2025年9月の気になった論文（暫定版）
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‐2025/9/24‐‐
Obtaining the Spectral Function of Moiré Graphene Heavy-Fermions Using Iterative Perturbation Theory
ひずみが存在しない条件下におけるねじれ二層グラフェン（TBG）のスペクトル関数について、近年、対称相および対称性が破れた相の両方において、動的平均場理論（DMFT）を用いて系統的な研究が行われた。その結果、理論的に予測されていたモット・ハバード帯と、ハーフフィルリング状態におけるギャップレス半金属状態が、実験的に確認された。本研究では、TBGおよびねじれ対称三層グラフェン（TSTG）のトポロジカル重フェルミオン（THF）モデルに対して、第二次摂動理論に基づく複数の理論的アプローチを開発した。
Observation via spin Seebeck effect of macroscopic magnetic transport from emergent magnetic monopoles
高エネルギー物理学の分野では未だ直接観測されていない磁気単極子が、固体状態系において創発的準粒子として実現され、その特異な物性が新たなスピントロニクス応用への可能性を秘めている。磁気単極子は、スキルミオン格子、キラル磁性体、ソフト強磁性体、さらには人工ナノ磁石など、多様な物理系において理論的に提案されてきた。しかしながら、磁気輸送現象におけるその役割を実証する直接的な証拠はこれまで得られていなかった。本研究では、絶縁性パイロクロア酸化物であるスピンアイス物質Dy2Ti2O7において、スピンゼーベック効果を介してこの現象を観測することに成功した。
Incommensurate magnetic order drives singular angular magnetoresistance in a Weyl semimetal
本研究では、ワイル半金属CeAlGeにおいて観測される多𝐤不整合磁気状態が、特異な角度磁気抵抗効果（SAMR）を引き起こすことを明らかにした。このSAMRは、磁場方向を極めて高い精度で検出可能な電気伝導特性の指標として機能する。
Spectroscopic Evidence for Electron-Boson Coupling in Half-metallic CrO2
本研究では、高分解能角度分解光電子分光法（ARPES）を用いてハーフメタル強磁性体CrO₂の電子構造を詳細に解析した。観測された明確なフェルミ面（FS）構造とバンド分散は、既存の報告結果と良好な一致を示している。
Layer controlled orbital selective Mott transition in monolayer nickelate
次元性と電子相関は、多くの量子物質の物性において極めて重要な因子である。その典型的な例として、金属を三次元構造から低次元構造へと還元する際に生じる準粒子の消失に伴う電子構造の変化が挙げられる。この過程では、キャリア間のクーロン相互作用が十分に遮蔽されなくなるという特徴がある。本研究では、角度分解光電子分光法（ARPES）を用いて、ペロブスカイト型ニッケル酸化物LaNiO₃において、単層限界に近づくにつれてスペクトル密度の軌道選択的なデコヒーレンス現象が生じることを明らかにした。
Thermoelectric quantum oscillations and Zeeman splitting in topological Dirac semimetal BaAl4
ディラックフェルミオンあるいはワイルフェルミオンをホストする三次元トポロジカル半金属は、伝導帯と価電子帯が交差するという特徴を持つ新たな材料クラスである。このような材料系では、非自明なベリー位相が存在し、これは断熱的表面経路に沿って生じる追加的な幾何学的位相因子である。このベリー位相は、異常ホール効果成分をはじめとする実験的に測定可能な物理量を生成し得る。本研究では、トポロジカル・ディラックノードライン半金属である単結晶BaAl4における熱電能の量子振動について系統的な研究を行った。その結果、熱電能（TEP）がこの材料系における複数の振動周波数を敏感に検出するプローブとして機能することを明らかにした。特に、これらの周波数のうち2つが三次元ディラックバンドに由来することを実証した。
Large Anomalous and Topological Hall Effect and Nernst Effect in a Dirac Kagome Magnet Fe3Ge
従来とは異なる磁気的・電子的特性を有するカゴメ磁性体の探索は、近年特に注目を集めている研究分野である。本研究では、Fe原子がわずかに歪んだカゴメ格子を形成するFe3Ge単結晶について、磁気的特性、電子的特性、および熱電特性を明らかにした。Fe3Geは大きな異常ホール効果と異常ネルンスト効果を示すことが明らかとなった。
Quantum oscillations between excitonic and quantum spin Hall insulators in moiré WSe2
量子スピンホール絶縁体（QSHI）と励起子絶縁体（EI）は、それぞれ典型的なトポロジカル状態および相関状態として知られている。この2つのトポロジカル相転移については理論的に多大な関心が寄せられてきたが、このような転移を実現可能な調整可能材料の入手が困難であることから、実験的研究は進展が妨げられてきた。本研究では、ねじれ二層WSe2（tWSe2）における相互作用増強g因子と平坦なモアレバンドを利用することで、垂直磁場下においてtWSe2の反対バレー領域に電子様および正孔様ランダウ準位（LL）を調整可能に実現することに成功した。
Cyclo-Graphyne: A Highly Porous and Semimetallic 2D Carbon Allotrope with Dirac Cones
sp/sp混成炭素原子の多孔質構造を持つ新興の2D炭素同素体であるシクログラフィン（CGY）の包括的な特性評価を紹介します。
All-magnonic neurons for analog artificial neural networks
アナログ型ニューロモルフィック・ハードウェアが注目を集めており、従来のデジタルシステムでは、現代のニューラルネットワークが要求する増大するエネルギー効率とスケーラビリティの要件に対応しきれなくなっている。本研究では、非線形マグノン周波数シフトに基づく非線形マグノン励起機構を利用したアナログ型完全マグノニック人工ニューロンを提案する。
Zero-field Anomalous Hall Effect in Bulk Single Crystal Mn3Ir
L1_2型非共線的反強磁性体（AFM）Mn_3Irは、無磁場異常ホール効果（AHE）を実現するための先駆的プラットフォームとして注目されており、これにより反強磁性スピントロニクス分野における急速な進展が促進されている。その高い潜在性にもかかわらず、Mn_3Irの本質的な磁気的・電子的物性に関する実験的研究は、バルク単結晶の成長に伴う極めて困難な技術的課題によって大きく制約されてきた。本研究では、化学量論的組成を有するMn_3Irバルク単結晶の成長に成功し、その磁化特性および異常ホール効果について詳細に特性評価を行った。
A closed-loop AI framework for hypothesis-driven and interpretable materials design
科学的仮説の生成は材料発見において中核的な役割を果たすが、現在のアプローチの多くは概念的推論（アイデアからデータへ）あるいはデータ駆動型分析（データからアイデアへ）のいずれかに重点を置いており、両アプローチを効果的に統合した事例は稀である。本研究では、大規模言語モデルによって導かれるトップダウン型の理論駆動型仮説生成と、根本原因の関連性解析に基づくボトムアップ型のデータ駆動型仮説検証を統合した、汎用可能な能動学習ワークフローを提案する。本手法の有効性は、85万種類以上の可能なカチオン組み合わせを有する化学的に複雑な系である等モル五価カチオン二次元ペロブスカイトの設計を通じて実証する。
Beyond Bloch: A Theoretical Blueprint for Conjugated Polymer Optoelectronics
共役ポリマーは、多様な有機電子デバイスへの応用可能性から、再び大きな注目を集めています。具体的には、有機EL（OLED）素子、電界効果トランジスタ（FET）、有機光起電力（OPV）デバイスなどが挙げられ、この他にも数多くの応用分野が期待されています。その魅力は、従来の無機半導体に比べて有する明確な優位性にあります。無機半導体では電子が非局在化状態（自由電子状態あるいは準自由電子状態）にあると説明されるのに対し（これはブロッホ理論によって記述されます）、共役ポリマー中の電子は異なる振る舞いを示します。
これらの分子は、高度に局在化したσ軌道またはπ軌道内で強く結合しており、イオン性コアと有意な相互作用を示す。これは、ブロッホ理論が前提とする理想化された非局在化状態からは大きく乖離していることを意味する。このため、無機材料の電子輸送特性に対してブロッホ理論を適用してから約1世紀が経過した現在、これらの有機固体における効率的な電荷輸送を説明するためには、新たな理論的枠組みが明確に必要とされている。本研究で提案するモデルは、この必要性に応えるものであり、重要な電子間相互作用を組み込んでいる。具体的には、同一サイト内の相互作用に加え、高分子鎖に沿って交互に位置するπ状態間の相互作用も考慮している。
Sub-nanosecond heat-based logic, writing and reset in an antiferromagnetic magnetoresistive memory
熱論理回路は、電子回路に対応する熱的回路の実現を目的としている。本研究では、室温環境下においてフェムト秒レーザーパルスの吸収によって生成される熱パルスバーストに対する、反強磁性金属CuMnAsの薄膜層をベースとしたアナログメモリデバイスの応答特性を実験的に調査した。デバイスの熱ベース短期記憶における閾値温度を超えると、メモリ内論理演算の出力は同一デバイス内の長期記憶領域へ転送され、マクロな時間スケールで読み出すことが可能となる。
Anharmonicity-driven phonon avoided crossing and anomalous thermal transport in nodal-line semimetal ZrSiS
トポロジカル材料における熱伝導および電気伝導の機構解明は、量子技術分野やエネルギー変換技術への応用展開において極めて重要である。本研究では、第一原理計算手法を用いて、典型的なノードライン半金属であるZrSiSにおけるフォノン輸送と電荷輸送を体系的に調査した。
First principles and scanning tunneling spectroscopical evidences for thermodynamically stable "on-top" sulfur divacancy in monolayer WS2
単層遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）であるWS₂などにおけるカルコゲン原子空孔は、光電子デバイスや触媒作用から量子情報科学（QIS）に至るまで、多様な応用分野において極めて重要な役割を担っている。そのため、これらの空孔の同定と制御は不可欠な課題である。本研究では、WS₂単結晶中の単一空孔および空孔対構造に着目した。第一原理計算手法を用いて、これらの熱力学的安定性と電子構造を詳細に調査した。その結果、2つの空孔が互いに直上に配置した「オントップ」型二重空孔構造が、結合エネルギー160 meVというエネルギー的に最も安定な複合構造であることを明らかにした。
Bayesian Neural Networks versus deep ensembles for uncertainty quantification in machine learning interatomic potentials
ニューラルネットワークに基づく機械学習手法による原子間ポテンシャルは、原子のエネルギーや力を高精度に予測する強力なツールとして登場し、原子レベルのモデリングにおける効率的かつ正確なシミュレーションを可能にしている。しかしながら、従来の深層学習アプローチには重大な制約が存在しており、それは予測の不確実性を信頼性高く推定できないという点である。この不確実性の定量化は、特に材料科学分野においてモデルの信頼性を評価する上で極めて重要である。この分野では、モデルがしばしば分布外のデータに適用されるためである。この課題に対処するため、深層アンサンブル手法やベイズニューラルネットワークなど、様々な戦略が提案されている。本研究では、aenet-PyTorchフレームワークにおいて、変分推論を用いたベイズニューラルネットワークの実装手法を提案する。
Generation of pure, spin polarized, and unpolarized charge currents at the few cycle limit of circularly polarized light
遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）ファミリーに属する特定の物質において、互いに逆方向の円偏光を持つレーザーパルスを照射すると、スピンの向きが反対の電子が励起される。本研究では、数サイクルという極めて短いパルス幅において、このようなパルスがスピン密度の励起だけでなく、スピン流の励起も生成することを明らかにした。TMDC材料であるWSe₂を例に挙げ、純スピン流（電荷の流れがゼロの状態でのスピンの流れ）、100%スピン偏極電流、および電荷電流のすべてが、～5フェムト秒のギャップを有する光パルスの振幅を調整することによって制御可能であることを示した。
Soft X-ray Ptychography with SOPHIE: Guide and Instrumentation
軟X線位相イメージング法は、凝縮系物理学、化学、環境科学、生命科学といった幅広い分野において、シンクロトロン放射光顕微鏡技術の中核的な手法として急速に普及している。この手法が多様な学術分野から高い注目を集めている理由は、高い空間分解能と強力なコントラスト生成機構という優れた特性の組み合わせにある。スイス・ライト・ソース（SLS）に設置された「SOft X-ray Ptychography Highly Integrated Endstation（SOPHIE）」は、高い空間分解能に加え、高度な化学感度および強誘電体感度を必要とする軟X線位相イメージング実験に対応するために開発された。本稿では、SOPHIEを用いた軟X線位相イメージング技術について、今後の利用を検討している研究者向けに解説する。
Direct measurement of coherent nodal and antinodal dynamics in underdoped Bi-2212
強相関物質の物性物理学は、電子間相互作用とそれらが低エネルギー励起状態と結合する現象に深く根ざしている。これらの相互作用が示す競合的・協調的性質を解明することは、微視的な機構と高温超伝導などの特異な巨視的現象の発現とを結びつける上で極めて重要である。本研究では、分極分解型多次元コヒーレント分光法（MDCS）を用いることで、過少ドープ状態のBi-2212において、超伝導ギャップが消失する領域（ノーダル領域）あるいは最大となる領域（アンチノーダル領域）といったフェルミ面の異なる部分において、コヒーレントなラマン励起を選択的に駆動・測定可能であることを実証する。
Signature of chiral superconducting order parameter evidenced in mesoscopic superconductors
カイラル超伝導は、時間反転対称性を破る秩序パラメータによって特徴づけられる新規な超伝導状態であり、この状態は明確な右手系または左手系の性質を有する。従来の超伝導体とは異なり、カイラル超伝導体におけるクーパー対は非零の軌道角運動量を運ぶ。外部磁場との結合により、クーパー対の有限角運動量が温度-磁場相境界を特異的な方法で変調し、この現象はキラル超伝導状態の実験的指標として機能し得る。本研究では、-Bi2Pd系の微小超伝導リングにおいてこのキラル特性を検出可能であることを実証した。この特性は、リトル・パークス効果における臨界温度の磁場依存性が線形的に変化する現象として観測される。
Orbital-Selective Band Structure Evolution in BaFe2-xMxAs2 (M = Cr, Co, Cu, Ru and Mn) Probed by Polarization-Dependent ARPES
本研究の結果から、T SDWの抑制は主にFe-As結合長の変化によって駆動されており、この効果は平面的な電子状態においてより顕著に現れることが明らかとなった。これらの知見は、BaFe2-xMxAs2の電子構造に関する重要な知見を提供するものである。
High temperature superconductivity with giant pressure effect in 3D networks of boron doped ultra-thin carbon nanotubes in the pores of ZSM-5 zeolite
本研究では、化学気相成長（CVD）法を用いて、ゼオライトZSM-5結晶の直径約5オングストロームの微細孔内に超薄膜カーボンナノチューブ（CNT）の三次元ネットワーク構造を構築した。超薄膜CNTの1次元電子特性は、状態密度におけるファン・ホーベ特異点によって特徴付けられる。フェルミエネルギーをファン・ホーベ特異点近傍に調整するため、戦略的にホウ素ドーピングを施し、この効果は詳細な第一原理計算によって裏付けられている。一方、三次元ネットワーク構造を採用することで、1次元系から3次元系への転移条件下においても位相コヒーレントなバルク超伝導状態の形成が可能となった。超伝導特性を示す特徴的な現象を、以下の4つの補完的実験手法によって確認した：磁化測定、比熱測定、電気抵抗測定、および点接触分光法。これらすべての測定結果は、大気圧条件下における臨界温度Tcが220～250 Kの範囲にあることを強く支持している。
‐2025/9/22,23‐‐
Electronic-correlation-assisted charge stripe order in a Kagome superconductor
高温銅酸化物超伝導体における中心的な謎の一つは、複数の特異な秩序状態が共存するという現象であり、これは強い電子相関と密接に関連していると考えられている。この不可解な現象への関心がさらに高まっているのは、同様の電子秩序状態や電子状態が、電子相関が比較的弱いカゴメ格子超伝導体においても出現し、共存することが確認されているためである。本研究では、角度分解光電子分光法（ARPES）、核磁気共鳴（NMR）分光法、走査型トンネル顕微鏡法（STM）、および第一原理計算を駆使することで、純粋なCsV3Sb5超伝導体において長距離2×2電荷密度波秩序が抑制された場合に、SnをドープしたCsV3Sb5カゴメ超伝導体において特異な短距離電荷ストライプ秩序が突如として出現する現象を明らかにした。
Superconducting Dome in Ionic Liquid Gated Homoepitaxial Strontium Titanate Thin Films
本研究では、ハイブリッド分子線エピタキシー（hMBE）法を用いてSrTiO₃単結晶基板上にホモエピタキシャル成長させた薄膜において、二次元電子ガス（2DEG）をパターン形成した。イオン液体ゲートによる電子密度制御を通じて、この材料系における超伝導ドーム領域を系統的に調査した。その結果、約3×10¹³ cm⁻²という最適電子密度近傍において、503 mKという高温まで超伝導転移が観測された。これは、SrTiO₃単結晶基板表面上に形成される類似の2DEG系で従来報告されている最適転移温度350 mKを大きく上回る顕著な成果である。
Berry Trashcan With Short Range Attraction:Exact Superconductivity in Rhombohedral Graphene
本研究では、短距離引力相互作用下における菱面体グラフェンの最小モデルである「ベリー・トラッシュカン」において、解析的なp x + i p y型超伝導基底状態の存在を実証する。このモデルはn ≥ 4層の系に対して有効である。
Berryゴミ箱？？？
Absence of Andreev Bound States in Noncentrosymmetric Superconductor PbTaSe under Hydrostatic Pressures
非中心対称性超伝導体PbTaSe2は、バルク中にノードラインフェルミオン（Phys. Rev. B. 89, 020505）およびスピン螺旋構造を有する表面状態（Nature Communications 7, 10556）を有する物質であり、トポロジカル超伝導およびマヨラナ束縛状態（MBS）の実現における有力な候補物質として注目されている。しかしながら、本系におけるMBSの決定的な実験的証拠はこれまで得られていなかった。本研究では、静水圧下におけるこの物質の超伝導特性について包括的な調査を行った。アンドレーエフ反射分光法と温度依存抵抗測定を組み合わせることで、臨界圧力Pcにおいてバルク超伝導とは異なる表面型超伝導状態が存在することを明らかにした。超伝導性を示す表面状態は、強い結合強度を有するs波ペアリング状態を示している。磁場印加下においては、加圧点接触アンドレーエフ反射スペクトルにおいてゼロバイアス伝導度ピークが観測されないという特徴が確認された。
そうかあかんか
Giant shot noise in superconductor/ferromagnet junctions with orbital-symmetry-controlled spin-orbit coupling
超伝導体/絶縁体/強磁性体 (V/MgO/Fe) 接合における電荷の量子化の結果であるショットノイズを測定すると、予想よりも桁違いに大きい巨大な増加が見つかりました。
The promise of high-resolution valence band RIXS at the actinide M4,5-edges
アクチナイド材料の電子構造を理解することは、基礎研究および原子力応用の両面において極めて重要である。部分的に占有された5f殻は、強い相関効果と配位子との混成効果によって複雑な挙動を示すため、高度な分光技術が必要とされる。本研究では、ウランM4,5端領域（3551 eVおよび3725 eV）における高分解能価電子帯共鳴非弾性X線分光法（VB-RIXS）実験の開発とその応用について報告する。
Topical review: the nature of the ground state and possibility of a quantum spin liquid in 1T metal dichalcogenides
化合物1T-TaX2（X = S、Se）および1T-NbSe2は、量子スピン液体相の潜在的なホスト物質として注目されている。この背景には、モット・ハバード機構がその電荷密度波基底状態の絶縁体的挙動を駆動し、幾何学的フラストレーションを受けた格子構造上で反強磁性的に相互作用する局在スピンを形成するという、広く受け入れられている理論がある。しかしながら、この理論は層ごとに独立した挙動を前提としている。近年の研究結果から、1T-TaS2においては層間相互作用が非常に重要であるだけでなく、その最も興味深い機能性特性のいくつかを媒介していることが明らかになっている。本論文では、走査型トンネル顕微鏡の観点から、バルク1T-TaS2における層間相互作用の微視的自由度を可視化するとともに、それに伴う局所状態密度への影響、さらには複数の異なる絶縁体相の出現について考察する。
Much ado about MOFs: Metal-Organic-Frameworks as Quantum Materials
金属有機構造体（MOF）は、金属原子またはクラスターが有機リンカーによって連結された結晶性材料の一種であり、その構造特性を高度に制御可能な材料群である。これらは、量子もつれ磁性、超伝導、トポロジーといった量子現象を研究するための極めて汎用性の高いプラットフォームを提供する。特に磁性分野においては、そのモジュール式化学構造により、磁気相互作用、スピンの大きさ、格子幾何学、さらには光応答性に至るまで、広範な制御が可能であり、他に類を見ない適応性の高い研究プラットフォームとなっている。
Positive magnetoconductance in SrVO3 double quantum wells with a magnetic EuTiO3 barrier
モット絶縁体状態の制御は、凝縮系物理学における長年の重要な研究課題である。これまで様々な制御パラメータが検討されてきたが、特にエピタキシャルヘテロ構造における二次元（2D）閉じ込め構造は、SrVO₃の相関金属的性質を量子井戸の厚さを減少させることによってモット絶縁体状態へと転移させることが実証されている。本研究では、磁場による波動関数の混成状態を制御するため、SrVO₃の二重量子井戸（DQW）構造を作製し、磁気障壁としてEuTiO₃を導入した。
Joint commensuration in moiré charge-order superlattices drives shear topological defects
二次元モアレ構造の出現は、強相関効果や非自明なバンドトポロジーに起因する現象の研究に革命をもたらした。近年、わずかに波数がずれた2種類の電荷密度波（CDW）秩序が共存することで形成されるモアレ超構造が実現されている。これらの不整合CDWは集合的に整合性を示すことができ、その結果「共同整合CDW（JC-CDW）」が形成される。このJC-CDWは、電子異方性や位相変調型ヒステリシスといった特異な現象を示すとともに、不揮発性光電子メモリデバイスへの応用可能性を秘めている。このような機能を実現するには、外場に対するこの秩序の空間周期性、コヒーレンス、および振幅の変化機構を解明することが不可欠である。本研究では、時間分解・運動量分解手法を用いてEuTe4における光誘起ダイナミクスを詳細に解析することで、これらの問題に取り組んだ。
Pseudogap in a Fermi-Hubbard quantum simulator
ドープされたモット絶縁体の理解は、凝縮系物理学における根本的な研究課題であり、銅酸化物超伝導体をはじめとする様々な量子物質の研究に重要な意義を持つ。ドープされたハバードモデルはこうした系を最小限の枠組みで記述する理論モデルであり、この系の複雑な振る舞いの一部を明らかにしてきた。しかしながら、低温かつ中程度のドーピング濃度で出現する異常な金属状態については、依然として多くの未解決問題が残されている。特に銅酸化物系では、これらの状態が冷却過程で高温超伝導を引き起こすことが知られている。本研究では、実験的に達成可能な温度が近年数桁にわたって低下した技術革新を活用し、冷原子量子シミュレータを用いてハバードモデルにおける通常金属状態と擬ギャップ金属状態とのクロスオーバー現象を観測・測定した。これにより、理論的に予測されていた金属状態の相転移現象を実験的に確認することに成功した。
擬ギャップの冷却原子での実現キタコレ
Open-system quantum many-body scars: a theory
の研究では、リンドブラッド方程式によって支配される開放量子系における量子多体瘢痕の概念を正式に導入する問題に取り組みます。
Gate-tunable chiral spin mode in WSe2/WS2 moiré superlattices
多体効果とスピン軌道相互作用（SOC）の相互作用は、固体物質において新規な物理現象を引き起こす可能性がある。キラルスピンモード（CSM）はこのような相互作用によって生じる集団的スピン励起状態であり、反対のキラリティを持つ状態間を結合させる性質を有するが、これまでに観測例は極めて限られていた。本研究では、0°に近いねじれ角で積層したWSe2/WS2二層膜において、伝導帯のSOC分裂ミニバンド間に生じるゲート制御可能なCSM現象を報告する。
Observation of mirror-odd and mirror-even spin texture in ultra-thin epitaxially-strained RuO2 films
近年、ルチル型RuO₂は、その顕著な反強磁性スピン分裂効果への期待から再び注目を集めている。しかしながら、実験的証拠が蓄積されるにつれ、バルク状および厚膜状のRuO₂にはいかなる形態の磁気秩序も認められないことが明らかになってきた。それにもかかわらず、RuO₂のスピン構造については、基板によって誘起されるエピタキシャル歪みが顕著になり得る極薄膜領域において、これまでほとんど研究が進んでいなかった。本研究では、第一原理計算を援用したスピン分解角度分解光電子分光法を用いることで、厚さ2.7 nmのエピタキシャルRuO₂ヘテロ構造の電子構造を明らかにした。その結果、鏡映対称性を持つ成分と持たない成分が共存するという、従来とは異なるスピン構造が存在することを確認した。
エピタキシャル歪薄膜にすればRuO2は交代磁性になる！
Novel Quantum Spin Liquid states in the S = 1 2 three-dimensional compound Y3Cu2Sb3O14
三次元S = 1/2系化合物Y3Cu2Sb3O14は、2種類の非等価なCu2+イオンから構成されており、それぞれが辺を共有した三角格子を形成している。本系に対する磁気感受率χ(T) = M/H、比熱Cp(T)、89Y核磁気共鳴（NMR）、ミューオンスピン緩和（μSR）、および電子スピン共鳴（ESR）の測定結果から、長距離磁気秩序が存在しないこと、およびスピンダイナミクスが0.077Kまで持続することが確認された。89Y NMR測定からは、約120K付近に転移現象が存在することが明らかとなり、これはスピンの一部が単一スピン状態（価電子結合固体VBSまたは量子スピン液体QSL）へと凝縮することに起因すると考えられる。
Spin-Orbital Altermagnetism
交代磁性相は新たに発見された磁気相であり、非相対論的スピン分裂という特徴を有しており、実験的にその存在が確認されている。本研究では、オルタマグネティック材料においてスピン-軌道テクスチャを実現するための理論的枠組み「{\it スピン-軌道オルタマグネティズム」を提案する。本枠組みにおいて、スピン-軌道オルタマグネティズムは本質的（intrinsic）なものと外因的（extrinsic）なものという2つの明確なクラスに分類される。
Improving Spectral Resolution from Real-time Evolution for Correlated Systems
強相関系に対するリアルタイム発展法を用いた数値シミュレーションによるスペクトルの品質は、シミュレーション時間の長さと系のサイズの両方によって影響を受けるため、周波数領域と運動量空間の両方における分解能に制約が生じる。本研究では、計算コストが低く線形自己回帰型の機械学習ベースの枠組みを提案し、短時間・短距離領域で得られた結果をより広範囲に拡張する手法を提示する。
Exploring confinement transitions in ℤ 2 lattice gauge theories with dipolar atoms beyond one dimension
粒子を束縛状態に閉じ込める現象は、高エネルギー物理学から凝縮系物理学に至るまで広範に観測される現象であり、格子ゲージ理論（LGT）の枠組みで研究可能である。この閉じ込め現象の包括的な理解は依然として大きな課題であり、特に有限物質密度条件下や強い量子揺らぎが存在する系においてその解明は困難を極めている。最先端の量子シミュレータは、この問題に取り組むための有望なプラットフォームとして注目されている。本研究では、物質場と結合したℤ2格子ゲージ理論の結合鎖系における閉じ込め現象を調査する。この系は、混合次元（mixD）XXZモデルへと写像可能な系である。
Unveiling Excitonic Insulator Signatures in Ta2NiSe5 through Structural and Orbital Probes
ゼロギャップ半導体（バンドギャップ E g = 0）であるTa2NiSe5の高温相は、エキシトン絶縁体として有望な候補物質である。エキシトン絶縁体ではE g 近傍でドーム状の構造進化が予測されることから、本研究では高分解能単結晶X線回折および近端X線吸収微細構造（NEXAFS）測定を用いて、Ta2NiSe5、さらに半金属的な性質を示すTa2(Ni,Co)Se5、および半導体特性を示すTa2NiS5を詳細に調査した。その結果、Ta2NiSe5およびTa2(Ni,Co)Se5においては、正方晶系（空間群：C m cm）から単斜晶系（空間群：C 2/c）への二次構造相転移が2 Kまでの温度範囲で観測されたのに対し、Ta2NiS5ではこのような転移は認められなかった。この転移によって2つの鏡面対称性が破れ、Ta、Ni、およびSe原子間の混成が促進されるとともに、結合長の短縮と軌道間相互作用の強化が引き起こされることが明らかとなった。NEXAFSデータからは、Ta2NiSe5においてより強い混成状態が確認され、エキシトン束縛エネルギーに顕著な変化が生じているほか、軌道の性格に重要な変化が生じていることが確認された。これらの結果は、Ta2NiSe5がエキシトン絶縁状態を形成していることを示唆しており、エキシトン絶縁体状態の形成において軌道が電子的特性において極めて重要な役割を担っていることを強調するものである。
Intrinsic Berry Curvature Driven Anomalous Hall and Nernst Effect in Co2MnSn
磁気的トポロジカル半金属は、非自明なバルクバンド交差に起因する特異な電子輸送特性および熱輸送特性を示すことが多く、これにより大きな異常ホール伝導度（σ x y）と異常ネルンスト伝導度（α x y）の同時実現が可能となる。本研究では、強磁性Co2MnSnの異常輸送特性について、包括的な実験的・理論的研究を行った結果を報告する。
When is nonreciprocity relevant?
