け・指数傾斜・アンサンブル変換に統一的視点を与える。指数傾斜と条件付けがそれぞれソフト制約とハード制約に対応する最小相対エントロピー更新として生じることを示し、前者はカノニカル集団のルジャンドル構造とギブスエントロピー、後者はボルツマンエントロピーに帰着する。熱力学極限では測度集中により条件付けが指数傾斜から現れ、アンサンブル等価性がエントロピーとバイアスの競合の帰結として理解される。
Surface Functionalization Enables Two-Dimensional Altermagnetism and Giant Tunnel Magnetoresistance
既知の2次元反強磁性体を表面官能基化により交代磁性体(AM)へ変換する対称性誘導型の不揮発な化学的スイッチを提案。片面官能基化は反転対称性と面外鏡映対称性を破りつつ逆スピン副格子を結ぶ回転対称性を保ち、スピン縮退を解いて交替磁性的スピン分裂を誘起する。単層FeSeでは水素化・酸化・フッ素化がd波AMへの変換をもたらすことを第一原理計算で示し、磁気トンネル接合で最大1870%の巨大トンネル磁気抵抗を予測した。
Evidence of the Cooper-Pair Field with Gaussian Memory Kernel in Unconventional Superconductors
超伝導対場を静的秩序変数ではなくメモリで修飾されたボゴリューボフ対場として扱う動的記述を展開。アンチノード選択的な集団場との結合により局所ボゴリューボフ振動数に分布が生じ、それがガウス分布のときガウス型メモリ因子を与える。銅酸化物では擬ギャップが運動量空間のスペクトルキャビティとして働く。超伝導転移は非コヒーレントな擬ギャップメモリとコヒーレントなボゴリューボフメモリ間のスペクトル重みの再編成であり、Bi2212の実験と比較した。
Spin-momentum locking of polariton edge states in honeycomb lattices
誘電体ミラー微小共振器のTE/TM分裂は光子に有効スピン軌道結合をもたらす。ハニカム励起子ポラリトン格子のジグザグ端状態のストークス偏光測定により、局在端状態の楕円偏光の巻き方が伝播方向にロックされるスピン運動量ロッキングを明らかにした。フォトニックバンドギャップを持つ伸長ハニカム格子でも効果は持続し、スピン偏極キャリア注入によりカイラル端状態の選択的レージングが可能。外部磁場なしの超高速スピン制御一方向伝播への道を開く。
Broken Ergodicity and the Violation of the Fluctuation-Dissipation Theorem Lead to Generalization Beyond Overfitting in Machine Learning
パラメータ数が訓練データ数を超えてもニューラルネットワークの汎化能力が向上する「二重降下」現象を、動的平均場理論を用いて、訓練過程を記述する確率場理論における相転移の帰結として説明した。臨界指数とスケーリング関数を計算し、この転移がエルゴード性の破れに伴う揺動散逸定理の破綻で特徴づけられることを示した。対応する応答関数は超伝導転移のロンドンモデルと同じ関数形を持ち、波動関数の剛性がネットワークの汎化能力に対応する。
Emergent Fermi polarons in Dirac materials
ディラック物質中の量子不純物の吸収スペクトルに対するバンド構造効果を調査し、ディラック点近傍の励起により不純物がドレスされて生じる新しい準粒子「ディラック-フェルミポーラロン」の形成を発見した。この準粒子は引力・斥力相互作用の双方、電子・ホールドープの全域にわたって頑健に持続する。その分光学的特徴はディラック物質に共通であり、ポーラロン分光がフェルミ面から離れたエネルギーでのディラック点探査の強力なプローブとなることを確立した。
Cuprate d-wave superconductivity based on Non perturbative many body theory for spin fluctuation
非摂動的多体スピンGW法で1粒子グリーン関数を、共分散法で2体相関関数を計算し、超伝導体のハバードモデルに適用した。ネール温度と超伝導臨界温度Tcが実験データと定量的に一致する。異なるドーピング領域でのフェルミ面の変化も提示し、擬ギャップからストレンジメタル、フェルミ液体相への転移を明確に示した。強結合・低温でベンチマーク済みで符号問題がなく、64×64格子の計算も可能なため熱力学極限への到達が視野に入る。
Universal fluctuations of first discoveries in competitive exploration
先着者が資源を独占する競争的探索において、タグ付けした探索者が最初のn個の集団的発見のうち確保する割合「発見シェア」を導入し、その揺らぎがスペクトル次元d_sに支配されることを示した。d_s<2の再帰的探索では初期の競争優位が持続し、2≦d_s<3では異常に遅い非ガウス的集中、d_s≧3ではガウス的集中が生じる。幾何形状・競争者の不均一性・数・メモリを変えても同じ相構造が持続し、先着不平等の一般的な揺らぎ理論を確立した。
VASP Plugins: Linking the Vienna ab-initio Simulation Package with Python
DFTコードへの新機能実装はFortran製レガシー構造に阻まれがちである。VASPとPythonを繋ぐプラグイン基盤を提案し、C++中間層とpybind11により共有メモリバッファを介してVASPデータをNumPy配列として公開、データ複製なしに高性能を確保する。SCFサイクル収束後に働くものとSCF中に働くものの2種のプラグインを実装し、scipyによる構造緩和、陰的溶媒モデル、DFT-D4分散補正の3つの応用で有用性を実証した。
Superconductivity on the verge of metal-insulator transition in Cu1-xZnxIr2S4 probed by muSR