非相反相互作用（非対称相互作用）は、生物学的・社会学的ダイナミクスから開放量子系に至るまで、非平衡系において広く観測される現象である。このような非相互性の普遍性にもかかわらず、相転移に対するその影響については未だ十分に解明されていない。本研究では、相転移を起こす非対称結合系のペアにおいて、非相反性が普遍性クラスを変化させるかどうかを摂動論的に評価するための基準を導出した。
Going beyond Landauer: Information-cost relations from inference based on the maximum entropy principle
ランダウアーの原理は情報熱力学の基礎をなす原理であり、情報消去に伴うエネルギーコストの下限値を、情報内容の変化量という観点から理論的に規定している。しかしながら、従来のこの原理の定式化は、主に理想的な熱浴とエネルギーのみを交換する系に限定されていた。本研究では、最大エントロピー原理に基づく熱力学的推論手法を開発することにより、ランダウアーの原理の適用範囲を超えた汎用的な情報コストとトレードオフ関係を導出する。
Microsecond-Pulsed Nanocalorimetry: A Scalable Approach for Ultrasensitive Heat Capacity Measurements
ナノスケールのサンプルに対して高感度で準等温の熱容量測定を可能にする、マイクロ秒パルス加熱（\mu s-PHnC）に基づくナノ熱量測定技術を紹介します
Spin-Seebeck Signatures of Spin Chirality in Kagome Antiferromagnets
非共線型反強磁性体（NCAFMs）は、反強磁性スピントロニクス分野において極めて有望な材料である。これは、共線型反強磁性体の利点を有しつつ、その複雑なスピン構造に由来する新規な創発現象を発現するためである。これらの現象は、多くの場合、基底状態スピン配置の掌性を特徴づける固有のスピンキラリティと関連している。本研究では、通常金属と接合したカゴメ型NCAFMを対象とし、スピンゼーベック効果（SSE）の測定を通じて基底状態ベクトルスピンキラリティを検出可能であることを実証する。
Measurements and scaling of X-ray total scattering from single crystals
ブラッグピークと拡散散乱強度の両方を絶対（電子2/原子）スケールで捉える単結晶 X 線全散乱データセットを取得するための測定プロトコルとデータ削減ワークフローを紹介
DiffSyn: A Generative Diffusion Approach to Materials Synthesis Planning
ゼオライトなどの結晶性材料の合成は、高次元の合成空間、構造と合成プロセスの複雑な相互関係、および時間を要する実験プロセスといった要因により、依然として大きな課題となっている。本研究では、構造と合成プロセスの間に一対多の関係が存在するという特性を考慮し、50年間にわたる文献から収集した23,000件以上の合成レシピを用いて訓練した生成的拡散モデルDiffSynを提案する。
Gauge-invariant absolute quantification of electric and magnetic multipole densities in crystals
結晶固体中における電気的・磁気的多重極密度――強誘電体における既知の電気二重極密度や強磁性体における磁気二重極密度を含む――は、物質の秩序相を理解する上で極めて重要な物理量である。しかしながら、これらの量の大きさを正確に決定することは、概念的にも技術的にも非常に困難な課題であった。本研究では、射影演算子を基礎とした普遍的に適用可能な手法を提案し、結晶中に存在するあらゆる種類の電気的・磁気的秩序に対して、ゲージ不変な絶対測定値を導出することに成功した。
pyRMG: A Python Framework for High-Throughput, Large-Cell Real-Space MultiGrid DFT Calculations
計算材料科学は現在、材料インフォマティクスの領域へと発展を遂げており、密度汎関数理論（DFT）を用いて複雑かつ多成分系化合物の大規模データセットを生成・評価する手法が確立されている。材料ゲノムプロジェクトでは、これらのデータセットから画期的な特性を示す材料候補を探索しているが、既存のデータベースは計算コストの制約から、比較的小さな単位胞を持つ化合物に限定されているのが実情である。エクサスケールコンピュータの登場により、より大規模で化学的に現実的な系のシミュレーションが可能となったものの、その真の可能性を十分に引き出すためには、数千ものプロセッサに効率的にスケール可能なDFTコードの開発が不可欠である。我々が開発した実空間マルチグリッド（RMG）DFTコードは、グリッド分解法を採用しており、数千原子を超える規模のシミュレーションにおいても、GPUの数に対してほぼ線形に計算規模を拡大できる。この優れたスケーラビリティにより、RMGは従来のコードでは計算負荷がボトルネックとなっていた材料の高スループットDFT研究（例えば平面波基底DFTにおけるグローバル高速フーリエ変換処理など）において、極めて有用なツールとなり得る。本研究では、RMG DFT計算のセットアップと実行プロセスを効率化するために設計されたPythonパッケージ「pyRMG」を提案する。pyRMGは既存のPythonパッケージであるpymatgenおよびASEを基盤として構築されており、入力データの自動生成や収束性の自動チェック機能を備えている。さらに、FrontierやPerlmutterといった最先端計算プラットフォーム上で、現代的なジョブスケジューラ（Fluxなど）との連携を実現している。
From Coated to Uncoated: Scanning Electron Microscopy Corrections to Estimate True Surface Pore Size in Nanoporous Membranes
走査型電子顕微鏡（SEM）は、超ろ過（UF）膜および逆浸透（RO）膜の支持層におけるナノスケール表面細孔の特性評価において最も信頼性の高い手法である。従来のSEMに基づく知見では、膜の表面細孔率は通常10%未満であるとされてきた。本研究では、SEM撮影時の高い加速電圧およびSEM観察に必要なスパッタリング金属コーティングが、細孔率と細孔径の系統的な過小評価を引き起こしている可能性を仮説として提唱した。市販のUF膜を1kV、5kV、10kVの加速電圧で観察した結果、測定された細孔率は10.3%（1kV）から6.3%（10kV）へと有意に減少した。一方、UF膜に対する白金コーティングの厚さを1.5nmから5nmに増加させた場合、細孔率は54%低下し（12.9%→5.8%）、RO支持層においても46%の低下が認められた（13.1%→7.0%）。
Topological Mechanics of Entangled Networks
絡み合ったネットワーク構造は、組織、高分子材料、織物など自然界の様々な構造において普遍的に観察される。しかしながら、ネットワークレベルにおけるトポロジカルな制約条件の複雑さゆえに、その力学的特性は十分に解明されていない。本研究では、絡み合ったネットワークをグラフとしてモデル化する数学的枠組みを構築し、絡み合い構造に内在するトポロジカルな制約条件を効果的に表現することに成功した。
The Good, the Bad, and the Ugly of Atomistic Learning for "Clusters-to-Bulk" Generalization
分子クラスターの全エネルギーデータを用いて、微分学習あるいは転移学習の手法により機械学習型原子間ポテンシャル（MLIPs）の訓練を行う手法が、相関波動関数理論の精度を凝縮相系に拡張する有効な手法として注目を集めている。しかしながら、この手法における重要な課題の一つが検証段階にある。有限温度アンサンブルにおける参照観測量は、参照レベルに相当する精度では利用できないためである。本研究では、事前学習済みMLIPから合成参照データを構築し、氷-Ih相を対象とした場合の、エネルギーと力の両方が利用可能な場合およびエネルギーのみが利用できる場合の、クラスター訓練モデルの一般化可能性を評価する。
Phonon polariton Hall effect
従来のフォノン・ホール効果は、印加磁場下における横方向熱電流の生成を説明する現象として知られている。本研究ではこの効果を拡張し、光と物質のハイブリッド励起状態へと適用した。理論計算により、光フォノンとテラヘルツ放射を結合して形成されるフォノン・ポラリトンが、印加磁場中でコヒーレントに駆動される場合に横方向のエネルギー流を支えることを実証した。
Evidence for Half-Quantized Chiral Edge Current in a C = 1/2 Parity Anomaly State
単一の巨大なディラック表面バンドは、量子場理論におけるC = 1/2パリティ異常状態の特徴である半量子化されたホール伝導度を示すことが理論的に予測されている。半磁性トポロジカル絶縁体（TI）二層膜において、このC = 1/2パリティ異常状態の実験的兆候が観測されているものの、この系が半量子化されたカイラルエッジ電流をサポートするか否かについては未解明のままであった。本研究では、分子線エピタキシー（MBE）法で成長させた非対称磁気TI三層膜において、特定の面内磁場領域下でC = 1/2パリティ異常状態に対応する頑健な半量子化されたホール伝導度プラトーを観測することに成功した。
Electronic structure and optical signatures of highly-doped graphene
グラフェンにインターカレーション法による重ドーピングを施すと、フェルミ準位が拡張されたファン・ホーベ特異点付近に移動し、相関電子相が誘起される可能性がある。インターカレーションはバンド構造にも変化をもたらし、ドーパントが炭素原子の軌道と混成して3×3または2×2の超構造を形成することで、周期的なポテンシャルが導入され、グラフェンのπバンドが折り畳まれる現象が生じる。角度分解光電子分光法による測定では、M点近傍において伝導帯が顕著に平坦化する様子が確認され、これにより高次のファン・ホーベ特異点が生成される。
The van der Waals Gap: a Hidden Showstopper in Semiconductor Device Scaling
トランジスタの微細化の継続は、計算性能、エネルギー効率、および集積度のさらなる向上を維持するために不可欠である。ナノスケールにおける中心的な課題の一つは、極薄誘電体層を通じたゲートリーク電流の制御である。候補となる絶縁体を評価する際、誘電率とバンドギャップが重視されることが多いが、二次元半導体とゲート誘電体の界面には通常、ファンデルワールス（vdW）ギャップが形成され、その電子的特性は十分に理解されていない。第一原理計算と実験結果に基づく解析モデルを用いた研究により、典型的なvdWギャップは約1.4 Åであり、実効誘電率は約2であることが判明した。この値は等価酸化物厚さ（EOT）に約2.7 Åの追加分をもたらす。vdWギャップは追加のトンネル障壁として機能し、ゲートリーク電流を1～2桁低減できる可能性がある一方で、高誘電率誘電体の利点を相殺し得る寄生容量も生じる。本研究では、誘電体の遮蔽効果、トンネル電流抑制効果、および極薄酸化物の厚さ依存性誘電率を統合した無次元性能指数を提案し、vdWギャップが存在する条件下で目標とするゲートリーク電流を達成可能な最小EOTを予測する。
Probing the quantum metric of 3D topological insulators
3次元トポロジカル絶縁体の表面状態は、電子輸送特性に特徴的な痕跡を残す幾何学的構造を有している。その代表的な例がベリー曲率であり、これは高次モーメントである「ベリー曲率三重項」を介して電気周波数の2倍化を制御する。ベリー曲率に加え、トポロジカル表面状態は非自明な量子計量を示すことが理論的に予測されており、この量子計量は非線形磁気輸送現象を支配する上で重要な役割を果たすことが期待されている。しかしながら、この量子計量の発現は3次元トポロジカル絶縁体において未だ実験的に観測されていない。本研究では、Sb2Te3のトポロジカル表面状態に由来する量子計量によって活性化される非線形応答現象の存在を実証する証拠を提示する。
Absence of skewness in the voltage fluctuations of a tunnel junction in the quantum regime
トンネル接合における電流の変動には、注目すべき特性がある。一方で、その分散値は低電圧バイアスV条件下における真空の量子ゆらぎと一致する。この時、電子のエネルギーe Vが光子検出エネルギーh fよりも小さい場合である。他方で、その歪度、すなわち第3モーメントは周波数に依存せず、電子輸送が純粋にポアソン過程である場合と同様にe 2 Iの値をとる。ここで我々は次のような疑問を提起する：低電圧条件下において、接合によって生成される真空の量子ゆらぎが有限の歪度を示す可能性はないだろうか。つまり、接合自体が歪んだ真空状態を生成しているのではないか、という仮説である。
Quantum Metric Corrections to Liouville's Theorem and Chiral Kinetic Theory
準粒子は、ベリー曲率だけでなく、運動量空間における量子計量も有する場合がある。本研究では、ディラック括弧式を基礎としたこのような準粒子に対する正準形式論を構築し、量子計量が位相空間の状態密度を𝒪 ( ℏ 2 ) のオーダーで変化させることを明らかにする。これにより、リウヴィルの定理、運動論、および関連する物理量に対して修正が生じることを示す。特に、不均一な電場が存在する場合、量子計量がエネルギー密度とエネルギー流束に補正をもたらすことを実証する。この枠組みをカイラルフェルミオンに適用することで、量子場理論と整合する非線形カイラル運動論の拡張が可能となる。
‐2025/9/18,19‐‐
Non-universal Thermal Hall Responses in Fractional Quantum Hall Droplets
本研究では、理想化された線形エッジ理論（共形対称性を仮定した理論）を超えた現実的な条件下における分数量子ホールドロップレットの熱ホール伝導度（THC）を解析的に計算した。具体的には、低温における有限サイズ効果、準ホール粒子の非零自己エネルギー、および一般的なエッジ分散関係を考慮した。実験的に測定可能なTHCの補正項を導出し、これらは観測可能な実験結果と良好な一致を示す。量子化されたTHCは一般に、エッジ閉じ込めに依存しないトポロジカル不変量と見なされているが、本研究の結果によれば、この量子化は熱力学的極限において任意のエッジ分散関係に対してのみ頑健に保持されることが明らかとなった。さらに、アーベルモードに由来するTHCは、いかなる現実的な実験系においても、有限サイズ効果や不規則な閉じ込めポテンシャルに対して極めて敏感に応答する性質を示す。これに対し、非アーベルモードは摂動下においてもTHCの特徴的なパターンを保持しており、これは非アーベルエニオンの本質的な安定性を示唆するものである。
Axial Hall Effect in Altermagnetic Lieb Lattices
リープ格子交代磁性体において、いわゆる軸性ホール効果、すなわちベリー曲率に起因する異常ホール応答が現れることを予測する。タイトバインディングモデルを構築することにより、軸方向が隠れた位相的自由度であることを明らかにする。
From Glaphene to Glaphynes: A Hybridization of 2D Silica Glass and Graphynes
ハイブリッド二次元材料は、その界面設計によって電子物性を自在に制御できるプラットフォームとして、近年大きな注目を集めている。ごく最近、2次元シリカガラス単層とグラフェンを統合した新規ハイブリッド二次元材料「グラフェーン」の実験的実現が報告された。このグラフェーンに着想を得て、我々は「グラフィネス」と総称する新たな構造クラスを提案した。グラフィネスは、SiO2単層をα型、β型、およびγ型グラフィン上に積層することで形成される構造体である。
Direct observation of nanoscale pinning centers in Ce(Co0.8Cu0.2)5.4 permanent magnets
希土類元素を含む永久磁石は、社会の電化において不可欠な構成要素である。Ce(Co1-xCux)5系永久磁石は、その顕著な保磁力特性で知られるモデル材料であるが、その根本的なメカニズムについては未解明な部分が多い。本研究では、保磁力が約1 Tに達するCe(Co0.8Cu0.2)5.4磁石を対象とし、透過型電子顕微鏡（TEM）および原子プローブトモグラフィー（APT）を用いて解析を行った。その結果、スピノーダル分解によって形成されるナノスケールの細胞状構造が存在することを明らかにした。
Thermal Conductivity Limits of MoS2 and MoSe2: Revisiting High-Order Anharmonic Lattice Dynamics with Machine Learning Potentials
グループVI遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDs）であるMoS₂およびMoSe₂は、特徴的なフォノン特性と電子物性を有する典型的な低次元材料システムとして注目を集めており、ナノエレクトロニクス、光電子デバイス、熱電変換技術などへの応用が期待されている。しかしながら、これらの材料について報告されている格子熱伝導率（κ値）には著しい不一致が見られ、実験値と理論予測値の間には1桁以上の差異が生じている。このような不一致の原因としては、測定手法の不確実性、計算手法のばらつき、および高次非調和過程の取り扱いに関する曖昧性が挙げられる。本研究では、これらの不整合について体系的に検討する。まず第一に、実験結果と理論モデルの結果分布を包括的にマッピングし、次にこれらの不一致の方法論的要因を特定する。この目的のため、第一原理計算、分子動力学シミュレーション、および近年開発された基礎モデルを含む最先端の機械学習力場（MLFFs）の知見を統合的に活用する。
Persistent Interfacial Topological Hall Effect Demonstrating Electrical Readout of Topological Spin Structures in Insulators
従来のトポロジカルホール効果（THE）は導電性磁性体を必要とするため、絶縁性系の研究は実質的に不可能であった。本研究では、界面トポロジカルホール効果（ITHE）を提案する。この効果では、絶縁性磁性体の非共面スピン構造が、磁気近接効果（MPE）を介して隣接する重金属層に転写され、電気的に検出される。Pt/h-LuFeO3二層膜系において、h-LuFeO3は高い磁場環境下でも安定なトポロジカルスピン構造を示す。この構造は、小さなスピンキャント角を有する120°三角スピン格子に起因しており、非自明なトポロジカル特性を持ちながらも磁化は最小限に抑制されている。
Field-Angle Dependence of Phonon Thermal Hall Effect in Na2X2TeO6 (X = Co, Zn)
様々な物質系で観測されるフォノンによる熱ホール効果の物理的機構は、熱キャリアとしての主要な寄与を担っているにもかかわらず、未だ完全には解明されていない。理論的には、物質固有のベリー位相に基づく機構と、外因性不純物による散乱効果に基づく機構の2つが提案されており、これらの違いは熱ホール効果の磁場角度依存性と磁気異方性の磁場角度依存性を比較することで識別可能である。本研究では、反強磁性体Na2Co2TeO6およびその非磁性かつ同構造を有する類似物質Na2Zn2TeO6において、交流電場印加時の熱ホール効果の電場角度依存性を系統的に調査した。
Free mutual information and higher-point OTOCs
本研究では、自由確率論の概念を応用した新たな物理量である「自由相互情報量（Free Mutual Information: FMI）」を、量子カオスの新しい物理的指標として提案する。この量は、ヒルベルト空間上のすべての可能な演算子空間における時間発展演算子の拡散現象を定量化するものであり、自由度の数に対して二重指数関数的に増大するという特徴を有する。
Fate of Topological Dirac Magnons in van der Waals Ferromagnets at Finite Temperature
グラフェン中のディラックフェルミオンに対応するボソン粒子であるディラックマグノンは、磁気絶縁体における対称性保護されたバンド交差現象や量子幾何学的性質を研究するための独自の実験プラットフォームを提供する。さらに、次世代マグノニック技術に向けて、高速かつ低散逸なスピン輸送を実現する可能性を秘めている。しかし、これらの粒子が現実的な有限温度条件下でどの程度安定であるかについては、未だ未解決の問題が残されている。本研究では、ファンデルワールス層状ハニカム構造を有する強磁性体における熱的マグノン-マグノン相互作用について、ギャップレスおよびギャップ付きディラックマグノンの両方を考慮した包括的な微視的理論を構築した。
Magnetic phase transitions driven by quantum geometry
本研究では、ヒルベルト・シュミット量子距離によって特徴付けられるブロッホ波動関数の量子幾何学的性質が、固体状態系における磁気相に及ぼす影響について考察する。この目的のため、我々はランダム位相近似に基づくスピン感受率を、オンサイトクーロン相互作用を考慮して解析する。その結果、スピン感受率は自明な部分（バンド分散のみに依存する成分）と幾何学的部分（量子距離が重要な役割を果たす成分）に分解可能であることを明らかにした。
Comment on ‘High-resolution Measurements of Thermal Conductivity Matrix and Search for Thermal Hall Effect in La2CuO4’
近年、Jiayi Huらの研究グループは、「高分解能」測定法を用いてLa2CuO4において熱ホール効果信号を全く検出できなかったと報告しており、20 Kにおける熱伝導率テンソル成分| κ x y |の上限値を2×10⁻³ Wm⁻¹K⁻¹と定めている。しかし、この報告には二つの重要な点が見逃されているように思われる。第一に、この分解能限界を大幅に下回る振幅の熱ホール信号が、無秩序なペロブスカイト系材料において実際に観測されている。第二に、彼らが測定した試料の縦方向熱伝導率は、熱ホール効果を示すLa2CuO4試料と比較して著しく低い値を示している。我々の研究によれば、SrTiO₃におけるκ x xの適度な低減は、κ x yの急激な減衰と同時進行する現象である。さらに、複数の絶縁体ファミリーにわたって観察される傾向として、κ x yの振幅が材料の無秩序度に対して反相関を示すことが明らかとなった。
熱ホール効果バトルだ
Persistent Fluctuating Superconductivity and Planckian Dissipation in Fe(Te,Se)
新たな超伝導体クラスにおいて観測される複雑さを増す相図は、超伝導現象と多様な量子相、さらには量子臨界ダイナミクスとの間の興味深い相互作用を内包している。しかしながら、これらの天然超流動体は、従来の超流動体と比較して密度が著しく低く、かつ不均一性がはるかに大きいという特徴を示す。このため、超伝導状態は通常、超伝導転移温度よりもはるかに低い温度で凍結されると仮定される変動の影響を受けやすくなる可能性があり、超伝導状態がどの程度完全なコヒーレンス状態を維持しているかという点に疑問を投げかけることになる。本研究では、テラヘルツ分光法を活用することで、多バンド鉄系超伝導体Fe(Te,Se)のトポロジカル組成物において強く変動する超伝導現象を実証する。
Optimally Tensile Strained La3Ni2O7 Films as Candidate High-Temperature Superconductors on Designer Ba1-xSrxO (001) and SrO-SrTiO3 Substrates
最近の実験研究において、SrLaAlO4基板上に形成したLa3Ni2O7由来薄膜では、基板による圧縮応力が印加された条件下で48 Kまでの超伝導転移が観測されている。一方、SrTiO3基板上に形成した同様の薄膜では、引張応力が印加された場合、超伝導状態に到達することはできなかった。本研究では、Ba1-xSrxO（x = 0～1）系の設計基板を提案することにより、フィルム内の応力状態を引張状態から圧縮状態まで連続的に制御可能とし、高Tc超伝導を示すLa3Ni2O7薄膜を実現するための材料プラットフォームの選択肢を大幅に拡大することを提案する。
渋いが重要な仕事だ
Accelerated Discovery of Topological Conductors for Nanoscale Interconnects
超微細化領域における銅配線の比抵抗の急激な増大は、集積回路のさらなる微細化を脅かす重大な課題である。ギャップのない表面状態（フェルミ弧）を有するトポロジカル半金属（TSMs）は、局在化の影響を受けにくい伝導チャネルを提供する。本研究では、相対論的密度汎関数理論の結果を忠実に再現するトポロジカル導体のワニエ・タイトバインディングモデルに基づき、ナノワイヤ内の0K表面状態透過率を定量化するための効率的な計算フレームワークを開発した。
High-Throughput Quantification of Altermagnetic Band Splitting
交代磁性は、スピン軌道結合ではなく対称性の制約によって可能となる、ゼロの正味磁化と運動量依存性のスピン分極を特徴とする、近年確立された新しいタイプの強磁性体クラスである。この特異な性質により、軽元素や地球上に豊富に存在する元素から構成される材料においても、顕著なスピン分裂が観測される。このことは、次世代スピントロニクス応用分野において有望な可能性を示唆している。理論的・実験的な関心が高まっているにもかかわらず、磁気対称性の複雑さと従来の手法の効率性の限界により、交代磁性材料の発見は依然として限定的である。本研究では、MAGNDATAデータベース全体を対象とした包括的なハイスループットスクリーニングを実施し、対称性解析とスピン偏極密度汎関数理論（DFT）計算を統合することで、交代磁性候補物質の同定と特性評価を行った。
Bichromatic Moiré Superlattices for Tunable Quadrupolar Trions and Correlated States
遷移金属ダイカルコゲナイドヘテロ構造におけるモアレ超格子は、多体相互作用を自在に制御するためのプラットフォームを提供する。本研究では、R積層とH積層を組み合わせた不整合モアレ波長を有する非対称なWSe₂/WS₂/WSe₂ヘテロ三層構造において、二色性モアレ超格子の実現に成功した。この構造においては、反対層の正孔に束縛されたフェルミオン四重極モアレ・トリオン（層間励起子が反対層の正孔と結合した状態）が形成され、その双極子モーメントは実質的に消失する。
Sub-tesla on-chip nanomagnetic metamaterial platform for angle-resolved photoemission spectroscopy
量子材料における磁場制御された状態は、その特異な電子的・磁気的特性の中核をなすものである。しかしながら、角度分解光電子分光法（ARPES）によるこれらの状態の運動量分解直接可視化は、光電子の軌道に対する磁場の擾乱効果によってこれまで妨げられてきた。本研究では、原理的には最大1テスラまでの磁場印加が可能な\textit{in-situ}測定手法を提案する。
流石にイノベーションすぎるだろ
A causality-based divide-and-conquer algorithm for nonequilibrium Green's function calculations with quantics tensor trains
本研究では、quantics tensor trainsを用いた非平衡グリーン関数計算のための因果性に基づく分割統治アルゴリズムを提案する。このアルゴリズムは、グリーン関数の因果性特性を活用することで、シミュレーション時間領域を安定的かつ効率的に拡張することが可能である。
Detection of ferroic octupole ordering in d-wave altermagnetic rutile-type compounds
本研究では、X線吸収磁気円二色性（XAS-MCD）およびX線発光磁気円二色性（XES-MCD）が、交代磁性体における秩序パラメータ候補としての強磁性高次多極子を直接検出するための有望な測定手法であると提案する。XES-MCDの和則を多極子表現と関連付けることで、d波交代磁性体候補物質であるルチル型化合物TF₂（T：遷移金属）において、磁気八極子ーメントの期待値が有限値を示すことを明らかにした。
Competing and Intertwined Orders in Boson-Doped Mott Antiferromagnets
近年の極低温原子を用いた量子シミュレータにおける実験的進展に着想を得て、我々は大規模密度行列繰り込み群シミュレーション手法を用いて、正方格子上の実験的に実装可能なボソン型t-t'-Jモデルを詳細に研究した。ドーピング濃度δとホッピング比t'/tを系統的に変化させることで、6種類の異なる量子相を明らかにした。これらの相のうちいくつかは、ボソン系において従来想定されてきた位相コヒーレントな超流動状態（SF）の概念をはるかに超える性質を示している。
Thermal rectification in jointless Pb solid wire
超伝導転移温度近傍の鉛（Pb）に磁場を印加した場合、接合部のないPb線材において熱整流効果が観測される。本研究では、熱伝導率の温度依存性（\k{appa}-T）が磁場方向に依存する特性を利用し、磁場が電流方向（J）と平行な場合と垂直な場合で異なる応答を示すことに着目した。これらの特性を応用することで、接合部を有さない熱ダイオードの作製に成功した。
Violation of Spin Paramagnetic limit in Bi/Ni Bilayer
本研究では、分子線エピタキシー（MBE）法を用いて成長させたBi（膜厚10 nm）/Ni（膜厚1 nm）二層膜において、面内上臨界磁場（Bc2| |）におけるスピン-常磁性限界の違反現象を報告する。
本研究では、スピン揺らぎと関連する可能性がある非従来型の超伝導対形成の潜在的役割について考察する。得られた結果から、2次元極限状態において、NiBi₃は標準的なスピン一重項の枠組みを超えた超伝導状態を実現し得ることが明らかになった。
‐2025/9/16,17‐‐
Particle-hole symmetry in the pseudogap phase of moderately underdoped cuprate high temperature superconductors evidenced from joint density of states analysis
従来の超伝導体において、超流動剛性に関連するエネルギー尺度は、対形成エネルギーに比べてはるかに大きい。このため、超伝導転移温度（Tc）は主に超伝導エネルギーギャップによって決定される。一方、非従来型超伝導体においては、超伝導凝縮体の位相剛性が十分に低い場合、位相の不整合によって超伝導が破壊され得る。さらに、巨視的な超伝導がTcを超えて存在しない場合でも、エネルギーギャップが持続することがある。この現象は、銅酸化物高温超伝導体（HTSC）における擬ギャップ状態（PG状態）の潜在的なメカニズムとして考えられている。本研究では、適度に過少ドープされたBi2Sr2CaCu2O8+δ型HTSC試料について、Tc以下およびTc以上の温度領域における自己相関型角度分解光電子分光法（ARPES）データから導出した結合状態密度（JDOS）の電子エネルギー({\omega})と運動量分離ベクトル（q）依存性を詳細に調査した。
我々は、定数{\omega}のJDOS強度マップのq空間構造およびJDOSピークの分散関係が、Tc以下およびTc以上の両領域において本質的に同一であることを明らかにした。さらに注目すべきは、Tc以上の領域におけるJDOSピークの分散関係が粒子-空孔対称性を示す点である。これらの観測結果は、Tc以下とTc以上におけるエネルギーギャップの性質に類似性が存在することを示唆しており、少なくとも中程度の過少ドープ領域においては、形成済み対形成シナリオがPG状態を説明する上で妥当であることを支持するものである。
まあPGも色々あるからな
evealing superconducting gap in La3Ni2O7-δ by Andreevreflection spectroscopy under high pressure
近年、LaNiO-系化合物において80～Kという比較的高温での圧縮超伝導が発見されたことで、ニッケル酸塩化合物が非従来型高温超伝導体の新たなファミリーとして注目されるようになった。しかしながら、高圧下における超伝導対形成機構を直接的に観測することの難しさから、ニッケル酸塩超伝導体の対称性やギャップ構造については今なお活発な議論が続いている。本研究では、ダイヤモンドアンビルセル内に異なる導通接合構造を作製することにより、20～GPaを超える高圧条件下に置かれたLaNiO-試料の超伝導ギャップ構造に関する微視的情報の取得に成功した。
Direct Observation of d-Wave Superconducting Gap Symmetry in Pressurized La3Ni2O7-delta Single Crystals
最近、圧力安定化されたバルク結晶La3Ni2O7-δにおいて超伝導が発見され、その臨界温度（Tc）が77 Kを超えることが明らかになった。この発見は、銅酸化物系超伝導体を超える高温超伝導研究の新たな領域を切り開くものである。しかしながら、超伝導体の特性を決定づける重要なパラメータである超伝導ギャップの大きさと対称性については、高圧下におけるギャップ測定が極めて困難であるため、依然として未解明のままである。本研究では、真の等方的圧力条件下で実施したその場方向点接触分光法を新たに導入し、加圧状態にあるLa3Ni2O7-δ単結晶における超伝導ギャップの直接マッピングに成功した。
Ginzburg-Landau Formalism in Curved Spacetime
傾斜ディラックコーン材料に関する最近の研究により、驚くべき特性が明らかとなった。すなわち、これらの材料においては、垂直電場を印加することで時空の計量特性を変化させることが可能である。この現象はフェルミ速度近傍で観測され、光速よりも著しく低い速度で生じる。この特性に基づき、我々は傾斜ディラックコーン材料に対するBCS理論の微視的ハミルトニアンから、ギンツブルグ-ランダウ作用を導出する。
Low-energy spin waves as potential driving force for superconductivity in electron-doped cuprates
非従来型超伝導体の技術的可能性を最大限に活用するためには、超伝導発現機構に関するより深い理解が不可欠である。現在最も高性能な超伝導体である銅酸化物系超伝導体においては、超伝導現象と磁性が密接に関連しているものの、その詳細なメカニズムは依然として解明されていない。この磁性と超伝導の関係性を明らかにするため、本研究では電子ドープ型銅酸化物Nd1.85Ce0.15CuO(4-δ)（NCCO）に着目する。NCCOは合成時には反強磁性基底状態を示し、還元性アニール処理を施すことで初めて超伝導状態へと転移する。
Mixed Triplet-Singlet Order Parameter in Decoupled Superconducting 1H Monolayers of Transition-Metal Dichalcogenides
本研究では、SnS層と1H-TaS₂層が交互に積層したヘテロ構造材料であるミスマッチ化合物（SnS）₁₁₅（TaS₂）に着目した。輸送特性測定、光電子分光法、および走査型トンネル分光法を用いて解析を行った結果、SnS層がTaS₂を電子的に孤立した1Hシート状に効果的に分離していることが明らかとなった。I
Higher-Form Anomalies on Lattices
テンソル積ヒルベルト空間における高次形式対称性は常に創発的な性質を示す。すなわち、ガウスの法則が低エネルギー領域でエネルギー的に強制される場合にのみ、対称性生成子が真に位相的性質を獲得する。本論文では、テンソル積ヒルベルト空間を基盤とする格子モデルにおいて、高次形式対称性の't Hooft異常を定義するための一般的な手法を提案する。I
Neural-Quantum-States Impurity Solver for Quantum Embedding Problems
ニューラル量子状態（NQS）は、スケーラビリティと柔軟性を特徴とする第二量子化ハミルトニアンを解く有望な手法として注目されている。本研究では、量子埋め込み手法向けに設計されたNQS型不純物ソルバーを、特にゴースト・グッツウィルガー近似（gGA）の枠組みにおいて開発・評価する。本手法では、任意に接続された不純物軌道を表現可能なグラフ変換器ベースのNQSフレームワークを提案し、さらに量子埋め込みループ全体を通じて反復更新を安定化させるための誤差制御機構を開発した。
Quintuplet condensation in the skyrmionic insulator Cu2OSeO3 at ultrahigh magnetic fields
本研究では、スキルミオン格子相と線形磁気電気効果を示す最初のモット絶縁体であるキラルヘリマグネティック物質Cu2OSeO3において、超強磁場領域におけるファラデー回転測定結果を報告する。180 Tから300 Tの磁場範囲において、マグノンのボース・アインシュタイン凝縮（BEC）の明確な兆候が観測された。この現象は、傾いたXYフェリ磁性体として記述可能である。
Dispersion of collective modes in spinful fractional quantum Hall states on the sphere
集合モードは、分数量子ホール（FQH）流体の動的特性を捉える概念である。活性自由度の種類に応じて、FQH状態においては様々なタイプの集合モードが発現し得る。本研究では、Jain充填系列における最低ランダウ準位（LLL）に存在するスピン自由度を持つFQH状態を対象とし、球面幾何学的配置におけるこれらの状態のスピン反転モードおよびスピン保存モードのクーロン分散関係を理論的に計算した。
Engineering strong correlations in a perfectly aligned dual moiré system
ボソンが格子内で強く相互作用するとき、エキゾチックな集団現象が出現する[1, 2, 3, 4]。しかし、このような現象を探求するための堅牢で制御可能な固体状態プラットフォームの構築は、これまで困難を極めてきた[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]。2つのクーロン結合したモアレ格子から構成される二重モアレ系は、電気的制御が可能な強相関双極子エキシトン（複合ボソン）の研究において有望な系を提供する[12]。これまで、この系の実現は、2つのモアレパターンの相対的なずれと非整合性によって妨げられてきた[13]。本研究では、電場誘起モアレポテンシャルを生成するとともに、MoSe2単層膜とWSe2単層膜を分離するために、ねじれた六方晶窒化ホウ素（hBN）二層膜を利用する手法により、完全な並進・回転整合性を有する二重モアレ系の実現に成功したことを報告する。
GPU-Accelerated MATLAB Software for Atom-Ion Dynamics
本研究では、GPUアクセラレーションを活用してトラップされたイオンと低密度原子雲との相互作用をシミュレートするMATLABスクリプトを提案する。このスクリプト（atomiongpu.m）は、初期位置が離れた状態から開始するトラップイオンと原子の軌道に関するMDシミュレーションを大規模に並列化することが可能である。
Coupled Infrared Imaging and Multiphysics Modeling to Predict Three-Dimensional Thermal Characteristics during Selective Laser Melting
付加製造（AM）プロセスにおけるレーザー加熱は、極めて急速で一時的な熱条件を引き起こし、これが生成部品の微細組織の進化と機械的特性に重大な影響を及ぼす。しかしながら、これらの条件を十分な時空間分解能で正確に再現することは、依然として解決すべき重要な課題である。本研究では、MAR-M247材料の選択的レーザー溶融プロセスにおいて、高速赤外線イメージング技術と過渡的な3次元マルチフィジックスシミュレーションを統合した独自の手法を提案する。この手法により、溶融池の動的な内部温度分布を再構築することが可能となる。
Over One Order of Magnitude Enhancement in Hole Mobility of 2D III-V Semiconductors through Valence Band Edge Shift
二次元（2D）半導体は、超微細化エレクトロニクス時代におけるムーアの法則の持続可能性において極めて大きな可能性を有している。しかしながら、そのスケーラブルな応用は、正孔移動度の低さによって深刻な制約を受けている。本研究では、III-V族半導体のプロトタイプとして2D-GaAsを対象とし、量子非調和性（QA）が正孔輸送に及ぼす影響を、機械学習ポテンシャルによる支援を受けた確率的自己無撞着調和近似法を用いて調査した。その結果、QA効果を考慮すると、2D-GaAsの室温における正孔移動度は44%低下することが明らかとなった。この現象は、面外音響分極に起因する電子-フォノン散乱の増大に起因するものであることが示された。正孔移動度を室温で1600%向上させるため、価電子帯端シフト（VBES）戦略が提案された。この効果は、1%の二軸圧縮ひずみを導入することで実現可能である。平坦な正孔ポケット内に存在していた本来のバンド間電子-フォノン散乱チャネルが完全にフィルタリングされることにより、電子-フォノン散乱率が劇的に低減される。VBES戦略は、他の2D III-V半導体にも適用可能であり、これらの材料における正孔移動度の向上を促進することが期待される。
Atomic-scale phase-field modeling with universal machine learning potentials
原子スケールの相場モデリングでは、原子振動の確率密度分布をガウス分布として定式化し、変分ガウス理論と原子間ポテンシャルを用いて自由エネルギー汎関数を導出する。この枠組みにより、自由エネルギーをガウス関数ごとに分解することが可能となり、原子レベルの分解能で局所的な熱力学状態を記述できる。しかしながら、既存の定式化では古典的な原子間ペアポテンシャルに限定されており、適用可能な材料が特定のものに限定される上、定量的な精度にも限界があった。本研究では、原子スケール相場手法を拡張し、普遍的な機械学習ベースの原子間ポテンシャルを組み込むことで、自由エネルギー汎関数を多体システムに一般化する。
Recent Advancements in the Development of Two-dimensional Transition Metal Dichalcogenides (TMDs) and their potential application
本論文では、原子層レベルの極薄二次元遷移金属ダイカルコゲナイド（2D TMDs）における最新の技術的進展と、ナノエレクトロニクス、フォトニクス、センシング、エネルギー貯蔵、光電子デバイスなど多岐にわたる分野におけるその潜在的応用可能性について詳細に検討する。
Liquid Helium Cryogenic TEM below 1 Å
次世代型極低温透過型電子顕微鏡（TEM）は、超低温試料温度（90 K未満）において高分解能イメージングを実現し、長時間にわたる試料保持を可能にすることを目的としている。低温環境下では、有機試料の原子スケール特性評価が可能となり、電子線および照射線量に対する耐性が向上する。さらに、量子材料においては新たな電子相の観測が可能となる。現在のサイドエントリー方式液体ヘリウム冷却ステージでは、現代のTEMに求められるサブオングストロームレベルの情報伝達を支えるための機械的・熱的安定性が不足している。本研究では、試料温度を約20 Kまで低下させた状態で、サブオングストローム分解能の原子イメージングが可能なサイドエントリーステージを備えたTEMシステムを実証した。このシステムは、ステージドリフトが極めて少なく、安定した試料保持時間を実現している。
Leveraging Machine Learning Force Fields (MLFFs) to Simulate Large Atomistic Systems for Fidelity Improvement of Superconducting Qubits and Sensors
原子レベルのモデリングを用いた材料工学は、量子ビットや量子センサーの開発において不可欠な技術である。しかしながら、従来の密度汎関数理論（DFT）では、超伝導現象の本質的な側面や表面状態など、関連する物理現象の全体像を十分に捉えきれないという課題がある。さらに、量子コンピューティング応用において重要な熱物性値の計算に必要なシステム規模のシミュレーションに関しても、解決すべき重大な課題が残されている。QuantumATKツールは、LCAO基底関数に基づくDFT手法と非平衡グリーン関数理論を統合することで、超伝導体と絶縁体の界面特性や、トポロジカル絶縁体の表面状態を正確に計算することが可能である。
QDFlow: A Python package for physics simulations of quantum dot devices
機械学習（ML）技術の近年の進展は、量子ドット（QD）デバイスのキャリブレーションと動作制御の進歩を加速させている。しかしながら、現在のML手法の多くは、訓練・ベンチマーク・検証プロセスにおいて、大規模で高品質なラベル付きデータセットへのアクセスを前提としており、これらのラベルはデータ中の重要な特徴量を捉えている。このようなデータセットを実験的に取得することは、データの入手可能性が限られていることや、ラベル付け作業が極めて手間のかかる作業であることから、大きな課題となっている。QDFlowは、多量子ドットアレイ向けのオープンソース物理シミュレータであり、実際の測定データと同等の現実的な合成データを生成するとともに、真の値を持つラベルを付与する機能を備えている。
The Key Physics of Ice Premelting
氷表面を覆っていると考えられる無秩序な準液体状の水層については、その発生温度、厚さ、あるいはバルク液体水との実際の関係性など、多くの問題が1世紀以上にわたって未解決の論争点となってきた。本総説論文では、適切な理論枠組みに基づき、最新のコンピュータシミュレーション結果と実験データを詳細に考察する。
Quantum Otto heat engine and quantum Mpemba effect in quasiperiodic systems
本論文では、非対角成分と対角成分の両方に変調を施した準周期系について考察する。逆参加率および波動パケットの重心位置を解析することにより、平衡状態および非平衡定常状態における脱局在-局在相図をそれぞれ導出した。さらに、散逸作用下における系の初期状態の安定性、および散逸駆動による脱局在-局在転移現象（あるいはその逆過程）について詳細に議論する。動的進化の挙動から、この散逸変調系において量子Mpemba効果が存在することを示唆する明確な証拠が得られた。
Absence of detectable spin and orbital pumping from Ni to Nb by out-of-plane ferromagnetic resonance
励起された強磁性体は、スピン角運動量を輸送することが可能であり、場合によっては軌道角運動量も輸送する。元素系強磁性体の中でも、Niはスピン輸送と比較して顕著な軌道輸送を示すことが提案されている。本研究では、Niによる軌道輸送の特徴を明らかにするため、Niを含まないヘテロ構造体（FeV/Nb）とNiを含むヘテロ構造体（FeV-Ni/Nb）における面外強磁性共鳴特性を比較した。FeV/Nb系では、Nbシンク層の厚さが増大するにつれてギルバート減衰率が明確に増加することが観測され、これはFeVからNbへのスピン輸送に起因すると考えられる。驚くべきことに、FeV-Ni/Nb系ではこのような減衰率の増加は認められず、NiからNbへのスピン輸送あるいは軌道輸送が実質的に存在しないことが明らかとなった。本研究成果は、Ni系ヘテロ構造体における角運動量伝達機構に新たな知見を与えるものであり、一部の強力な軌道電子工学的効果の解釈についてはさらなる検討が必要であることを示唆している。
ヘテロ対象で結果かわるのか
Direct Observation of the Lindhard Continuum using Resonant Inelastic X-ray Scattering