チオスピネルCuIr2S4の金属絶縁体転移はZn置換で抑制され超伝導が誘起される。x=0.3および0.4の試料(Tc約3 Kと2.5 K)の超流動密度の温度・磁場依存性をミュオンスピン回転・緩和(μSR)で調べ、完全ギャップのs波対形成と整合することを示した。常伝導状態の比較的高い抵抗率から超伝導は平均自由行程がコヒーレンス長より遥かに短いダーティリミットにあり、強い電子散乱が非慣習的対形成の異方性を消失させていると解釈。高圧下超伝導との関連も議論した。
Quantum Geometric Friedel Oscillations
従来のフリーデル振動の周期はフェルミ運動量で決まるが、ブロッホ波動関数が非自明な量子幾何を持つ場合は従来理論が不完全となることを示した。フェルミエネルギーに孤立した(ほぼ)平坦なバンドを持つ金属では、量子計量が新種の「量子幾何学的フリーデル振動」を誘起する。その周期は量子計量ホットスポットの運動量空間での分離で決まり、減衰長は量子計量長で決まるため、バンド幅より遥かに高い温度でも持続する。量子計量の検出手段として有力である。
Supercritical fluid of quantum electrons in three-dimensional superconducting fullerides
対称性の破れを伴わないモット金属絶縁体転移における量子電子の超臨界流体(SCF)相を、3次元超伝導フラーレンCsxRb3-xC60において、電気伝導率と磁化率という2つの独立プローブにより、熱力学的に平衡なSCF相とモット終点として初めて実験的に同定した。磁化率の2粒子解析は最大の2相混合エントロピーを示し、平衡ウィドム線の描像と一致。伝導率スケーリングは量子臨界予測領域の臨界指数を与え、超伝導Tcドームの起源にも新解釈を提供する。
Observation of Non-linear hall effect in Polycrystalline magnetic multilayers
ベリー曲率ダイポール(BCD)由来の非線形ホール効果(NLHE)は非中心対称ファンデルワールス結晶などで確立されてきたが、本研究では重金属/強磁性体の多結晶磁性多層膜において2 Kから室温まで持続する頑健なNLHEを観測した。第2高調波横電圧は励起周波数と面直磁場に依存せず、スケーリング解析により伝導率に依存しない固有BCD項が支配的と同定。DFT計算も実験を裏付け、スパッタ成膜多結晶薄膜をBCD駆動非線形輸送の初のプラットフォームとして確立した。
H-T Phase diagram of CeRh2As2: Refinement of the parity-switch scenario
CeRh2As2の多重超伝導相と磁場中1次転移はパリティスイッチシナリオと整合するように見えるが、実験相図には高磁場相のほぼ垂直な相境界など顕著な偏差がある。非共型バンド構造と共存する反強磁性秩序の複合効果を考慮することでこれらの不一致が理解できることを示した。X点近傍のディラックノードとタイプII Van Hove鞍点まわりの異方的バンド構造が奇パリティ超伝導相の異常な初期勾配を説明し、現象論的理論が垂直な熱力学的相境界を説明する。
Optical switching of antiferromagnetic domains by nonreciprocal heat current
空間反転と時間反転の両対称性を破る反強磁性体は、光の伝播方向に依存する非相反光学応答を示す。この非相反性がドメイン識別を超えてドメインの決定論的生成にも使えることを示し、磁気電気反強磁性体LiFePO4において中赤外光による反強磁性ドメインの決定論的スイッチングを実証した。反対側からの照射は反対のドメイン状態を安定化する。効果は狭い共鳴領域に限られず広い波長域で持続し、光生成熱流を介した物質固有の非相反性に由来する。
Coexisting Charge Density Wave and Superconducting Order in Quantizing Magnetic Fields
菱面体6層グラフェン(R6G)において、平坦なバンド端を生む大きな変位電場とランダウ量子化を生む強磁場の下で、絡み合う電荷密度波(CDW)相と超伝導相を調査した。CDW秩序は1次融解転移に特徴的な熱ヒステリシスを伴う。約2 T以上で観測された整数量子ホール効果のホール伝導度量子数は近傍の整数占有率から大きく外れ、多数のランダウ準位を混成するCDW秩序でのみ説明できる。垂直磁場で安定化される超伝導相も発見された。
Platinum is a Photocatalyst: Large Visible-Light Quantum Efficiency Revealed
Pt/TiO2ショットキー接合においてPtは通常、可視光活性のない触媒的電子シンクと見なされるが、TiO2上のPtナノアイランドが可視光励起下で光化学的活性キャリアを生成することを実証した。定量的走査光電気化学顕微鏡で波長分解外部量子効率を測定した結果、孤立した10 nmのPtナノアイランドは広帯域の可視光活性を示し、455 nmでは原子あたりの効率がAuの約20倍に達する。触媒金属を受動的な助触媒ではなく光応答性成分として再位置づける成果である。
Near itinerancy and slow singlet formation in the triangular lattice NaRuO2
三角格子を持つデラフォサイト類似構造のNaRuO2は100 mKまで磁気秩序を示さず、量子無秩序磁気基底状態が示唆される。Ru-L端の共鳴非弾性X線散乱(RIXS)とX線吸収分光、パルス強磁場磁化測定により局所電子構造と磁気相互作用を特徴づけた。有意なスピン軌道結合にもかかわらずスピン軌道励起子は観測されず、金属に特徴的な減衰したバンド内励起が存在する。強い磁気・電荷揺らぎが長距離秩序を不安定化する、ほぼ遍歴的な系の描像を提案した。
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