量子物質の励起状態を理解することは、その微視的構成要素がどのように相互作用するかを解明する上で不可欠である。その中でも粒子-空孔励起は特に重要なクラスを形成しており、これらは遮蔽効果・散逸過程・輸送現象といった基礎的プロセスを支配している。金属系においては、電子-空孔励起の連続スペクトルはリンドハル関数によって記述される。この概念はフェルミ液体理論の中核をなすものであるにもかかわらず、対応するリンドハル連続スペクトルは実験的には未だ観測されていなかった。本研究では、弱相関金属MgBにおいて超軟X線共鳴非弾性散乱（RIXS）法を用いることで、この連続スペクトルを直接観測することに成功した。フェルミ速度に匹敵する速度で線形分散する励起状態を明らかにするとともに、非相互作用系における電荷感受率のシミュレーション結果と定量的に一致する結果を得た。
フェルミ液体で観測されてない概念まだあったのか
Evidence for the Meissner effect in the nickelate superconductor La3Ni2O7-delta single crystal using diamond quantum sensors
ダイヤモンド中の窒素-空孔（NV）センターを用いた量子センシング技術は、欠陥を有する微小試料という極限環境下における磁気特性の精密測定を可能にする。近年の研究では、圧力印加下においてLa3Ni2O7-δ相で超伝導が観測されており、80K付近でゼロ抵抗状態が確認されている。ただし、超伝導体積分率が低いことや高圧環境下での磁気測定技術に制約があることから、マイスナー効果の存在については議論が続いている。本研究では、ダイヤモンド量子センサーと4探針法検出システムを併用することで、同一のLa3Ni2O7-δ単結晶試料においてゼロ抵抗状態とマイスナー効果の両方を同時に観測することに成功した。
変化が渋い
超伝導体-常伝導体-超伝導体（SC-N-SC）型弱結合構造は、クーパー対のトンネル効果を可能にし、現代の超伝導量子ビットにおいてジョセフソン接合（JJ）として機能する。従来のJJは垂直積層構造のAl-AlOx-Al三層膜に依存しており、製造が困難である上、環境要因の影響を受けやすいという課題がある。本研究では、トポロジカル超伝導体候補材料であるFeTe0.75Se0.25/Bi2Te3（FTS/BT）薄膜に対し、Si++集束イオンビーム（FIB）を用いて幅約100 nmのチャネルを「ナノ彫刻」する手法により、新たな面内配置型代替構造を実証した。系統的な照射実験の結果、ビームエネルギーを保持したままイオン照射量を増加させると、臨界温度（Tc）と臨界電流（Ic）の両方が段階的に抑制されることが明らかとなった。これは、フラウンホーファー回折パターンが観測されない場合であっても、制御可能な弱結合構造が形成されたことを確証するものである。ケルビンプローブフォース顕微鏡、原子間力顕微鏡、および走査型電子顕微鏡による観察結果は、照射領域における構造的・電子的特性の明確な変化を裏付けている。
Observation of Anomalous Thermal Hall Effect in a Kagome Superconductor
超伝導体における時間反転対称性の破れ（TRSの破れ）は、クーパー対が持つ有限の角運動量によって自発的な磁化を誘起するだけでなく、異常熱ホール効果（ATHE）も引き起こすことが知られている。しかしながら、このATHEの検出は極めて困難な課題であった。本研究では、カゴメ格子超伝導体CsV3Sb5において、ゼロ磁場下で超伝導転移温度以下に出現するATHEの観測に成功したことを報告する。
Finite-Size Spectral Signatures of Order by Quantum Disorder: A Perspective from Anderson's Tower of States
サブエクスパンシブな数の古典的基底状態を有する強磁性的に乱れた系において、量子ゼロ点振動は特異的な長距離秩序状態を選択することが可能であり、これは「量子的無秩序による秩序形成」（ObQD）として知られる著名な現象である。特に強磁性的に乱れたスピン-1/2系においては、ObQDを客観的に検出可能な無バイアスな数値手法が不可欠である。本研究では、自発的対称性の破れに関連するアンダーソン状態塔と類似した解析手法を用いることで、厳密対角化（ED）計算からObQDを同定可能であることを示す。
Realization of large magnetocaloric effect in the Kagome antiferromagnet Gd3BWO9 for Sub-Kelvin cryogenic refrigeration
希土類元素（RE）系のフラストレーション磁性体は、サブケルビン温度領域における磁気冷凍材料として優れた特性を有することから、大きな注目を集めている。しかしながら、体積冷却能力が大きく、かつ1ケルビン以下の極低温領域で作動可能なシステムの実験的同定は依然として困難な課題である。本研究では、極低温領域における磁性と熱力学的特性の詳細な解析を通じて、TN~1.0 Kを示すフラストレーション型カゴメ反強磁性体Gd3BWO9において、サブケルビン温度域で実現される顕著な磁気熱量効果（MCE）を明らかにした。
Electro-nuclear quantum phase transition in TmVO4
超微細相互作用は核自由度と電子自由度を結びつける。本研究では、単結晶TmVO₄中のTmイオンにおける超微細結合が、電子強四重極秩序状態およびそれに関連する磁場制御型量子相転移に及ぼす影響を系統的に調査した。超微細エネルギースケール以下の温度領域では、核磁気モーメントが電子秩序の臨界磁場を低下させるため、結果として強四重極秩序領域を画定する相境界が劇的に湾曲する現象が観測される。この振る舞いは、単一イオンの半古典平均場モデルによって良好に説明される。さらに、有効ハミルトニアンの解析からは、4電子を介した自発的な核磁気秩序の出現が予測される。この現象は、原理的には直交する反対称歪みを印加した場合においても持続すると考えられ、これにより新たな電気-核四臨界点の存在が提案される。
Ultrafast cooperative electronic, structural, and magnetic switching in an altermagnet
反強磁性秩序をフェムト秒レーザーによって制御することは、テラヘルツ周波数帯で動作する次世代メモリおよび論理デバイスの基盤技術となる。従来とは異なるスピン群対称性を有する反強磁性体「交代磁性体」の出現は、この分野に新たな可能性をもたらしている。本研究では、非従来型のスピン群対称性を示すアルターマグネットα-MnTeにおいて、超高速レーザー誘起スイッチング現象を実証した。この現象は、電荷・格子・スピンの各自由度が協調的に連動するダイナミクスを制御するものである。
Terahertz electrodynamics in a zero-field Wigner crystal
清浄な二次元（2D）系において、電子間のクーロン反発力が運動エネルギーを上回る場合、電子は自発的に規則正しい格子構造――ウィグナー結晶――を形成することが理論的に予測されている。磁場がゼロの条件下におけるウィグナー結晶の理解は、物理学における長年の重要な研究課題である。これはその本質的な簡潔さに加え、密度駆動型の金属-絶縁体転移との関連性が示唆されているためである。これまでに、このような結晶構造の存在を示す証拠は様々な研究プラットフォームで報告されてきた。しかしながら、電場動力学を特徴づける重要な観測量であるゼロ磁場下ウィグナー結晶の交流伝導度は、これまで一度も測定されたことがない。本研究では、六方晶窒化ホウ素で封止された単層MoSe2を静電ゲート制御する超高感度オンチップテラヘルツ分光法を開発し、この系における交流伝導度の測定に成功した。
Correlated interlayer quantum Hall state in alternating twisted trilayer graphene
三層グラフェンは、その積層順序とねじれ幾何学的配置を制御することで、電子構造を体系的に制御することが可能であり、相関状態を研究するための多機能なプラットフォームを提供する。本研究では、約5度のねじれ角を有する交互ねじれ三層グラフェンにおける磁気輸送特性について報告する。得られたデータから、層依存的なポテンシャルシフトを導入することで説明可能な電子-正孔非対称性が明らかとなった。
Electron Hydrodynamics in Graphene : Experimental and Theoretical Status
本研究では、グラフェンにおける電子流体力学を包括的にレビューし、実験的観測事実と理論的進展の双方を明らかにする。特に、負の近接抵抗、ポワズイユ流、およびヴィーデマン・フランツ則（WF則）の顕著な違反といった主要な実験的特徴について詳細に検討し、特にローレンツ比の測定結果に重点を置いて考察する。
Observation of quantum-field-theory dynamics on a spin-phonon quantum computer
自然界における量子場理論の非平衡ダイナミクスを古典計算手法でシミュレートすることは困難であるが、量子コンピュータにとっては有望な応用分野である。しかしながら、相互作用するボゾン場のシミュレーションには、量子ビットへの符号化において高いオーバーヘッドが生じるという課題がある。さらに、量子ビットへのマッピング過程では、ボゾンの無限次元ヒルベルト空間を必然的に切り詰めなければならず、この切り詰め誤差はエネルギーと時間の増加に伴って増大する。量子ビットを基盤とし、能動的なボゾンレジスタを備え、さらに量子ビット・ボゾン・混合量子ビット-ボゾンゲートを備えた量子コンピュータは、ボゾン系理論のシミュレーションにおいてより強力なプラットフォームを提供する。本研究では、この能力を実験的に実証するため、ハイブリッド型アナログ-デジタル方式のトラップイオン量子コンピュータを用いた。本システムでは、量子ビットをイオンの内部状態に、ボゾンをイオンの運動状態にそれぞれ符号化している。
Topology-Driven Vibrations in a Chiral Polar Vortex Lattice
磁気双極子あるいは電気双極子の配列が実空間におけるトポロジカル構造を形成する機構は、量子力学的性質に起因する創発物性を発現しやすいことから、材料研究の最前線に位置する重要なテーマである。原子格子の振動（フォノン）は、強誘電体に基づく長距離双極子テクスチャの形成において重要な役割を果たすことが多く、創発的な相の物性に多大な影響を及ぼす。本研究では、ナノメートルレベルの空間分解能とmeV単位の分光精度を有する単色化・運動量分解型電子エネルギー損失分光法（qEELS）を用いることで、PbTiO3結晶中の極性渦格子が材料の振動スペクトルを空間的に変調し、そのパターンがトポロジカル構造の上位対称性を直接反映することを実証した。
Intrinsic Quantum Clusters in Kagome Weyl Semimetal Co3Sn2S2
不純物および本質的な点欠陥は、スピン・電荷・トポロジカル自由度に極めて大きな影響を及ぼすため、量子材料における量子状態を制御する上で極めて重要なパラメータとなる。強いスピン-軌道結合、固有の強磁性、および相関電子からなるカゴメ格子構造を有する磁気ワイル半金属Co3Sn2S2は、不純物励起状態を研究するための理想的なプラットフォームを提供する。しかしながら、この物質の量子状態形成における本質的不純物の役割については、これまで明らかにされていなかった。本研究では、走査トンネル顕微鏡/分光法および非接触原子間力顕微鏡と、走査透過電子顕微鏡/電子エネルギー損失分光法を併用することで、Co3Sn2S2表面上に形成される本質的量子クラスター――電子状態や秩序パラメータを再形成可能な調整可能な量子摂動として機能する局所的な本質的点欠陥――を明らかにすることに成功した。
A new skyrmion topological transition driven by higher-order exchange interactions in Janus MnSeTe
二次元（2D）ファンデルワールス磁性体は、スカイルミオン技術を単層限界まで高度化しつつ、高い制御性を実現する有望なプラットフォームを提供する。一般に、ジアロジンスキー・モリヤ相互作用（DMI）はスカイルミオン形成において中心的な役割を果たすと考えられているが、2D材料系におけるスカイルミオンの安定性・崩壊現象およびトポロジカル転移機構についてはほとんど未解明のままである。特に、高次交換相互作用（HOI）がこれらの現象に及ぼす影響については未解明の部分が多い。本研究では、第一原理計算と原子レベルのスピンシミュレーション手法を用いて、単層MnSeTeにおいてHOIによって誘起される新たなトポロジカル転移現象を報告する。この現象を我々は「フェリ磁性転移」と命名した。驚くべきことに、サドル点近傍ではDMIの支配的な影響により、スカイルミオンの安定性と崩壊現象はHOIの影響をほとんど受けない一方で、ブロッホ点は強く改変され、これがこの新規転移現象を引き起こすことが判明した。この機構は、従来知られている放射状転移やキメラ転移とは根本的に異なるものである。
スカイルミオン
MatQnA: A Benchmark Dataset for Multi-modal Large Language Models in Materials Characterization and Analysis
近年、大規模言語モデル（LLM）はプログラミングや文章作成といった汎用領域において顕著な進展を遂げており、様々な科学研究分野においても高い潜在能力を示しています。しかしながら、材料特性評価・分析という高度に専門化された分野におけるAIモデルの能力については、未だ体系的かつ十分な検証がなされていないのが現状です。この課題に対処するため、本研究では材料特性評価技術に特化した初のマルチモーダルベンチマークデータセット「MatQnA」を提案する。MatQnAには、X線光電子分光法（XPS）、X線回折法（XRD）、走査型電子顕微鏡法（SEM）、透過型電子顕微鏡法（TEM）など、10種類の主要な特性評価手法が含まれている。本研究では、LLMと人間による検証を組み合わせたハイブリッド手法を採用し、多肢選択問題と主観的問題の両方を統合した高品質な質問-回答ペアを構築した。
High-resolution electric field imaging based on intermittent-contact mode scanning NV center electrometry
窒素空孔（NV）中心を用いた電気計測法によるスキャン測定の結果、ナノスケール領域における電場の定量的量子イメージングが可能であることが示された。しかしながら、静電遮蔽効果を克服するためのグラジオメトリ法を適用した場合、平均化効果やセンサーと試料間の近接配置といった要因により、ナノスケールの空間分解能を実現することは依然として技術的課題となっている。本研究では、約10 nmという従来よりも高い空間分解能を達成する走査型NV中心測定プロトコルを提案する。
All that structure matches does not glitter
材料科学分野、特に無機結晶を対象とした生成モデルは、新規化合物や構造体の理論的予測を革新する可能性を秘めている。この分野の発展には、モデルの性能を客観的に評価可能な堅牢なベンチマークと、情報量に富んだ最小限のデータセットが不可欠である。本論文では、結晶構造予測タスクにおいて報告されている一般的なデータセットと評価指標を批判的に検証する。具体的には、材料の化学組成が与えられた場合に最も可能性の高い構造を生成するという課題に焦点を当て、以下の3つの重要な課題を指摘する。第一に、材料データセットには固有の結晶構造が含まれるべきである。例えば、広く利用されている炭素-24データセットでは、実際に固有構造が40%しか含まれていないことを明らかにした。第二に、組成の異なる多形が多数存在する場合には、データセットを無作為に分割すべきではない。この問題は、ペロブスカイト構造を持つperov-5データセットにおいて特に顕著であることが確認された。第三に、ベンチマーク指標は無批判に使用すると誤解を招く可能性がある。例えば、同一の構成要素が示す構造的多様性を考慮せずに一致率指標のみを報告するような場合である。これらの見過ごされがちな課題に対処するため、我々は複数の解決策を提案する。炭素-24データセットについては、重複を除去したバージョン、重複を削除した上で原子数ごとに分割したバージョン、および同一構造でありながら異なる単位胞を持つ構造のみを含む2つの改良版を提供する。さらに、perov-5データセットに対しては、各分割サブセット内で多形が適切にグループ化されるように新たな分割方法を提案する。これにより、モデル性能評価のためのより合理的な基準を確立する。最後に、既存の一致率指標が抱える問題点を是正可能な新たなモデル評価指標として、METReとcRMSEを提案する。
Localizing Individual Exciton on a Quantum Hall Antidot
量子ホール系においては、相関電子物理学の現象を示す準粒子や、非自明な量子統計性を示す準粒子が観測される。相互作用効果の典型例である励起子相は、近年特に二層量子ホール系において大きな注目を集めている。この系では、空間的に分離した電子と正孔がクーロン相互作用を介してボソン凝縮体を形成する。本研究では、空間的に分離した2つのエッジチャネルを有する量子ホール反ドット構造という手法を採用し、新たなタイプの量子ホール準粒子励起子を実証した。この励起子は、層内トンネル効果とクーロン相互作用によって結合した電子と正孔が、それぞれ対応するエッジ上に形成する量子コヒーレントな束縛状態として特徴付けられる。
Direct imaging reveals electromechanical ionic memory in 2D nanochannels
ナノ流体メモリスティブデバイスは、イオンを利用した脳型情報処理を実現する可能性を秘めているが、その微視的メカニズムについては未だ議論が続いている。これまで、イオンメモリ効果はイオン種特異的な相互作用、動的濡れ現象、化学反応、あるいは機械的変形などに起因するとされてきたが、直接的な証拠が欠如している場合がほとんどであった。本研究では、オペランド干渉イメージング技術と電気泳動測定法を組み合わせることで、2次元ナノチャネルの閉じ込め壁が電圧印加によって生じる気泡形成（ブリスター現象）を直接可視化することに成功した。この現象が、メモリスティブヒステリシスの主要な発生源であることを明らかにした。さらに、このブリスター現象には2つの異なるクラスが存在することを同定した：1つは表面電荷に作用する静電力によって駆動される一方向性のもの、もう1つは濃度分極に起因する浸透圧圧力によって生じる双方向性のものである。
Automated training of neural-network interatomic potentials
ニューラルネットワーク原子間ポテンシャル（NNIP）は、計算コストの低減とスケーラビリティの向上を実現しつつ、ほぼab initioレベルの精度で分子動力学シミュレーションを可能にすることで、原子レベルのシミュレーション分野に革命をもたらした。これらの進展にもかかわらず、NNIPの構築は依然として複雑な作業であり、機械学習と電子状態計算の両方に関する専門的な知識が必要とされる。本研究では、高精度なNNIPを効率的に作成するための自動化されたオープンソースかつユーザーフレンドリーなワークフローを提案する。本手法では、密度汎関数理論、データ拡張戦略、および古典分子動力学シミュレーションを統合することで、ポテンシャルエネルギー面を体系的に探索する手法を確立した。
‐2025/9/15‐‐
Dimensionality reduction of optically generated vortex strings in a charge density wave
相転移現象において、トポロジカル欠陥、渦糸、ドメイン壁といったメソスケール構造が平衡状態への経路を制御し、それが多くの能動デバイスの機能特性を決定している。フェムト秒レーザー励起によって駆動される光誘起相転移の場合、光学励起の時間的特性（パルス持続時間）と空間的特性（浸透深度）が、制御可能性と独自のトポロジーを有する構造形成の新たな可能性を提供する。CDW系物質Pd挿入型ErTe3を対象に時間分解光学ポンプ・X線プローブ実験を実施した結果、急冷後に形成されるメソスケールのトポロジカル特徴量（渦糸）のナノスケールダイナミクスを観測することができた。これらの特徴量は、バルク系から予測されるトポロジカル欠陥とは異なる見かけの次元性を示している。
MatSKRAFT: A framework for large-scale materials knowledge extraction from scientific tables
科学的進歩においては、膨大な文献に分散する知識を統合することがますます重要になっているが、実験データの大半は半構造化形式で保存されており、体系的な抽出と分析が困難である。本研究では、材料科学分野の知識を表形式データから自動的に抽出・統合する計算フレームワーク「Matskraft」を提案する。本手法では、表データをグラフベースの表現形式に変換し、制約駆動型GNN（グラフニューラルネットワーク）によって処理する。このアーキテクチャでは、科学的原理が直接モデルの構造に反映される。Matskraftは最先端の大規模言語モデルを大幅に上回る性能を示し、物性値抽出ではF1スコア88.68、組成抽出では71.35を達成するとともに、これらのモデルと比較して19～496倍の高速処理を実現した（それぞれ最も処理速度の遅いモデルと最速モデルとの比較）。比較的控えめなハードウェア要件でこれらの性能を達成している。47,000件以上の研究論文に含まれる約69,000の表データに適用した結果、535,000件以上のエントリを含む包括的なデータベースを構築した。このデータベースには104,000件の組成データが含まれており、主要な既存データベースの範囲を超える新たな知見を提供しているが、現時点では人手による検証が完了していない。
Anomalous Electrical Transport in SnSe2 Nanosheets: Role of Thickness and Surface Defect States
本研究では、バルク単結晶から機械的剥離法によって作製した二次元SnSeナノシートの電気伝導特性に対する膜厚の影響を詳細に検討した。二次元系において一般的に観察される傾向とは対照的に、膜厚が減少するにつれて半導体的な抵抗率から金属的な抵抗率へと変化する特異な挙動が認められた。
Quantum Langevin Dynamics
従来の研究では、系と環境との相互作用を考慮した開放量子系のシミュレーションが行われてきた。この問題に対処する主な手法として、リウヴィル・フォン・ノイマン形式における密度行列の使用、あるいはリンドブラッド方程式のマルコフ近似版を適用する方法が挙げられる。別のアプローチとして、系に確率的な外力を加える確率論的手法も存在する。確率論的手法の利点は、密度行列を用いた手法と比較して、より少ない計算時間とメモリで系のダイナミクスを解析できる点にある。本研究では、確率的波動関数アプローチにも対応可能な確率論的手法の開発を目的とする。
OpenCSP: A Deep Learning Framework for Crystal Structure Prediction from Ambient to High Pressure
高圧下における結晶構造予測（CSP）は、凝縮系物理学、惑星科学、および材料発見分野における重要な進展を支える基盤技術である。しかしながら、現在利用可能な大規模な原子レベルモデルの大半は、近平衡状態かつ大気圧近傍のデータセットで訓練されているため、数十～数百ギガパスカル領域における応力予測精度が低下し、圧力安定化された化学組成や高密度配位モチーフの網羅的なカバー範囲も限定的となっている。本研究では、大気圧条件から高圧条件までをカバーするCSPタスク向けの機械学習フレームワーク「OpenCSP」を提案する。このフレームワークは、圧力分解データセットをオープンソースとして公開するとともに、エネルギー・力・応力予測の精度向上を目的として共同最適化された一連の公開原子レベルモデルから構成されている。
Novel 3D Pentagraphene Allotropes: Stability, Electronic, Mechanical, and Optical Properties
炭素系材料は、その卓越した構造多様性と広範な応用可能性から、近年大きな注目を集めている。特に最近、新たな二次元炭素同素体であるペンタグラフェン（PG）が提案された。本研究では、二次元PG層に二軸応力を印加し、さらに制御された圧縮を施すことで、3つの新規三次元（3D）PG同素体、すなわち3D-PG-α、-β、および-γを理論的に提案した。
What do the fundamental constants of physics tell us about life?
1970年代、著名な物理学者ヴィクター・ワイスコフは、物理学の基本定数を用いて物質の性質を定性的に説明する研究プログラムを提唱したことで知られている。しかし、ワイスコフの分析において顕著に欠落していた物質の種類が一つある。それは「生命」である。本研究では、ワイスコフの手法を踏襲しつつ、物理学の基本定数を用いて生物システムの特性を理解するための理論的枠組みを構築する。
Experimental validation of electron correlation models in warm dense matter
本研究では、欧州XFELのHED-HiBEF装置において、DiPOLE-100Xレーザー駆動システムを用いて、密度3.75～4.5 g/cm³、温度約0.6 eVの条件下で衝撃圧縮したアルミニウムのX線トムソン散乱測定を実施した。運動量伝達量k = 0.99～2.57 Å⁻¹にわたるプラズモン分散特性を高い統計的精度で測定することにより、極限条件下における電子ダイナミクスに関する複数の理論モデルを直接的に検証した。
Resolving the Bulk-Boundary Correspondence Paradox on Low-Symmetry Surfaces of Weyl Semimetals
トポロジカル半金属の低対称性表面は、従来の結晶面では観測できない境界現象へのアクセスを可能にする。しかしながら、実験的困難性やバルク周期性と表面周期性を整合させる一般的な理論的枠組みが未確立であることから、系統的な研究は依然として少ない。本研究では、ワイル半金属NdAlSiの（103）表面について、角度分解光電子分光法と密度汎関数理論を用いて詳細な調査を行った。（103）表面は、バルク-表面対応関係に対して一見矛盾する性質を示す低対称性表面の典型例である。
Impact of Disorder on the Superconducting Properties and BCS-BEC Crossover in FeSe Single Crystals
本研究では、異なる量の不純物を含む5種類のFeSe単結晶について、結晶構造、輸送特性、および比熱を系統的に調査した。輸送特性測定の結果、不純物の存在が超伝導転移温度Tcおよび上部臨界磁場Hc2を著しく抑制することが明らかとなった。比熱測定の結果からは、強固な多重ギャップ構造が確認され、等方的ギャップΔsがより大きく、異方的ギャップΔesがより小さいことが示された。特に、不純物濃度の増加に伴い、より小さなギャップΔesはより等方的な性質を示すようになる。さらに、FeSeはバーディーン-クーパー-シュリーファー（BCS）理論からボース・アインシュタイン凝縮（BEC）理論への遷移領域において、Δ値とフェルミエネルギーEFが同程度であることから、超伝導体として分類される。
Evolution from Topological Dirac Metal to Flat-band-Induced Antiferromagnet in Layered KxNi4S2 (0<=x<=1)
ディラックコーンと平坦バンドが共存し、単一系内でこれらの状態を切り替え可能な凝縮系物質は、理論的には望ましい特性を持つものの、実際には極めて稀である。本研究では、典型的なカゴメ格子やハニカム格子を必要とせず、これら両方の特性を同時に示す層状量子物質系KxNi4S2（0 ≤ x ≤ 1）を新たに報告する。この物質系では、トポケミカルなK脱インターカレーション過程によって、フェルミ面を広範囲にわたるエネルギー領域にわたって連続的に精密制御することが可能である。
Gradient-based search of quantum phases: discovering unconventional fractional Chern insulators
新たな量子相の発見とその理解は、繰り返しながら基礎物理学と技術の双方に変革をもたらしてきた。しかしながら、この分野の進展はしばしば、直感的な理論考察に基づく漸進的なアプローチか、あるいは実験的な偶然の発見に依存する傾向があった。本研究では、目的とする量子相を体系的に探索するための一般的な勾配ベースの枠組みを提案する。我々は「目標相損失関数」と呼称する微分可能な関数を定義する。この関数は量子状態のスペクトル特性を符号化しており、これにより量子相探索をハミルトニアン空間における扱いやすい最適化問題として再定式化することが可能となる。
Magnetic Field Dependence of Critical Fluctuations in CeCu5.8Ag0.2
量子相転移は、相関金属の電子基底状態が圧力、磁場、あるいは化学置換といった外部パラメータによって制御される際に生じる、最も興味深い現象の一つである。このような異なる物質状態間の転移は量子揺らぎによって駆動され、凝縮系物理学の最前線において巨視的にコヒーレントな相状態を生じさせる可能性がある。しかしながら、数多くの強相関金属系において、臨界揺らぎの本質、すなわち多くの量子相転移を支配する基礎物理機構については、依然として十分に解明されていない。本研究では、逆空間の異なる領域に由来する臨界揺らぎの影響を明らかにするため、モデル物質であるCeCu5.8Ag0.2を詳細に調べる。
Intrinsic disorder in the candidate quantum spin ice Pr2Zr2O7
長距離エンタングルメントを示す量子スピン液体は、量子技術分野における応用の観点から極めて注目されている。量子スピンアイス材料であるPr2Zr2O7はその代表的な例であり、構造的不規則性が重要な役割を果たすと考えられている。具体的には、局所的な不規則横磁場と同様の効果によって、基底状態の二重項が分裂する歪みを導入することで、量子力学的効果が増強されると予想されている。しかしながら、この現象を引き起こす具体的な欠陥構造については未解明のままであった。本研究では、中性子散乱およびX線散乱技術に加え、密度汎関数理論を用いた解析により、Pr2Zr2O7の本質的な欠陥構造を明らかにした。その結果、主要な欠陥はZr4+サイトへのPr3+イオンの置換であり、これに伴って電荷補償のためのO2-空孔が形成され、さらに隣接するO2-イオンが間隙サイトへ緩和する現象が確認された。本研究の結果は、欠陥構造に起因して隣接サイトに生じる非磁性一重項を考慮することで、単一イオン磁気特性を説明可能であることを示している。
TbPt6Al3: A rare-earth-based g-wave altermagnet with a honeycomb structure
三方晶系NdPt6Al3型構造で結晶化するTb-ハニカム格子化合物TbPt6Al3の磁気的性質について、単結晶試料を用いた電気抵抗率、磁化M(T, B)、および比熱の測定により詳細に調査した。Bベクトルがc軸方向（B || c = 0.1 T）における磁化率M(T)/Bは、TN = 3.5 Kで鋭いピークを示す。この温度は、B || cの強度が増大するにつれて低下する傾向を示す。一方、Bベクトルがa軸方向（B || a = 0.1 T）におけるM(T)/Bは、TN以下の温度領域においてBの値にかかわらず一定の値を維持する。この異方的な磁気挙動は、Tb3+イオンの磁気モーメントがc軸方向に整列した強磁性的反強磁性（AFM）秩序の存在を示唆している。単結晶試料における10 K以上の温度領域におけるM(T)/Bデータと、粉末試料から得られた非弾性中性子散乱データの両方について、結晶場モデルを用いて同時に解析を行った。
本研究の解析結果から、三方晶結晶場下におけるTb3+イオンの基底状態が非クラマース二重項構造を有することが明らかとなった。中性子粉末回折測定により、磁気伝搬ベクトルk = [0, 0, 0]を持つ共線型反強磁性（AFM）構造が確認され、この構造における磁気モーメントは5.1 {\mu}B/Tbであり、c軸方向に整列していることが判明した。磁気点群と非自明なスピン・ラウエグループとの比較解析から、TbPt6Al3はバルクg波交代磁性材料に分類されることが示された。
Pressure tuning of putative quantum criticality on YbV6Sn6
YbV6Sn6は近年発見された重い電子系化合物であり、TN ≈ 0.4 Kで秩序化を示し、H ≈ 10 kOeにおいて磁場によって制御可能な量子臨界点を有する。本研究では、自己フラックス法を用いてYbV6Sn6単結晶を成長させ、大気圧下における物性特性および静水圧下での電気伝導特性を詳細に調査した。高温領域では、近藤温度の低下が観測され、これに伴ってコヒーレント近藤領域の出現を示す局所的極小値とその後の局所的極大値が認められた。低温領域におけるべき乗則フィッティングの結果、1 GPa以下の圧力条件下ではフェルミ液体状態が回復することが示唆された。
Breakdown of the critical state in the ferromagnetic superconductor EuFe2(As1-xPx)2
磁性交換場が一重項クーパー対に及ぼす破壊的影響のため、強磁性と超伝導が共存する物質系は極めて稀である。鉄系超伝導体EuFe₂(As₁₋ₓPₓ)₂は、最大臨界温度25 Kという頑健な超伝導特性を示すとともに、T FM ≈ 19 K以下で長距離強磁性を示す点で特異な物質である。本研究では、この系における不可逆磁化の空間分解測定を行い、基礎となる強磁性ドメイン構造と強く関連した多様な新規現象を明らかにした。超伝導状態のみが存在する場合、不可逆渦運動に起因するヒステリシス磁化は、典型的な弱い渦ピン止め挙動と一致する。T FM に極めて近い温度領域では、非常に狭い間隔で配列したストライプドメインが、渦ポーラロン形成によって安定化された多重渦クラスターの動的挙動に起因する、極めて不規則で再現性の低い不可逆磁化変動を引き起こす。一方、より低温領域では、強磁性ドメインがより広く発達し、自発的に核形成した渦と反渦によって飽和状態に達するため、不可逆状態の進化はより滑らかであるものの、従来の超伝導理論とは異なる特性を示す。この観測結果は、この領域において浸透する磁束フロントが磁気ドメインの存在によって粗面化されることを示唆しており、標準的な臨界状態モデルからの明確な逸脱を示している。
Direct evidence for the absence of coupling between shear strain and superconductivity in Sr2RuO4
Sr2RuO4の超伝導対称性については、長年にわたり活発な議論が続けられてきた。近年、特に重要な論争が生じている。それは、せん断モード超音波実験が示す二成分秩序パラメータと、一成分秩序パラメータの存在を示唆する一軸圧力実験結果との間に矛盾が見られるためである。この論争を解決するため、我々はSr2RuO4単結晶に対して3種類の異なるせん断歪みを直接印加する新たな手法を開発し、超伝導との結合特性を詳細に調査した。光学的イメージングによって歪み特性を明らかにした後、低周波磁化率測定により遷移温度Tcの変化量を10mK/%未満と測定した。この結果は、せん断歪みが超伝導とほとんど、あるいは全く結合していないことを示している。得られた実験結果は、一成分秩序パラメータモデルと整合的である。しかしながら、このモデルでは、時間反転対称性の破れ、超伝導ドメインの存在、水平方向の線ノードといった他の実験的証拠を一貫して説明することができない。このため、これらの現象を説明するためには別の解釈が必要であることが示唆される。
‐2025/9/12‐‐
Bulk Thermal Conductance of the 5/2 and 7/3 Fractional Quantum Hall States in the Corbino Geometry
本研究では、コルビノ形状における二次元電子ガス（2DEG）の時間分解その場ジュール加熱法を活用し、電子温度20～150 mKの範囲において、分数量子ホール（FQH）状態の{\nu} = 5/2および{\nu} = 7/3状態に対するバルク熱伝導度測定を行った結果を報告する。
Speeding up Pontus-Mpemba effects via dynamical phase transitions
動的相転移 (DPT) を示すオープン量子システムでは、ポントゥス-ムペンバ効果を実装する非常に効率的なプロトコルが可能になることを実証します。
Visualizing Electronic Structure of Twisted Bilayer MoTe2 in Devices
創発的量子現象の探求は、現代凝縮系物理学の最前線に位置する研究分野である。この分野における最近の画期的な成果として、ねじれ二層MoTe2（tbMoTe2）において分数量子異常ホール効果（FQAHE）が発見されたことが挙げられる。これはパラダイムシフトをもたらす発見であり、トポロジー・磁性・電子相関の複雑な相互作用を研究するための汎用性の高いプラットフォームを確立した。光学的輸送測定と電気的輸送測定の両面で重要な進展が見られる一方で、この系の理解とモデル化に不可欠な電子構造に関する直接的な実験的知見は未だ得られていなかった。本研究では、角度分解光電子分光法（{\mu}-ARPES）を用いることで、tbMoTe2の電子バンド構造を直接マッピングした。その結果、FQAHEの発現機構の基盤となる価電子帯の最大値が、{\Gamma}バレーから約150 meV上方に位置するK点に存在することを明らかにした。
Non-monotonic band flattening near the magic angle of twisted bilayer MoTe
ねじれ二層MoTe（tMoTe）は、非自明なバンドトポロジーと強電子相関の相互作用によって駆動されるエキゾチックな量子相を研究するための新たなプラットフォームとして注目されている。この系における相関型トポロジカル相の微視的起源を解明するためには、運動量分解された電子構造を直接的に実験的に観測することが不可欠である。本研究では、tMoTeの角度分解光電子分光（ARPES）測定を行い、軌道特性、層間結合、およびモアレポテンシャル変調によって形成される顕著なねじれ角依存性を持つバンド再構成を明らかにした。
モテテのARPES、ZXSとYLCの2グループ。分数量子ホール状態のARPESが可能になるということか
Strong long-wavelength electron-phonon coupling in Ta2Ni(Se,S)5
内因性励起子絶縁体（EI）の探索は、バルク材料における電子-フォノン結合の共存効果によって長年にわたり困難を極めてきた。EIの基底状態は密度波秩序や他の構造的不安定性と区別が困難な場合があるものの、励起状態には明確な特徴が現れる。問題を明確にする一つの方法は、高速EIファゾンとの相互作用に起因する長波長フォノンのスペクトル関数を直接調べることである。本研究では、準一次元（quasi-1D）EI候補物質であるTa2NiSe5において、半金属的正常状態において極めて異方的なフォノンの広がりと軟化が観測されたことを報告する。これに対し、Ta2NiSe5の対称性が破れた状態および同構造を持つTa2NiS5においては、このような振る舞いは全く認められない。後者のTa2NiS5では正常状態が完全にギャップ形成されている。理論的に予想されるBCS極限およびBEC極限におけるEIのフォノン寿命を比較した結果、Ta2Ni(Se,S)5系における相転移はバンド間電子-フォノン結合の強さと密接に関連していることが示唆される。
Neural Transformer Backflow for Solving Momentum-Resolved Ground States of Strongly Correlated Materials
ねじれた遷移金属ダイカルコゲナイド同種二層膜などの強く相関した物質系は、多様なエキゾチック量子相を発現する一方で、強い相互作用の影響により理論的解明が極めて困難な対象である。本研究では、多バンド射影法の枠組みにおいて構築した強力なニューラルネットワーク手法「ニューラル・トランスフォーマー・バックフロー（NTB）」を提案する。本手法は運動量保存則を自然に実現するとともに、運動量分解された基底状態の効率的な計算を可能にする。NTBは小規模系において高い計算精度を達成し、さらにバンド数の増加や系サイズの拡大に対しても、厳密対角化法では扱い得ない領域まで拡張可能である。構造因子や運動量分布といった観測量を評価した結果、NTBがtMoTe2系において電荷密度波、分数チャーン絶縁体、異常ホールフェルミ液体など多様な相関状態を統一的な枠組みで記述可能であることを明らかにした。
Magnetization and magnetostriction measurements of the dipole-octupole quantum spin ice candidate Ce2Hf2O7
本研究では、二重極-八重極量子スピンアイス候補物質であるCe2Hf2O7について、50 mKまでの温度領域における磁化特性と磁気弾性効果を詳細に調査した。その結果、主軸方向（[100]、[110]、[111]）に磁場を印加した際に観測される磁化曲線は、約300 mK以下の温度領域で磁気ヒステリシスを示すことが明らかとなった。さらに、磁場を[111]方向に印加した場合の磁化曲線には、キンク様の特異点が観測され、この領域では磁気弾性効果も凸状の磁場依存性を示すことが確認された。
Dichotomy in Low- and High-energy Band Renormalizations in Trilayer Nickelate La4Ni3O10 : a Comparison with Cuprates
バンド再正規化は、超伝導などの創発現象における電子-ボソン結合と電子相関の複雑な役割を理解する上で極めて重要な知見を提供する。本研究では、高分解能角度分解光電子分光法と理論計算を統合的に用いることで、常圧条件下における三層ニッケル酸化物超伝導体La4Ni3O10の電子構造を体系的に解明した。
Prediction of several Co-based La3Ni2O7-like superconducting materials
高温超伝導はFe、Ni、Cu化合物において確認されているが、Co化合物では未だ報告されていない。ただし、Ni化合物の中には、最近高圧下で発見された二層ニッケル酸化物La3Ni2O7が含まれる。本研究では、Co系材料に基づくLa3Ni2O7類似の高温超伝導材料を複数理論的に予測した。高圧下における二層コバルト酸化物La3Co2O7に電子ドープを施した結果、LaTh2Co2O7、La3Ni2O5Cl2、およびLa3Ni2O5Br2が、高圧下において二層ニッケル酸化物La3Ni2O7と類似した結晶構造と強く相関した電子構造を示す可能性が明らかになった。ランダム位相近似（RPA）の範囲内では、これらの材料における主要なペアリング対称性はs波であることが示された。
Observation of the crossover from quantum fluxoid to half-quantum fluxoid in a chiral superconducting device
トポロジカル超伝導体は、凝縮系物理学の観点からのみならず、マヨラナフェルミオンを基盤とした量子コンピュータなどの産業応用の観点からも、極めて興味深い物質群の一つである。実際の応用を実現するためには、薄膜トポロジカル超伝導体の開発が極めて重要である。Bi/Ni二層構造は、時間反転対称性が破れたキラル超伝導体の薄膜材料として有望な候補である。本研究では、エピタキシャル成長させたBi/Ni二層構造からなるリング形状デバイスにおいて、リングを通過する微小磁場によって誘起される抵抗振動の位相シフトが、磁束量子の半分に相当する値を示すことを報告する。
‐2025/9/11‐‐
Structural Phase Separation and Enhanced Superconductivity in La1.875Ba0.125CuO4 under Uniaxial Strain
近年、量子材料の格子構造および電子構造を自在に制御可能な特性から、歪み工学が注目を集めている。適度な一軸圧縮歪みを印加することで、x=1/8 La2-xBaxCuO4（LBCO）単結晶の低温相において構造的相分離を誘起することに成功した。これらの構造は、低温四方晶系（LTT）、低温非直方晶系（LTLO）、およびアモルファスマトリックス中に数ナノメートルサイズの直方晶ドメインが形成された塑性変形ナノドメイン構造（PDNS）に分類される。
Recent progress in nickelate superconductors
ニッケル酸塩化合物における超伝導の発見は、高温超伝導体の研究に新たな道を拓いた。本論文では、ニッケル酸塩系全般を網羅するとともに、還元型ラドルスデン-ポッパー型無限層LaNiO₂、ラドルスデン-ポッパー型二層構造La₃Ni₂O₇、および三層構造La₄Ni₃O₁₀といった各種ニッケル酸塩系における最近の研究成果を包括的に概説する。まず、ニッケル酸塩超伝導の端緒となった正孔ドープ型LaNiO₂系の超伝導特性について概説する。続いて、二層構造La₃Ni₂O₇系に焦点を当て、高圧下および薄膜状態で観測される超伝導相について詳細に考察する。さらに、三層構造La₄Ni₃O₁₀系およびその他の関連多層ニッケル酸塩系についても検討を加える。本総説を通じて、現在注目されている研究動向、未解決の重要課題、および今後の研究課題を明らかにする。
Hidden frustration in the triangular-lattice antiferromagnet NdCd3P3
本研究では、三角格子反強磁性体NdCd3P3における磁気基底状態と結晶電場（CEF）スキームについて報告する。中性子散乱、磁化測定、および熱容量測定の結果を総合すると、この物質の三角格子上に配置されたNd3+イオンの磁気モーメントには、従来のキュリー・ワイス則に基づくフラストレーション指数（ f = Θ C W / T N ）では検出されない隠れたフラストレーションの兆候が存在することが明らかとなった。
Approximation in Lattice Field Theories
本研究では、大N均質電子流体の集団クーロン場に対するシュウィンガー-ダイソン（SD）方程式の近似解について考察する。
Quantum complexity of topological phases. Or lack thereof
位相的相転移状態は、その特徴である長距離エンタングルメントに起因して、通常の状態よりも高度な計算能力を有することが期待されている。本研究では、この計算上の優位性が量子マジックとして定量化されるか否かを、安定化器レニーエントロピー（SRE）を用いて検証する。具体的には、対称性保護された位相的相と自明な相との間に厳密な双対性関係を有する一次元モデルを解析対象とした。驚くべきことに、有限値の非対称性（パラメータ依存性を示す）が観測されるのは、境界条件がこの双対性を破る場合に限られ、さらに位相的秩序を有さない横磁場イジング鎖においても同様の非対称性が現れることが明らかとなった。
Absence of two-orbital superconductivity in cuprate family: A DFT+DMFT perspective
二層ニッケル酸化物LaNiOにおける高温超伝導の最近の発見は、他の遷移金属酸化物系における類似の機構を探る研究に大きな関心を呼び起こした。これに伴い、周期表においてニッケル酸化物の隣に位置する銅酸化物系においても、同様の二軌道超伝導が実現し得るのかという重要な疑問が生じている。本研究では、系統的に設計された一連のラドルスデン・ポッパー型銅酸化物の電子構造を詳細に調査した。
Machine learning applications in cold atom quantum simulators
超低温原子実験が高度に制御可能でスケーラブルな量子シミュレータへと進化するにつれ、高次元パラメータ空間に対する高度な制御技術が求められるとともに、解析・解釈を必要とする複雑化し続ける測定データが生成される。機械学習（ML）技術は、これらの課題に対処するための汎用的なツールとして確立されており、データ解釈、実験制御、理論モデリングといった各側面において有効な手法を提供している。本総説では、特に冷原子系に焦点を当てつつ、量子シミュレーションの様々な側面において機械学習がどのように応用されているかについての見解を示す。
Trans-scale spin Seebeck effect in nanostructured bulk composites based on magnetic insulator
スピン・ゼーベック効果（SSE）を利用することで、磁性材料中で熱的に生成されるスピン流を熱電変換に応用することが可能となり、スケーラブルなデバイスに適した横型構造が実現される。しかしながら、従来のSSEデバイスはナノスケールの薄膜構造に限定されており、スピン拡散長とマグノン拡散長という本質的な制約により、出力電力が大幅に制限されるという課題があった。本研究では、動的粉末スパッタリング法と低温焼結プロセスを用いて作製した、Pt被覆イットリウム鉄ガーネット（YIG）粉末から構成されるナノ構造化バルク複合材料を用いた超スケール型SSEの実現に成功した。
Facet: highly efficient E(3)-equivariant networks for interatomic potentials
第一原理計算の高い計算コストが、計算科学的材料探索の大きな制約要因となっている。結晶構造からエネルギーを予測する機械学習（ML）ポテンシャルは有望な手法であるが、既存の手法には計算効率の面で限界が存在する。指向性グラフニューラルネットワーク（GNN）は、球面調和関数を用いて幾何学的情報を符号化することで、原子の対称性（置換・回転・並進対称性）を尊重した物理的に妥当な予測を可能にする。しかしながら、この等変性を維持することは困難を伴う。具体的には、活性化関数の修正が必要となるほか、各層が異なる調和次数に対応する複数のデータ型を処理できるように設計しなければならない。本研究では、指向性GNNの体系的解析を通じて開発した、効率的なMLポテンシャル向けGNNアーキテクチャ「Facet」を提案する。
How Does Incubation Affect Laser Material Processing?
過去数十年間にわたり、レーザー誘起損傷（LID）という研究テーマは、単なる学術的関心の対象から、技術的応用を目的としたレーザー材料加工分野へとその重要性を移行させてきた。パルスレーザーを使用する場合、累積効果として知られる「インキュベーション」現象が、加工プロセスにおける最も基本的な特徴の一つである。インキュベーションは、サンプル上の特定スポットを励起するパルス数Nによって、LIDの臨界フルエンス値（レーザー誘起損傷閾値：LIDT）が変化するという現象として現れる。通常、この閾値フルエンスは単一ショットアブレーション閾値を起点としてNの増加に伴って減少し、Nが大きくなると一定値に収束する。一方、フルエンス値が複数パルス閾値を下回る場合、どのようなN値であってもアブレーションや損傷は生じない。これとは対照的に、LIDTがNの増加に伴って上昇する事例も報告されている。この後者の効果は「レーザーコンディショニング」として知られ、高出力レーザーシステムの出力上昇時に有利に活用される。インキュベーション現象は多くの種類の固体材料において確認されており、この包括的な研究活動には二つの重要な動機がある。第一に、高エネルギーあるいは高ピーク出力レーザーのビーム経路における光学材料の損傷を防止するためである。第二に、この損傷現象を意図的に利用して部品の精密加工を行うためである。本章では、読者に対してインキュベーション現象のメカニズムについて概説する。
Observation of tunable chiral spin textures with nonlinear optics
キラルなスピン構造（スピンスパイラルやスキルミオンなど）は、超薄型でエネルギー効率に優れたメモリデバイスや、高密度データストレージ・処理技術の開発において極めて重要である。しかしながら、これらの構造を実現するには、適切なホスト材料の不足や、複雑なキラル磁気状態の特性評価に伴う実験的困難が大きな障壁となっている。本研究では、非線形光学技術を用いて、層状磁性材料CrPS4における調整可能なキラル磁気構造の観測に成功したことを報告する。
Reinterpretation of chiral anomaly on a lattice
キラル異常は、素粒子物理学と物性物理学の双方において、質量ゼロのディラックフェルミオンに生じる量子力学的効果である。本研究では、高次元チャーン絶縁体から導出される、1次元および3次元空間における単一質量ゼロディラックフェルミオンの有効モデル体系を提案する。これらのモデルは、ディラック点近傍におけるキラルフェルミオンの特異な振る舞いと、ブリルアンゾーン境界における高エネルギー状態の両方を、他に類を見ない精度で記述することが可能である。
本研究の結果は、格子上におけるカイラル異常現象に対する新たな解釈を提供するものである。すなわち、この異常はフェルミ面からはるかに低いエネルギー領域に存在する対称性が破れた状態によって引き起こされ、局所的なカイラル対称性によって保護されていることが明らかとなった。本研究で得られた解析結果は、凝縮系物理学においてカイラル異常の概念を応用するための理論的基盤となり得るものである。
Quantized Charge Accumulation in a Quantum Anomalous Hall System
本研究では、量子異常ホール（QAH）系において磁場誘起された量子化電荷蓄積現象を初めて実験的に観測した。この現象は、系の本質的な二次元表面状態に起因するものであり、従来のエッジ依存型輸送現象とは根本的に異なる性質を示すものである。
‐2025/9/10‐‐
Quantum Fisher Information as a Measure of Symmetry Breaking in Quantum Many-Body Systems
対称性の破れは、凝縮系物質における相転移からゲージ理論における基本相互作用に至るまで、多様な物理現象の根底に存在している。これまでに数多くの指標が提案されてきたものの、熱力学極限において忠実性・計算可能性・妥当性を兼ね備えた対称性破れの一般的な定量化手法は未だ確立されていない。本研究では、量子資源理論の枠組みにおいて、量子フィッシャー情報量（QFI）をそのような定量化指標として提案する。
Coherent Transport in Two-Dimensional Disordered Potentials under Spatially Uniform SU(2) Gauge Fields
我々は、無秩序なポテンシャル内で 2 次元に伝播し、一般化されたスピン軌道結合を受けるスピン 1/2 粒子のダイナミクスにおける干渉効果を研究します。
Unusual magnetic order in Eu10Hg55
固溶体化合物において、ユーロピウムの価数は時に混合状態を示すことがあり、特にユーロピウム原子が複数の配位位置を有する構造系ではこの傾向が顕著に現れる。本研究では、単位胞あたり65原子を含み、ユーロピウムに対して4種類の異なる結晶学的配位位置、水銀に対しては17種類の配位位置を有するユーロピウム基金属間非中心対称系化合物Eu10Hg55を対象とする。大型単結晶の磁性に関する詳細な解析の結果、Eu10Hg55中のユーロピウムは2つの異なる価数状態を取り得ることが明らかとなり、これが脆弱な磁気基底状態の形成に寄与していると推測される。
Magneto-optical Kerr-effect measurements under pulsed magnetic fields over 40 T using a compact sample fixture
磁場は材料科学において最も基本的な制御パラメータの一つである。パルス磁場装置は、従来の直流磁場発生装置では到達不可能な高磁場環境を生成可能である。重要な課題として、パルス磁場の短時間持続時間と、磁場パルスに起因する電磁ノイズあるいは機械的ノイズの大きさにより、パルス磁場環境下で使用可能な測定技術が極めて限られている点が挙げられる。磁気光学カー効果（MOKE）は、磁性材料からの反射光の偏光状態変化を測定する手法であり、非透明材料や薄膜を含む広範な材料群の磁気特性研究において強力な分析ツールとしての可能性を有している。しかしながら、MOKE応答は一般に極めて微弱であるため、パルス磁場環境下でのMOKE測定は極めて困難な課題である。本研究では、2ミリ秒のパルス幅を有する高磁場パルス環境下における極性MOKEを測定する新規手法を提案する。
Weak phonon coupling to nematic quantum critical mode in BaFe2(As1-xPx)2
本研究では、非弾性X線散乱法を用いて、BaFe₂(As₁₋ₓPₓ)₂における電子ネマティック性によって駆動される面内横波音響フォノンの軟化現象を詳細に調査した。特に、最適ドープ濃度（x = 0.31）の試料に焦点を当てている。この系は、理論的に予測されるネマティック量子臨界点の特徴を示すとともに、鉄系窒化物化合物群の中でも不純物濃度が最小である点で注目に値する。
Altermagnetism revealed by polarized neutrons in MnF2
反強磁性体におけるスピントロニクス応用の可能性に着目した研究により、近年、強磁性と反強磁性の双方の優れた特性を併せ持つ「交代磁性」と呼ばれる新奇磁性体が理論的に提案された。この系に関する研究は過去1年間に急速に進展し、ARPES（角度分解光電子分光）やRIXS（共鳴非弾性X線散乱）といった分光技術を用いた直接的な観測証拠が、限られた数の物質系において報告されている。非弾性中性子散乱（INS）は磁性研究における最も強力な直接的手法の一つであり、近年ではMnTeにおいて観測されたマグノンバンドの分裂現象が、オルタマグネティズムと整合することが報告されている。ただし、この分裂の本質とその起源については完全には解明されていない。このような系において中性子散乱の真の威力が発揮されるのは、偏極中性子を用いてマグノンバンドのキラリティを測定する場合である。この測定手法は、スピン波励起から直接的にオルタマグネティズムの性質を明らかにするものである。本論文では、従来典型的な反強磁性体と考えられてきたMnF₂に関する研究成果を報告する。偏極INS測定データを示し、この物質が実際にオルタマグネティックな性質を示すことを実証する。
Linking thermodynamic correlation signatures and superconductivity in twisted trilayer graphene
ねじれグラフェン多層膜は強い電子相関を示し、これが様々な実験的観測事実として現れる。しかし、これらの観測事実が互いにどのように関連し合っているのか、また微視的な基底状態とどのように結びついているのか、あるいはねじれ角やバンド構造がこれらの特性をどのように変化させるのかについては、依然として十分に解明されていない。本研究では、角度が不均一で電子バンドが平坦なねじれ三層グラフェン（TTG）試料を用いて、局所的な熱力学的測定と輸送特性測定を相関させる手法により、この相互作用機構を詳細に解明する。
UTe2: a narrow band superconductor
我々は、非従来型奇パリティ超伝導体UTe2における5電子の性質を、共有結合度、局在性対遍歴性、そして支配的な電子配置に焦点を当てて研究する。
On-chip microwave sensing of quasiparticles in tantalum superconducting circuits on silicon for scalable quantum technologies
超伝導量子回路の性能と拡張性は、非平衡準粒子によって根本的に制約されている。これらの準粒子はマイクロ波損失を生じさせ、共振器の品質係数や量子ビットのコヒーレンス時間を制限する。したがって、これらの励起状態を理解し抑制することは、スケーラブルな量子技術の発展において極めて重要である。本研究では、シリコン基板上に作製した高Q値{α}-タンタル共面導波路共振器において、単一光子領域で動作する場合の準粒子をチップ上でマイクロ波計測する手法を実証する。
An ab initio answer to long-debated questions about superconducting \ceNb3Sn
本研究では、立方晶および正方晶構造を有する\ceNb3Snについて、初の完全なab initio微視的記述を提供する。非調和自由エネルギー面、フォノンスペクトルを計算するとともに、両相の超伝導ギャップに対して全帯域幅を考慮した異方性Migdal-Eliashberg方程式を解いた。得られた結果から、非調和効果は立方晶および正方晶構造の安定化において極めて重要であり、中性子散乱データと極めて良好な一致を示すフォノンスペクトルが得られることが明らかとなった。
Scanned SQUID Microscope with High-speed Electrical Connectivity
本稿では、テスト対象デバイスへの 20 GHz 帯域幅の最大 40 個の RF 接続機能を備えた、極低温フリーのクライオスタットで動作する走査型超伝導量子干渉デバイス (SQUID) 顕微鏡について報告します。
極低温チップソケットとシリコンインターポーザを用いた場合、サンプルへの往復RF損失は20GHzにおいて約15dBとなる。能動型および受動型の磁気シールドを組み合わせることで、サンプル位置における残留磁場は100nT未満に抑制される。
Green's Function Methods for Computing Supercurrents in Josephson Junctions
ジョセフソン接合（JJ）に対する関心は近年急速に高まっており、これは量子ビットやその他の量子デバイスへの応用用途だけでなく、JJが支持する独自の物理現象にも起因している。バリア領域および超伝導リード部における様々な新規量子材料の登場により、JJに新たな機能を追加することが可能となった。このため、JJおよび関連システムの正確なモデリングが急務となっており、これにより予測的な制御と原子レベルの詳細な理解が可能となる。本総説では、JJにおける超電流を計算するためのグリーン関数ベースの形式論について詳細に論じる。
Quantum Transport Reservoir Computing
リザーバーコンピューティング（RC）は、時系列データ処理用に設計されたニューラルネットワークアーキテクチャであり、低コストな学習プロセスと物理的な直接実装が可能な効率的な計算手法を提供する。近年、量子リザーバーコンピューティングの研究が進展し、従来のRCに新たな可能性をもたらすとともに、量子物理学における未解決問題の解決や量子技術の発展に向けた斬新な手法を提案している。その有望性にもかかわらず、物理的実現方法、出力読み出し手法、測定に伴うバックアクションといった課題が残されている。本研究では、メゾスコピック電子系における量子輸送現象を利用した量子リザーバーコンピューティングの実装手法を提案する。
Anisotropic resistivity of a p-wave magnet candidate CeNiAsO
特定の非共線型反強磁性体においては、運動量依存性を示すスピン分裂バンドが奇数パリティのp波対称性を有することが観測されており、これらは「p波磁性体」と呼称されている。金属性p波磁性体はスピントロニクス応用において極めて有望な材料プラットフォームを提供するものの、その実験的実現例は未だ限られている。四方晶構造を有し、低温において整合した共面非共線型反強磁性秩序を形成するCeNiAsOは、このようなp波磁性体として理論的に提案されてきた。本研究において、この物質の電気抵抗率が顕著な二重の面内異方性を示すことを明らかにした。この特性は、提案されているp波磁性の重要な特徴である。
Ions leaving no tracks
高速重イオンの軌跡は、固体中において典型的に追跡可能である。これはイオンの進行経路に沿って電子間相互作用が閉じ込められるため、文献で「イオントラック」として知られている現象、すなわち断面がナノサイズの円筒状領域において材料の構造が局所的に改変される現象が生じるためである。このようなトラックは、特に熱伝導率の低い材料、すなわち絶縁体や半導体において容易に形成され、材料の均質性を変化させる。本研究では、最近発見されたガンマ型/ベータ型Ga2O3多形ヘテロ構造を用いて、ベータ型Ga2O3を含む多くの他の材料で見られる傾向とは対照的に、高速重イオンがガンマ型Ga2O3にはトラックを形成しないことを明らかにした。
High-current p-type transistors from precursor-engineered synthetic monolayer WSe2
単層タングステンセレン化物（WSe）はナノスケールの相補型論理回路の有力な材料候補として注目されている。しかしながら、薄膜成長過程およびデバイス作製時に生じる高い欠陥密度が、p型トランジスタの性能向上を妨げる要因となっていた。本研究では、この課題を解決するため、前駆体材料を最適化した化学気相成長法と、損傷を最小限に抑えるデバイス作製手法を組み合わせた新規戦略を提案する。
Ultrathin oxide freestanding membranes with large-scale continuity and structural perfection
自立型酸化物膜は、先進的な半導体プラットフォームとの統合が可能であり、フレキシブルエレクトロニクス、シリコンベースのスピントロニクス、ニューロモルフィックコンピューティング、高性能エネルギー技術といった分野における新たな応用機会を切り開くものである。このような膜のスケーラブルな製造技術は、複雑な酸化物の基礎研究成果を実用的なデバイス実装へと橋渡しする上で不可欠である。しかしながら、亀裂や皺のない膜の横方向寸法は現在ミリメートルスケールに留まっており、大面積構造体の実現に向けた重要な障壁となっている。この課題を克服するためには、解放工程における結晶品質の維持と欠陥転移の抑制を両立させる手法が求められる。本研究では、超正方晶構造を有するSr4Al2O7の水溶性犠牲層を利用した新たなアプローチを提案し、センチメートルスケールに及ぶ大面積領域において、超薄膜で亀裂や皺のない自立型酸化物膜の作製に成功した。
‐2025/9/9‐‐
A Strongly Anisotropic Superconducting Gap in the Kagome Superconductor CsV3Sb5: A Study of Directional Point-Contact Andreev Reflection Spectroscopy
最近発見されたV系カゴメ超伝導体AV3Sb5（A = K、Rb、Cs）において、超伝導状態は非従来型の電荷密度波（CDW）秩序と密接に関連している。この現象は、これらのカゴメ超伝導体におけるCDW秩序の存在下での超伝導ギャップ構造に関する根本的な疑問を提起している。本研究では、カゴメ超伝導体CsV3Sb5に対して方向性軟点接触アンドレーエフ反射（SPCAR）分光測定を実施し、その結果、強く異方性を示す超伝導ギャップ対形成状態の存在を強く示唆する明確な証拠を得た。
Nonlinear planar Hall effect from superconducting vortex motion
FeSe 超伝導膜の渦流領域における縦方向と横方向に沿った非相反電荷輸送について報告します。
Euler band topology in superfluids and superconductors
実空間バンドトポロジーは、空間時間反転対称性を有する系においてしばしば観測される現象であり、オイラー類や第二シュティーフェル・ウィットニー類といった不変量によって特徴付けられる。本研究では、C 2 z T 対称性を有するボゴリューボフ・デ・ジェノース（BdG）ハミルトニアンの一般的なバンドトポロジーについて考察する。ここでC 2 z はz軸周りの二重回転対称性、Tは時間反転対称性を表す。
Evolution of spin excitations in superconducting La2-xCaxCuO4-δ from the underdoped to the heavily overdoped regime
共鳴非弾性X線散乱（RIXS）法を用いて、Caドープ量の広い範囲（x = 0.05～0.50）にわたる正孔ドープ型La 2 − x Ca x CuO 4 − δ薄膜における高エネルギースピン励起を詳細に調査した。偏光解析および入射光子エネルギーのデチューニング測定により、x = 0.50までの範囲において集団的パラマグノン励起が持続することが確認された。C
Gate-Tunable Ambipolar Josephson Current in a Topological Insulator
近接効果による超伝導を示すトポロジカル絶縁体（TI）におけるディラック表面状態は、トポロジカル超伝導およびマヨラナ物理を実現するための有望なプラットフォームを提供する。しかしながら、TI系においてジョセフソン効果は通常、バルク伝導チャネルが支配的な領域、あるいは単極性の表面状態が優勢な領域で観測される。本研究では、分子線エピタキシー（MBE）法を用いて成長させたバルク絶縁性材料（Bi,Sb）2Te3薄膜をベースとした横型ジョセフソン接合（JJ）デバイスにおいて、ゲート制御可能な両極性ジョセフソン電流を実証する。
Orbital Hybridization-Induced Ising-Type Superconductivity in a Confined Gallium Layer
低次元超伝導体において、量子閉じ込め効果と界面ハイブリッド化効果が相互作用することで、クーパー対の波動関数が再形成され、従来とは異なるタイプの非従来型超伝導が誘起される可能性がある。本研究では、プラズマフリーかつカーボンバッファ層を利用した閉じ込めエピタキシー法を採用し、グラフェン層と6H-SiC（0001）基板の間に三層構造のガリウム（Ga）を挟んだヘテロ構造を合成した。これにより、大気中で安定なグラフェン/三層Ga/SiCヘテロ構造の作製に成功した。
Towards effective models for low-dimensional cuprates: From ground state Hamiltonian reconstruction to spectral functions
銅酸化物超伝導体の本質的な物理現象を最も簡潔に記述するモデルを特定することは、高温超伝導のメカニズム解明に向けた重要な一歩である。近年、銅酸化物ラダー化合物における動的スピン構造因子（DSF）の測定結果から、単一バンド・ハバードモデルにおいて大きな有効引力が存在することが明らかとなった。この引力は、フォノンを媒介とする可能性が示唆されている。本研究では、このようなDSFの特徴が、引力項を含む場合だけでなく含まない場合のt-Jモデルによっても再現可能であることを示す。
Emergent Inductance from Chiral Orbital Currents in a Bulk Ferrimagnet
我々は、強いスピン軌道結合、大きな磁気異方性、および顕著な磁気弾性相互作用を特徴とするバルク強磁性体 Mn3Si2Te6 における新しい形態のインダクタンスの発見を報告します。
めっちゃジュール熱の議論してる
Le Chatelier principle and field-induced change in magnetic entropy leading to spin lattice partitioning and magnetization plateau
特定の反強磁性体において、磁化は磁場強度の増加に伴って段階的に増大するのではなく、飽和磁化の整数分の一に相当する磁場領域で特徴的な挙動を示す。この現象は、このような反強磁性体が磁場によってスピン格子をフェリ磁性体的な微小領域に分割するという仮定によって説明可能である。本研究では、この仮定の理論的根拠を明らかにするため、外部磁場が当該反強磁性体の磁気エントロピーに及ぼす影響を詳細に調査した。その結果、磁化プラトー領域は単一の磁気相を有するのに対し、磁化曲線の非零勾配領域には異なる磁気エントロピーを持つ2つの磁気相が存在すること、また、単一相領域の磁気エントロピーは磁場に依存しないのに対し、2相領域のそれは磁場に依存することが明らかとなった。これらの予測を検証するため、g-Mn3(PO4)2試料を用いて磁化測定および比熱測定を実施した。
Giant Splitting of Folded Dirac Bands in Kekulé-ordered Graphene with Eu Intercalation
二次元金属層をインターカレーションすることで実現したSiC基板上のケクレ配列グラフェンは、興味深い量子状態や現象を探求するための多機能なプラットフォームを提供する。本研究では、エピタキシャル成長させたグラフェン層とSiC基板の間に（3×3）R30°配列のEu層をインターカレーションすることに成功し、インターカレーションされたEu原子が有する大きな局所磁気モーメントを有するケクレ型グラフェンの作製を達成した。
Strain-control of electronic superlattice domains in CsV3Sb5
カゴメ金属AV3Sb5系（A = K、Rb、Cs）系物質は、凝縮系物理学における中心的な課題である相互作用電子の物性研究において独自の研究プラットフォームを提供する。その相関的振る舞いを解明する上での主要な障壁は、どの構造自由度および電子自由度が関与しており、それらがどのように相互作用しているかを明らかにすることである。本研究では、この重要な問題に対して新たなアプローチを採用し、特にCsV3Sb5における電子超格子の歪み依存性を系統的に調査した。
Self-learning QMC: application to the classical Holstein-Spin-Fermion model
競合する相互作用が存在する系における機械学習手法の有効性を評価するため、我々は古典Holstein-スピン-フェルミオンモデルの相転移をシミュレートする自己学習型量子モンテカルロ（SLQMC）法を開発した。SLQMCでは、機械学習技術を用いて自由エネルギーを近似することにより、厳密な対角化を必要とせず、計算コストを大幅に低減することが可能となる。本研究では、線形回帰モデルとニューラルネットワークモデルの双方を用いて、SLQMCの性能評価を行った。
Absence of high-field spin supersolid phase in Rb2Co(SeO3)2 with a triangular lattice
三角格子構造を有する量子イジング反強磁性体Rb2Co(SeO3)2において、1/3磁化プラトー状態と偏極状態の間に存在する高磁場中間相の研究に、磁化測定、トルク磁気測定、比熱測定、および核磁気共鳴（NMR）測定が用いられた。磁場強度30 Tまでの範囲における磁気相図は、包括的な実験データによって詳細にマッピングされている。
Trigonal distortion in the Kitaev candidate honeycomb magnet BaCo2(AsO4)2
キタエフ候補ハニカム格子化合物BaCo2(AsO4)2の単結晶のCo 𝐿 2 , 3 吸収端におけるX線吸収（XAS）および磁気円二色性（XMCD）測定を行った。
Magnetic excitations in biaxial-strain detwinned α-RuCl3
ハニカム構造を有する磁性体α-RuCl₃は、キタエフ量子スピン液体（QSL）の実現に向けた有力な候補物質として注目されてきた。しかしながら、結晶の双晶構造の影響により、その本質的なスピンダイナミクスはこれまで十分に解明されていなかった。本研究では、二軸異方性歪みをα-RuCl₃単結晶に印加することで双晶構造を除去し、非弾性中性子散乱法を用いてこの物質系に内在する磁気励起を直接可視化することに成功した。
Measuring the Chern-Simons invariant in quantum gases
チャーン・サイモンズ（CS）不変量は、チャーン・サイモンズ場理論に基づいて3次元空間の位相的不変性を記述する基本的な位相不変量である。現在に至るまで、物理系におけるCS不変量の直接測定は達成されていない。本研究では、極低温原子系において1/2スピンを有する2次元光ラマン格子を急冷する手法により、CS不変量の実験的測定に成功した。
Observation of the influence of anomalous tunneling on collective excitations using a cloud-accessible experiment platform of Bose-Einstein condensates
近年のクラウドベース実験プラットフォームの発展により、物理学者は従来にない利便性で理論概念を検証することが可能となった。Oqtantは、中性原子気体から形成されるトラップド・ボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）にアクセス可能なクラウド型実験プラットフォームであり、BECの動力学を研究する上で極めて貴重な実験ツールを提供するものである。BECの特徴的な現象として、低エネルギーのフォノン励起が障壁ポテンシャルを容易に透過する「異常トンネル効果」が理論的に予測されている。本研究では、Oqtantを用いてこの異常トンネル効果がBECの集団励起に及ぼす影響を観測・検証する。
The vortex comb: eliminating vortices from Bose-Einstein condensates using optical lattices
本研究では、1次元光格子の適用とその後の除去という手法を用いて、原子ボース・アインシュタイン凝縮体から渦を効率的に除去する技術を提案し、その原理を詳細に検討する。本手法の典型的な実験的実現例を示すとともに、この技術が渦除去機構に関する詳細な理論研究を動機づけることを示す。
Quantum Mpemba effect in a four-site Bose-Hubbard model
我々は、局所的位相ずれノイズを伴うリンドブラッド動力学のもとで 4 サイト格子の正確な数値手法を使用して、クリーンな状態と無秩序な状態にわたる 1 次元ボーズ-ハバード模型の量子 Mpemba 効果 (QME) を調査しました。
Electric-field Control of Giant Ferronics
強誘電体における電気分極の量子励起であるフェルオンは、マグノンの電気的類似体であるが、室温環境下での直接的な実験的検証は未だ行われていなかった。本研究では、層状構造を有するNbOX2系材料（X = I、Br、Cl）において、ソフトフォノンと強誘電秩序の結合効果を利用することで、巨大なフェルオンの生成・検出・制御に成功し、超低消費電力かつチップスケールで動作するテラヘルツ（THz）光源という新たなクラスのデバイス開発を実現した。
Bulk Ferroelectric Heterostructures: Imprinted Actuators
ドメインスイッチングは強誘電体材料の根幹をなす現象である。関連するほとんどの機能性特性は、ドメインスイッチングによって調整可能であり、圧電性、熱伝導性、ドメイン壁伝導性、トポロジカル構造などがその代表例である。しかしながら、可逆的な強誘電体ドメインスイッチングの完全なポテンシャルを実現するには、強誘電体テクスチャ空間全体への完全なアクセスが制限要因となるだけでなく、強誘電体のヒステリシス特性に起因する記憶効果やエネルギー散逸も課題となる。ドメインスイッチング挙動の制御は、ヘテロ界面における価電子帯または格子不整合を利用するエピタキシャルヘテロ構造においてある程度実現可能であるが、これは一般的に二次元構造を必要とするという制約条件がある。本研究では、元素分割法によって構築したドメイン制御型バルク強誘電体ヘテロ構造（DE-BFH）を用いることで、バルク強誘電体の潜在能力を最大限に引き出し、強誘電体テクスチャ空間全体にわたってドメインスイッチング特性を包括的に制御するとともに、可逆性を自在に調整する手法を確立した。
Time-resolved measurement of Seebeck effect for superionic metals during structural phase transition
本研究では、構造相転移時に観測される熱電ゼーベック効果（SE）の増強現象を真に理解するため、直交配置における垂直方向および水平方向の温度勾配を同時に時間分解測定する新規手法（時間分解温度勾配測定法：t-resolved T(t)-HVOT）を提案する。
Mexican hat-like valence band dispersion and quantum confinement in rhombohedral ferroelectric alpha-In2Se3
https://arxiv.org/abs/2509.06488
二次元強誘電体（FE）材料は、その化学組成、層数、および積層順序に応じて多様な電子物性を示す。中でもα-In₂Se₃は、優れた電子物性、魅力的な量子物理特性、面内および面外強誘電性、および高い光応答性といった特性から特に注目を集めている。α-In₂Se₃の菱面体晶（3R）相における電子構造を精密に実験的に解明することは、その潜在的な物性とデバイス応用の理解を深めるために不可欠である。本研究では、角度分解光電子分光法（ARPES）と密度汎関数理論（DFT）計算を統合的に用いることで、3R相α-In₂Se₃においてガンマ点において価電子帯の放物線的形状が強固に反転し、ブリルアンゾーン（BZ）のガンマ-K方向に沿った価電子帯最大値（VBM）間に深さ140±10 meVの弓形分散構造が形成されることを明らかにした。
Exciton Formation in Two-Dimensional Semiconductors
原子層レベルの極薄半導体材料の光学特性は、電子と正孔が強く束縛された励起子によって支配されており、これにより特に豊かで顕著な物理現象が生じる。その重要性にもかかわらず、超高速時間スケールで同時に進行する複数の物理現象が複雑に絡み合うため、励起子の微視的形成機構については極めて未解明な部分が多い。本研究では、遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）単層膜を基盤とする2次元材料における励起子形成過程を、励起光の偏光制御に基づく手法を用いて詳細に調査した。
Altermagnetic Proximity Effect
近接効果は材料設計における従来の手法を補完するだけでなく、検討対象のヘテロ構造のいずれの構成領域にも存在しない特性を実現することを可能にする。本研究では、強磁性体や反強磁性体とは異なる新規の交代磁性近接効果（AMPE）を明らかにする。原型的な交替磁性体であるV2Se2Oを基盤としたファンデルワールスヘテロ構造について、第一原理計算とモデル解析を行った結果、特徴的な運動量依存型スピン分裂構造が、隣接する非磁性層に直接転写され得ることを実証した。この現象を我々は「交代磁化」と称する。
SasAgent: Multi-Agent AI System for Small-Angle Scattering Data Analysis
SasAgent を紹介します。これは大規模言語モデル (LLM) を搭載したマルチエージェント AI システムであり、SasView ソフトウェアのツールを活用して小角散乱 (SAS) データ分析を自動化し、テキスト入力によるユーザー インタラクションを可能にします。
Metamaterials and Fluid Flows
流体の流れと固体材料・構造物との間の動的相互作用を理解し制御する技術――いわゆる「流体-構造相互作用」の研究は、航空宇宙工学や船舶工学といった確立された分野のみならず、エネルギーハーベスティング技術、ソフトロボティクス、生体医療デバイスといった新興技術分野においても極めて重要である。近年、構成材料には見られない特異な特性を人為的に設計可能な複合材料「メタマテリアル」の登場により、流体-構造相互作用の再考と再設計に向けた新たな可能性が開かれている。流体と接触する材料の内部構造を工学的に設計するという概念は、流体力学・音響学・弾性力学の相互連関する応答を、より精密かつ効果的に制御・操作する新たな地平を切り拓くものである。本総説では、実社会における技術的意義が広く認められるものの、これまで十分に研究されてこなかったこの学際的テーマに焦点を当てる。
Quantization of spin circular photogalvanic effect in altermagnetic Weyl semimetals
本研究では、ワイル半金属において量子化された円偏光光起電力効果のスピン流アナログ現象を理論的に予測した。この現象は反強磁性体では対称性によって禁止されるものの、交代磁性物質では唯一許容される特性を示すものであり、オルタマグネティズムの新規かつ本質的な特徴を浮き彫りにするものである。
High-Quality Tomographic Image Reconstruction Integrating Neural Networks and Mathematical Optimization
本研究では、投影型ナノ・マイクロ断層撮影法に基づく画像再構成のための新規手法を開発する。本研究の主な貢献は、特に鋭い境界で接続された均質な材料相から構成される試料について、再構成画像の品質向上を実現する点にある。
Total Faraday rotation by the Hall effect in a 2D electron gas
本研究では、2次元電子ガス（2DEG）を1回通過させるだけで、ファラデー回転角θ F = 1.43ラジアン（82度）というほぼ完全な回転が実現されることを報告する。これは、理想的な限界値であるπ / 2ラジアン（90度）に極めて近い値である。対応するヴェルデ定数V = 9.5 × 10 8 ラジアン・テスラ⁻¹・メートル⁻¹は、他の材料系で報告されている値と比較して約1桁大きい値を示している。
Path integral approach to quantum thermalization
我々は、事実上それ自身の環境として機能する量子システムの、ユニタリかつ不可逆なダイナミクスを記述する準古典的なグリーン関数アプローチを導入します。
Symmetry-enforced Moiré Topology
二次元（2D）モアレ材料における位相的平坦バンドは、位相幾何学的性質と相関効果の相互作用を研究するための有望なプラットフォームとして注目を集めている。しかしながら、単一モアレ単位胞内に多数の原子が存在するため、密度汎関数理論（DFT）を用いたモアレバンドの位相幾何学的解析は計算コストが非常に高くなるという問題がある。本研究では、DFTから効率的に抽出可能な原子対称性データとモアレ対称群に基づいて、モアレバンドの位相幾何学的性質を予測する体系的な手法を提案する。
Yet another exponential Hopfield model
我々は、前例のない記憶容量を持つ最近導入された連想ニューラル ネットワークのファミリーである、いわゆる指数ホップフィールド モデルの新しいバリエーションを提案し、分析します。
‐2025/9/8‐‐‐
Flux-flow in multiband FeSexTe1-x explored by microwave magnetotransport
FeSexTe1-xエピタキシャル薄膜のフラックスフロー抵抗率を、マイクロ波二周波法を用いて測定した。フラックスフロー抵抗率の測定により、準粒子の微視的な電子状態を解明する新たな可能性が開ける。
Fast optical data transfer into a Josephson junction array
光駆動型ジョセフソン任意波形シンセサイザー (JAWS) に適した回路を実証するために、外部シャント型 Nb-AlO-Nb ジョセフソン接合を採用しています。
Orbital Ordering in the Charge Density Wave Phases of BaNi2(As1-xPx)2
本研究では、ニッケルL2,3端における共鳴X線散乱法を用いて、超伝導体BaNi2(As1-xPx)2における軌道自由度と電荷密度波（CDW）の相互作用機構を解明した。本系で観測される不整合CDWおよび整合CDWの両方において、明確なエネルギー依存性と偏光依存性を示す強い共鳴増強効果が確認され、これは軌道秩序の存在を強く示唆する結果である。
Self-heating in SIS Mixers: Experimental Evidence and Theoretical Modeling
この研究では、超伝導体-絶縁体-超伝導体 (SIS) 接合の電流電圧特性 (IVC) で観測される特徴と自己発熱との関係を調査します。
Reply to the Comment by Tikhonov and Khrapai on "Long-range crossed Andreev reflection in a topological insulator nanowire proximitized by a superconductor"
コメント（arXiv:2505.23490）では科学的な誤りは特定されておらず、その中心的な議論は実際には私たちの出版物[Nat. Phys. 21, 708 (2025)]の主な結論を支持しています。
Strongly Entangled Kondo and Kagome Lattices and the Emergent Magnetic Ground State in Heavy-Fermion Kagome Metal YbV6Sn6
角度分解光電子分光法と密度汎関数理論計算を適用した結果、重い電子系金属間化合物YbV6Sn6において、近藤サブ格子とカゴメサブ格子が複雑に絡み合い、相互作用していることを明らかにする説得力のある分光的証拠を得た。フェルミ準位近傍に存在するYb 4f由来の状態に加え、バルク状態としてのカゴメバンドとトポロジカルな表面状態の存在を明らかにした。
51V NMR evidence for interlayer-modulated charge order and a first-order low-temperature transition in CsV3Sb5
カゴメ型超伝導体CsV₃Sb₅における電荷秩序は、複雑な三次元構造を示し、中間温度領域において未解明の特異な性質を示す。そのバルク特性については依然として議論が続いている。本研究では、配向依存性51V核磁気共鳴（NMR）をサイト選択的なプローブとして用い、電荷密度波（CDW）状態の積層構造とその熱的変化を明らかにした。CDW転移温度T CDW ≈ 94 K以下では、51V中心遷移の磁場線形分裂とナイトシフトテンソルの異方性から、層間変調を受けた3 𝐪 CDWが同定された。このCDWの局所環境は、シンクロトロンX線測定結果と一致する、混合型の三六角格子/ダビデの星型歪みを有する4層2×2×4積層構造と整合している。
Coexisting Kagome and Heavy Fermion Flat Bands in YbCr6Ge6
強相関電子系において出現するフラットバンドは、凝縮系物理学の最先端研究分野を代表する存在であり、従来とは異なる量子相の探求において豊かな研究対象を提供している。近年、カゴメ格子系においてフェルミ準位に分散のないバンドが観測されたことは、トポロジー理論と相関効果によって駆動される重いフェルミオン液体という従来は互いに独立と考えられていた二つのパラダイムを統合する可能性を開いた。本研究では、層状カゴメ金属YbCr₆Ge₆において、これら二つの機構が前例のない形で共存していることを報告する。高温領域では、カゴメ格子上のフラストレーションを受けたホッピング運動に起因する固有のカゴメフラットバンドがフェルミ準位を支配する。
Correlation-driven 3d Heavy Fermion behavior in LiV2O4
LiV2O4はスピネル構造を有する化合物であり、典型的な重いフェルミオン挙動を示すことが初めて確認された3d電子系として特筆される。中心的な研究課題は、このような強い質量再正規化がf電子が存在しない系においてどのように生じるのかという点である。本研究では、角度分解光電子分光法（ARPES）を用いてLiV2O4薄膜の三次元電子構造を詳細に調査した。その結果、電子様の平坦バンドがa1g軌道に由来すること、およびフォノンと強く結合した高度に分散性の高いe'gバンドが存在することが明らかとなった。動的平均場理論（DMFT）による計算結果との全体的な一致は、軌道間フント結合がa1gバンドのバンド幅を25 meVまで低減させ、Mott状態に近似させる上で重要な役割を果たしていることを示唆している。特に注目すべきは、重いフェルミオン挙動がフェルミ面近傍のa1gバンドにおいて追加的な再正規化によって生じることであり、これは数meVという極めて低いエネルギースケールにおける多体相互作用によって駆動されていると考えられる。さらに、この現象はスピネル格子に内在する幾何学的フラストレーションと関連している可能性がある。これらの知見は、3d電子系における重いフェルミオン挙動の起源を理解する上で極めて重要な手がかりを提供するものである。
Ultrafast Dynamics of Spin-Orbit Entangled Excitons Coupled to Magnetic Ordering in van der Waals Antiferromagnet NiPS3
二次元反強磁性体におけるスピン軌道結合型励起子（SOEE）は、相関電子系における非従来型の多体相互作用を直接的に研究するための有効な手段を提供する。本研究では、非縮退等方性および異方性ポンプ・プローブ反射分光法を用いて、NiPS3におけるSOEEの超高速ダイナミクスとそのスピン揺らぎとの結合機構について詳細な調査を行った。
Few is different: deciphering many-body dynamics in mesoscopic quantum gases
流体力学に代表される巨視的物質記述は、エネルギースケールの広範な領域にわたる複雑物理系の理解において中心的な役割を果たしている。これらの多体現象に関する従来の理解は、近年の一連の実験的発見によって根本的に揺るがされている。集団的物質挙動は、高エネルギーハドロン-ハドロン衝突や、わずか数個の強相互作用フェルミ粒子からなる極低温ガスといった「メゾスコピック」系において観測されている。このような系では、有効理論の核心である巨視的ダイナミクスと微視的ダイナミクスのスケール分離が適用できない。これらの観測結果から生じる概念的課題に対処し、物質の創発的記述の普遍性を探求するため、EMMI迅速対応タスクフォースが組織された。本文書は、この急速に発展している分野における最新の理論的・実験的進展に関するRRTF（迅速対応タスクフォース）の議論をまとめたものである。量子系制御技術の画期的な進歩を活用することで、我々は現在、系がその構成要素の総和を超えた振る舞いを示すとはどういうことかを定量的に探求することが可能となった。特に本報告書では、流体力学をはじめとする有効理論の適用可能性／非適用性が、以下の3つの主要な研究領域においてどのように検証可能であるかを明らかにしている：系のサイズに関する境界、平衡状態に関する境界、および相互作用に関する境界である。
Non-equilibrium Ion Transport in a Hybrid Battery Material
無機成分と分子成分を複合化したハイブリッド材料は、その構造的柔軟性に起因して、通常では見られない特異な機能応答を示すことが多い。その中でもプルシアンブルー類似体（PBA）は、リチウム電池以降の次世代電池技術において有望な材料群として注目されている。本研究では、非平衡状態における構造転移過程が、PBA系電極材料であるK2Mn[Fe(CN)6]の電荷貯蔵機構を支配していることを明らかにした。
Surface reconstruction and orthogonal decoupling in SrAl4 and EuAl4
量子物質における表面誘起対称性の破れは、バルク相とは異なる特異な電子相を安定化させることが可能である。しかしながら、ドメイン平均化効果の影響により、これらの現象の運動量空間における発現形態は依然として解明されていない。本研究では、角度分解光電子分光法（ARPES）と走査型トンネル顕微鏡法（STM）を用いて、明確に特徴付けられている非整合電荷密度波（CDW）転移を示す層状正方晶金属間化合物であるSrAl4およびEuAl4の電子構造について、微視的な観点から詳細な調査を行った。
CDW転移温度以下の領域では、線形分散を示す電子状態と、バルクCDW波ベクトルに直交する方向に現れる顕著な一方向レプリカバンドが観測される。これは、バルクの非整合CDWによって規定されない、面内方向のC4対称性を破る電子秩序の出現を明確に示している。走査トンネル顕微鏡（STM）による測定では、準一次元的な変調構造と半単位胞ステップを特徴とする1×2表面再構成構造が確認され、これは秩序化された50％Sr/Eu空孔に起因するものである。この表面秩序は熱サイクル処理によって不可逆的に消失することが明らかになっており、これは表面秩序とバルク秩序が互いに独立に存在していることを示唆している。
Hot-Ham: an accurate and efficient E(3)-equivariant machine-learning electronic structures calculation framework
機械学習手法とab initio計算手法を組み合わせたアプローチは、計算精度と効率性のトレードオフ問題を解決し、大規模系の計算を効率化する可能性があることから、近年大きな注目を集めている。特に、対称性制約を明示的に組み込んだ等変メッセージパッシングニューラルネットワーク（MPNN）は、原子間ポテンシャルや密度汎関数理論（DFT）のハミルトニアン予測において有望な結果を示している。しかし、これまでノード情報やエッジ情報を表現するために用いられてきた高次テンソルは、クレブシュ-ゴルダンテンソル積（CGTP）によって相互に結合されるため、計算複雑性が急激に増大し、等変MPNNの性能に深刻な影響を及ぼすという問題があった。本研究では、DFTハミルトニアンを効率的にモデル化するため、高度な技術である局所座標変換とガントテンソル積（GTP）を組み合わせたE(3)等変MPNNフレームワーク「高次テンソル機械学習ハミルトニアン（Hot-Ham）」を開発した。
Thermoelectric transport in graphene under strain fields modeled by Dirac oscillators
グラフェンは、その卓越した電子物性・機械的特性・熱物性により、凝縮系物理学における典型的な材料として注目を集めている。熱電輸送特性に関する深い理解は、新規ナノエレクトロニクスデバイスやエネルギー変換デバイスの開発において極めて重要である。本研究では、ランダムに分布した局所的なひずみ場の影響下にある単層グラフェンの熱電輸送特性を詳細に調査する。これらの局所的なひずみ場は、不純物に類似した摂動を誘起する。
これらの歪み誘起不純物は 2D ディラック発振器によってモデル化され、擬相対論的電荷キャリアと格子内の局所的な歪みとの結合を捉えます。
Revisiting the Poor Man's Majoranas: The Spin-Exchange Induced Spillover Effect
本研究では、理論的に確立された「貧者のマヨラナモード」（PMM）について詳細に検討する。このモードは、2つの接地されたスピンレス量子ドット（QD）から構成される最小キタエフ鎖モデルにおいて理論的に定義され、電子のコトンネリング過程と交差アンドレーエフ反射の振幅が厳密にバランスする最適条件下で実現される。特に、我々自身が『Journal of Physics: Condensed Matter』37巻205601号（2025年）で提案した、量子スピンSを媒介とする交換結合Jによるスピン交換摂動下におけるPMMのハイブリッド化ダイナミクスについて、グリーン関数理論の枠組みを用いて体系的に考察する。このスピン交換によって誘起されるPMMのオーバーフロー効果は、近接配置されたQDの状態密度に現れる多重レベル構造を通じて、量子統計量Sを決定するための分光的手法を提供する。本研究の主要な理論的成果として、交換相互作用によってゼロバイアス異常点を中心に対称的に分布する2S+2個（2S+1個）の衛星状態が生成されることが明らかになった。これは、ボゾン的（フェルミオン的）なスピン統計を特徴づける決定的な指標となる。
‐2025/9/4,5‐‐‐
Two-dimensional coherent spectroscopy of disordered superconductors in the narrow-band and broad-band limits
我々は、無秩序超伝導体の 2 次元コヒーレント分光法 (2DCS) 信号を 2 つの限界で理論的に解析します。1 つは正弦波パルス波による狭帯域限界であり、もう 1 つはデルタ関数パルスによる広帯域限界です。
Attention is all you need to solve chiral superconductivity
近年の神経量子状態に関する研究により、量子粒子間の相関関係が注意機構――現代のニューラルアーキテクチャの基礎をなす要素――によって効率的に捉えられることが明らかになっている。この注意機構により、ニューラルネットワークは対象間の関係性を学習することが可能となる。本研究では、汎用的な自己注意型フェルミニューラルネットワークが、事前知識やペアリング方向へのバイアスを一切用いることなく、エネルギー最小化の手法によって、引力的フェルミ気体中におけるキラルなp x ± i p y超伝導状態を発見できることを実証する。
Magic continuum in multi-moiré twisted trilayer graphene
ここでは、ねじれ角がねじれ角パラメータ空間内の 2 つの連続線に沿っている、広範囲のねじれ三層グラフェン デバイスにわたる相関現象の観察を報告します。
A new rung on the ladder: exploring topological frustration towards two dimensions
トポロジカルなフラストレーションは、量子系において境界条件が幾何学的フラストレーションを引き起こす際に生じる現象である。これにより、基底状態に非局在化した欠陥が形成され、低エネルギー状態の物理的性質が根本的に変化する。従来の研究では主に一次元系が対象とされ、基底状態の構造が準粒子励起の観点から記述可能であることが示されてきたが、二次元系における同様の現象については未解明のままであった。本研究ではこの研究空白領域を埋めるため、トーラス上に配置された三脚型反強磁性量子イジング梯子系をテンソルネットワーク法を用いて解析する。この系では、両空間方向に沿って奇数個のスピンが存在することにより、トポロジカルなフラストレーションが誘起される。
Ferromagnetism vs. Antiferromagnetism in Narrow-Band Systems: Competition Between Quantum Geometry and Band Dispersion
狭バンド系における磁性は、電子間相関、量子幾何学的効果、およびバンド分散の相互作用によって生じる。特に、強磁性体と反強磁性体の両方が、狭バンド構造を特徴とする異なるモデル系において基底状態として観測されることが知られている。このことは、どちらの磁性状態が優先的に出現し、どのような条件下でその状態が実現するのかという重要な問題を提起する。本研究では、狭バンド系におけるスピン物理を統一的に解析するための理論的枠組みを提案する。
Twisted quantum doubles are sign problem-free
符号問題は、量子多体システムを効率的にシミュレートする上での主要な障壁の一つである。一般的に、二重セミオンモデルのような物質の特定の相は本質的に符号問題を有しており、波動関数の非正値性のために、局所的な符号問題のないハミルトニアンでは実現不可能であると考えられてきた。本研究では、この通説が誤りであることを明らかにする。
Hubbard dimer physics and the magnetostructural transition in the correlated cluster material Nb3Cl8
我々は、競合するクラスター内およびクラスター間相互作用の観点から、Nb 三量体を含む相関層状物質である Nb3Cl8 の計算と実験を組み合わせた研究を紹介します。
Magnetic behavior of 5 d 1 Re-based double perovskite Sr2ZnReO6
スピン-軌道結合、交換相互作用、および陽イオン秩序化の微妙な相互作用は、遷移金属イオンにおいて特異な磁気状態を生じさせる可能性がある。本研究では、放射光X線回折（XRD）、磁気感受率測定、ミューオンスピン緩和（μSR）測定、および密度汎関数理論（DFT）計算を組み合わせた包括的な研究により、Re基（5d1）秩序型二重ペロブスカイト酸化物Sr2ZnReO6について詳細に調査した。XRD測定の結果、Sr2ZnReO6は低温において単斜晶系構造（空間群P21/n）を形成することが明らかとなった。
Highly tunable band structure in ferroelectric R-stacked bilayer WSe2
遷移金属ダイカルコゲナイドのホモ二層膜は、量子材料研究における二つの重要な研究領域を統合する：菱面体積層構造に由来するスライディング強誘電性と、微小角度ねじれによって生じるモアレ量子物質である。強誘電性を示すR積層ホモ二層膜の自発分極は、高度に調整可能なバンド構造を生成し、これがひずみ誘起圧電効果と相まって、ねじれ二層膜のトポロジー構造と相関電子相を支配する。本研究では、R積層構造を有する二層WSe2を対象に、低温域における系統的な光学分光測定を実施し、その基礎的電子物性と強誘電性特性を定量的に明らかにする。
Family of Unconventional Superconductivities in Crystalline Graphene
非従来型超伝導体は複数の対称性の破れを示し、バーディーン-クーパー-シュリーファー（BCS）理論の適用範囲を超える特性を有する。具体的には、ゲージ対称性に加えて時間反転対称性が破れることがあり、これにより磁場によって増強あるいは誘起可能な超伝導状態が実現する。しかしながら、このような非従来型超伝導は、BCS型超伝導体と比較して不純物の影響を受けやすい性質を持ち、その観測には高度に秩序化された清浄な材料系が必要とされる。結晶質の菱面体多層グラフェンは、その優れた材料品質とゲート制御可能な強相関効果という特徴から、非従来型超伝導を研究するための有望なプラットフォームとして注目されている。本研究では、菱面体構造を有する四層および五層グラフェンにおける輸送特性測定を行い、清浄極限条件下で多様な超伝導特性が現れることを明らかにした。
Ambient-pressure superconductivity and electronic structures of engineered hybrid nickelate films
ラドルセン-ポッパー型ニッケル酸化物は、高温超伝導の発現機構を解明する上で重要な研究対象として注目されている。しかしながら、超伝導発現に必須となるフェルミ面のトポロジーについては未だ解明されていない。本研究では、同一の圧縮エピタキシャル歪み条件下において、ハイブリッド単層二層構造（1212）と純粋二層構造（2222）の両方について薄膜成長と大気圧下での超伝導特性を報告するとともに、ハイブリッド単層三層構造（1313）においては超伝導が観測されないことを明らかにした。1212構造においては、超伝導転移温度の出現値が最大50 Kに達し、マクミラン限界を超える値を示した。角度分解光電子分光法による測定から、これらの原子レベルで制御された構造系におけるフェルミ面に顕著な差異が存在することが判明した。超伝導を示す1212構造および2222構造の薄膜では、分散性を持つ正孔様バンド（すなわち{γ}バンド）がフェルミ面を通過し、ブリルアンゾーンの角を取り囲むように分布している。一方、非超伝導状態の1313構造では、{γ}フラットバンドの頂点がフェルミ面から約70 meV下方に位置していることが観測された。
ちゃんと比較していて偉い！
Lattice dynamics of the infinite-layer nickelate LaNiO2
無限層構造を有するニッケル酸化物（ILニッケル酸化物）は、新たな超伝導材料として急速に注目を集めている。しかしながら、そのトポタクティック合成における技術的困難さから、現在までに主に薄膜あるいは多結晶粉末試料としてのみ実現されており、格子ダイナミクスなどの基礎物性に関する包括的な研究が制限されてきた。本研究では、ILニッケル酸化物LaNiO₂からなる多数の共整列バルク結晶から構成される試料に対して、飛行時間型非弾性中性子散乱法による測定を行った。
Robust superconductivity upon doping chiral spin liquid and Chern insulators in a Hubbard-Hofstadter model
純粋に斥力的なハバードモデルにおいて超伝導を示すことは、クーロン相互作用が超伝導を媒介するという直感に反する性質を浮き彫りにする重要な目標である。本研究では、プラケット当たりπ/2の磁束を印加した三角格子ハバード-ホフスタッターモデルにおいて、頑健な超伝導が存在することを示す数値的証拠を提示する。
Role of Fe intercalation on the electronic correlation in resistively switchable antiferromagnet Fe
インターカレーション型遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）ファミリーの中で、FexNbS2は電流誘起型の抵抗スイッチング挙動、調整可能な反強磁性状態、および整合性の取れた電荷秩序という特異な特性を示すことが明らかになっている。これらの特性はいずれも、Feドーピング濃度x c = 1/3という臨界値と密接に関連している。しかしながら、このような極端な化学量論的組成に対する敏感性の電子的起源については、これまで明らかにされていなかった。本研究では、角度分解光電子分光法（ARPES）と密度汎関数理論（DFT）計算を統合的に用いることで、x c 値の変化に伴って生じるeVスケールの劇的な電子構造再構成を同定し、その特性を明らかにすることに成功した。
Signatures of emergent surface states across a displacive topological phase transition in Bi4I4
結晶対称性の破れを伴う位相的相転移は、対称性・位相幾何学・創発量子現象の相互作用を探求する豊かな研究領域を提供する。近年発見された準一次元位相的物質Bi4I4は、高温において位相的に非自明なギャップレス表面状態を形成することが理論的に予測されており、この系は有限温度で低温ギャップ相へと相転移することが知られている。本研究では、表面状態を有する高温β相からヒンジ状態を有するギャップ相への室温相転移に関する実験的証拠を提示する。
Direct spatiotemporal imaging of a long-lived bulk photovoltaic effect in BiFeO3
中心対称性の破れに起因するバルク光起電力効果（BPVE）は、物質の対称性と量子幾何学的特性を研究するための重要な手法として、また新規光電子デバイスへの応用可能性から、近年大きな注目を集めている。バルク材料特有の現象であるにもかかわらず、BPVEの測定は通常、界面や金属電極を用いて行われるため、観測される信号が真にバルク起源のものかどうかについて疑問が呈されてきた。本研究では、非接触型ポンプ・プローブ顕微鏡法を用いることで、単結晶・単一ドメイン構造を有するBiFeO3における光励起キャリアの空間的・時間的ダイナミクスを直接観測することに成功した。
Etching-free dual-lift-off for direct patterning of epitaxial oxide thin films
単結晶酸化物薄膜は多様な機能特性を有するものの、その実用的な応用においてはパターン形成技術の課題が障壁となっている。従来のパターン形成手法はエッチングプロセスに依存しており、この方法はコスト高になりがちである上、膜や基板の損傷、エッチング不足、過剰エッチング、横方向エッチングといった問題が生じやすいという欠点がある。本研究では、エッチング工程を経ることなく酸化物薄膜を直接パターン形成可能なデュアルリフトオフ法を提案する。
Magnetic Double-Wells: Absence of Tunneling
最近発表されたように、2 つの井戸間のトンネル効果が消滅する磁気二重井戸ハミルトニアンを紹介します。
Moiré spintronics: Emergent phenomena, material realization and machine learning accelerating discovery
ねじれたファンデルワールス（vdW）材料は、二次元系における特異な量子現象の探求と新規材料特性の工学的制御を可能にする有望なプラットフォームとして登場しており、スピントロニクス分野に革命的な進展をもたらす可能性を秘めている。本総説では、ねじれvdW材料における新興モアレスピントロニクス分野の最新研究動向を概説することを目的としており、特に二次元磁性材料に焦点を当てて解説する。
Quantum Hall Antidot as a Fractional Coulombmeter
分数量子ホール効果領域において生じる分数電荷を持つ準粒子の検出は、その特異な量子物性を解明する上で極めて重要である。統計的性質を調べるためには電子干渉計が従来中心的な役割を果たしてきたが、その解釈にはバルク-エッジ相互作用による複雑な影響が伴うことが多い。量子ホール系におけるポテンシャルの高まりとして現れるアンチドットは、この文脈において特に有用である。従来の設計における幾何学的制約を克服できるだけでなく、量子ポイントコンタクト内の制御可能な不純物として機能するためである。さらに、アンチドットを用いることで、より煩雑な測定手法を必要とせず、単純な伝導度測定によって直接的に準粒子の電荷検出が可能となる。本研究では、クーロン相互作用が支配的な領域で動作するゲート定義型二層グラフェン・アンチドットを用い、整数量子ホール状態および分数量子ホール状態における準粒子トンネル現象を系統的に調査した。
Magnetic resonance and microwave resistance modulation in van der Waals colossal-magnetoresistance material
巨大な磁気抵抗効果（CMR）は凝縮系物理学において今なお大きな関心を集める、非常に興味深い量子現象である。Mn3Si2Te6はその典型的なCMR材料として注目されており、特に不可解な磁気抵抗挙動と顕著な方向異方性を特徴としている。これまで広範な研究が行われてきたにもかかわらず、Mn3Si2Te6におけるCMRを駆動する機構は依然として解明されていない[1-4]。本研究では、Mn3Si2Te6の磁気共鳴特性を詳細に調査し、結晶のc軸方向に印加した磁場に対してab面方向に印加した場合と比較してg因子が減少することを観測した。この結果は、c軸方向において軌道磁化が大きく寄与していることを示唆している。さらに、共鳴条件下で抵抗の変調現象を検出しており、これはMn3Si2Te6におけるCMRが面外方向のスピン分極に対して敏感に応答することを示している。
Octupole-driven spin-transfer torque switching of all-antiferromagnetic tunnel junctions
強磁性体を基盤とする磁気トンネル接合（MTJ）は、スピントロニクス分野における典型的なデバイスであり、データストレージ、コンピューティング、センシング技術など幅広い応用分野を有している。これらのデバイスは、トンネル磁気抵抗（TMR）効果による磁気秩序の電気的検出機構と、スピン転移トルク（STT）による電流駆動型磁気秩序制御機構という、相互補完的な機能を同時に実現する。従来、反強磁性材料を用いたトンネル接合ではこれらの効果はいずれも顕著に現れないと考えられていた。これは反強磁性体が正味の磁化を示さないためである。しかし近年、キラル反強磁性体を基盤とする全反強磁性トンネル接合（AFMTJ）において、非相対論的運動量依存型スピン分極とクラスター磁気オクテットモーメントに起因するTMR効果が観測された。これらはいずれも、反強磁性体特有のスピン分裂バンド構造の現れである。一方、反強磁性体におけるSTTに相当する、AFMTJを流れる電流による反強磁性応答効果については、全電流がスピン中性であるという事実から、従来その存在は否定されていた。本研究では、この一般的な認識とは対照的に、このような反強磁性応答効果、すなわちオクテットモーメント駆動型スピン転移トルク（OTT）を示すナノスケールAFMTJの存在を明らかにする。
Fabrication and Characterization of the Moiré surface state on a topological insulator
トポロジカル絶縁体表面上に形成されるモアレ超格子は、多くの新規物性を示すことが理論的に予測されているものの、これまで実験的に実現された例はない。本研究では、分子線エピタキシー法を用いて最表面層を捻転させることで生成されるモアレ超格子を有するトポロジカル絶縁体Sb2Te3薄膜の作製に成功するため、2段階成長法を開発した。
Controlled Buildup of Half-Quantized Thermal Conductance in an Engineered Chiral Spin Liquid Platform
私たちは、量子工学システムに適したプラットフォームである、2 つのイジング チェーン リザーバーに結合された小型のカイラル スピン液体デバイスのエッジに沿った熱輸送を研究します。
Quantum simulation of out-of-equilibrium dynamics in gauge theories
近年の量子技術の急速な進展により、自然界の最も基本的な枠組みの一つであるゲージ理論の量子シミュレーションが、古典計算では著しく制約を受ける非平衡領域においても可能となった。主に中性原子、捕捉イオン、超伝導回路を基盤としたこれらの量子シミュレータは、核物理学、高エネルギー物理学、凝縮系物理学における長年の未解決問題の解明に貢献する可能性を秘めており、最終的には初期宇宙から高エネルギー衝突現象に至るまで、物質の進化過程を第一原理的に研究する道を開くものである。この急速に発展を続ける分野における研究は、学問分野間の概念の融合を促進し、新たな物理現象の発見にもつながっている。本総説では、現在および近い将来の量子シミュレータで観測可能な現象に焦点を当て、粒子生成とストリング破断、衝突ダイナミクス、熱化過程、エルゴード性の破れ、動的量子相転移といった最新の実験的・理論的進展について詳述する。
Mott Glass and Criticality in a S=1/2 Bilayer Heisenberg Model with Interlayer Bond Dilution
本研究では、確率的級数展開量子モンテカルロ法（SSE-QMC法）を用いて、層間結合が希薄化された二層正方格子上におけるS = 1/2反強磁性ハイゼンベルクモデルを理論的に解析する。規則的な希薄化パターンとランダムな希薄化パターンの双方を考慮する。
Generative AI for Crystal Structures: A Review
多くの他分野と同様、生成型人工知能の急速な発展は、結晶構造を提案する新たな手法を提供し、場合によっては所望の物性値までも予測可能とすることで、材料探索のあり方を根本から変革しつつある。本総説では、無機結晶材料に特化した生成モデル分野における最新の研究成果を包括的に概説する。まず、生成モデリングの基礎理論と、可逆的な材料記述子についての基本概念を紹介する。
The Future of Artificial Intelligence and the Mathematical and Physical Sciences (AI+MPS)
本コミュニティペーパーは、2025年3月に開催された米国国立科学財団（NSF）主催の「人工知能（AI）と数学・物理学分野の未来に関するワークショップ」から生まれたものである。本ワークショップは、数学・物理学分野の各領域（天文学、化学、材料科学、数理科学、物理学）が、AIの未来においてどのようにその可能性を最大限に活用し、貢献できるかを理解することを目的としていた。本稿では、2025年春～夏時点における数学・物理学コミュニティの見解を、急速に発展を続けるこの分野の現状とともに簡潔にまとめ報告する。AIと数学・物理学分野の関係性はますます不可分なものとなりつつあり、今こそAIの科学的発見への活用可能性を積極的にかつ戦略的に追求するとともに、基礎科学の知見を応用してAIの発展に影響を与える機会を最大化することで、AIと科学の連携を強化する重要な局面にある。本目的を達成するため、以下の活動と戦略的優先事項を提案する：（1）双方向的なAI+数学・物理学研究を可能にすること、（2）AI+数学・物理学分野の学際的研究者コミュニティを育成すること、（3）数学・物理学研究者および学生向けのAI教育と人材育成を促進すること。
‐2025/9/3‐‐‐
Phase-Sensitive Measurements on a Fermi-Hubbard Quantum Processor
フェルミオン系量子プロセッサは、相関フェルミオン物質の量子シミュレーションにおいて有望なプラットフォームである。本研究では、光超格子中に閉じ込めたフェルミオン系において、時間発展演算子の複素期待値（一般にロスミットエコーと呼ばれる）を測定するためのハードウェア効率に優れたプロトコルを提案する。具体的には、フェルミ・ハブバーモデルについて、ハーフフィルリング状態および有限ドーピング状態におけるアルゴリズムの解析を行う。
Statistical Mechanics of Paraparticles
量子力学において、粒子は大きくフェルミオンとボソンの2種類に分類される。フェルミオンは半整数スピンを持つ粒子であり、パウリの排他原理とフェルミ・ディラック統計に従う。一方、ボソンは整数スピンを持つ粒子で、パウリの排他原理には従わず、ボース・アインシュタイン統計に従う。ただしこの基本分類には2つの例外が存在する：第一に、2次元系にのみ存在するエニオン、第二に任意の次元で存在可能なパラ粒子である。パラ粒子は非自明なパラ統計に従い、一般化された排他原理を遵守する。本論文では、論文\cite{wang2025particle}において確立されたパラ粒子統計の基礎理論について詳細に考察する。
Quantum Pontus-Mpemba Effects in Real and Imaginary-time Dynamics
量子ポントス＝ムペンバ効果（QPME）とは、量子系が対称ハミルトニアンのみによる直接的な進化過程よりも、2段階の進化プロトコルを通じてより迅速に緩和するという直感に反する現象である。このプロトコルでは、まず系が対称性を破るハミルトニアンの下で進化し、その後対称ハミルトニアンに切り替える。本研究では、U(1)対称性に関して、実時間ダイナミクスと虚時間ダイナミクスの双方においてQPMEが発生することを実証する。傾斜した強磁性初期状態を用いることで、過渡的な非対称進化が、実時間進化および虚時間進化のそれぞれにおいて、系の熱化過程あるいは基底状態への収束を著しく加速することを示す。
Ideal Optical Flux Lattices
極低温原子気体における分数量子ホール（FQH）状態の実現は、量子シミュレーション分野における長年の重要な目標である。従来用いられてきた手法――高速回転ガスやタイトバインディング格子など――は、相互作用エネルギーの低さや多体エネルギーギャップの狭さといった制約に直面することが多い。光流格子（OFL）はより高い有効磁束密度を達成可能であるものの、標準的な二状態構成では磁場分布が不均一になる問題があり、多状態系への拡張には実験的な複雑さが伴う。本研究では、わずか二つの内部原子状態のみを用いてOFL中に頑健なFQH相を創成する新たな理論的枠組みを提案する。
Nonadiabatic Wave-Packet Dynamics: Nonadiabatic Metric, Quantum Geometry, and Analogue Gravity
本研究では、緩やかに変化する空間的・時間的摂動を受けるブロッホ電子の非断熱的波動パケット動力学について、統一的な理論を構築した。
Reexamining Machine Learning Models on Predicting Thermoelectric Properties
熱電材料は、廃熱を電気エネルギーに変換することでクリーンエネルギーを生成することが可能である。熱電材料の性能は、無次元の性能指数ZTによって評価される。高ZT値を有する材料の探索は、実験的・理論的両面において広範な研究対象となっている。しかしながら、材料空間が極めて広大であるため、高ZT材料の発見には多大な時間とコストを要する。新規熱電材料の発見効率を向上させるため、近年の研究ではデータベースを活用した機械学習手法を用いて高ZT値候補材料の探索が行われている。本研究では、機械学習モデルが熱電特性を予測する際の性能に、さまざまな物理的概念を追加することの影響について詳細に検討する。
本研究の目的は、熱電材料（TE材料）の設計において、基礎物理現象をより正確に捉えるモデルの能力を向上させることである。ここで考慮する概念には、短距離秩序構造と結晶構造クラスが含まれる。得られた結果からは、精度の一定の向上が確認された。ただし、現行のモデルでは希薄合金と濃縮合金の区別ができないため、ドーピング効果の予測には不十分な点がある。
Hidden ferromagnetism of centrosymmetric antiferromagnets
時間反転対称性（𝒯）の破れは、強磁性の特徴的な現象であり、異常ホール効果（AHE）や軌道磁気モーメント（OM）といった現象を引き起こす。しかしながら、この𝒯の破れは特定の種類の反強磁性体――弱強磁性体やオルタマグネットなど――においても観測可能であり、これらは空間反転対称性の下で不変である。この強磁性との類似性を考慮すると、このような異常な反強磁性（AFM）状態が、最も単純な強磁性状態――すなわち、単一の磁性サイトのみを含む最小単位胞内で表現可能かどうかという疑問が生じる。本研究では、この種の表現が可能であることを示す。その根拠は、このAFM状態を宿す反強誘電性歪み格子におけるスピン軌道（SO）相互作用の特殊な形態にある。
Recent Advances in Unconventional Ferroelectrics and Multiferroics
新規な強誘電性材料は、その特異な物性特性により、次世代ナノエレクトロニクスおよびスピントロニクスデバイス開発における新たな可能性を切り開くことが期待されている。本論文では、従来とは異なるタイプの強誘電性システムについて体系的に考察する。具体的には、Hf系材料および基礎的強誘電体から、積層強誘電性、極性金属状態、分数量子強誘電性、ウルツ鉱型強誘電性、さらには自立膜状強誘電性に至るまでを網羅的にレビューする。さらに、マルチフェロイック材料についても詳細に検討し、特に新規磁気状態と強誘電性の相互作用、および強谷-強誘電性結合機構に焦点を当てる。最後に、本分野における現在の課題と今後の研究機会について総括的に論じる。
"One defect, one potential" strategy for accurate machine learning prediction of defect phonons
原子スケールの振動運動は、固体中の欠陥部位におけるフォノン補助型電子遷移において極めて重要な役割を果たす。しかしながら、欠陥系におけるフォノン計算は、大規模スーパーセルを用いた第一原理計算の計算コストが高いため、しばしば困難を伴う。近年、ユニバーサル機械学習原子間ポテンシャル（MLIP）などの基盤モデルが、高速なフォノン計算を実現する有望な代替手法として登場している。ただし、これらの手法の定量的精度は未だ十分とは言えず、非放射性キャリア捕獲速度などの高度な欠陥フォノン計算への基礎的な適用には限界がある。本論文では、「1つの欠陥に対して1つのポテンシャル」という新たな戦略を提案する。この手法では、MLIPを限られた数の摂動を加えたスーパーセルデータセットを用いて学習させる。
Dipolar Nematic State in Relaxor Ferroelectrics
リラクサー強誘電体は、極めて優れた誘電特性と電気機械特性を示すが、その微視的起源は階層的な極性構造と化学的複雑性の相互作用により、依然として解明されていない。極性ナノ領域やナノドメインを基盤としたモデルは現象論的な理解において貴重な知見を提供するものの、圧電係数などの機能特性を定量的に記述するために必要な第一原理的な予測能力を欠いている場合が多い。本研究では、汎用的な第一原理ベースの機械学習原子間ポテンシャルによって可能となった大規模分子動力学シミュレーションを用いて、代表的なPb系・Bi系・Ba系リラクサーにおける原子スケールの極性ダイナミクスを詳細に調査した。すべての系において、我々は従来の極性クラスターを基盤としたパラダイムに挑戦する、普遍的な双極子ネマティック状態を発見した。この状態は、局所的な分極の整列を伴わずに長距離にわたる分極方向の秩序を示すという特徴を有する。
Conductive domain walls in ferroelectrics as tunable coherent THz radiation source
BiFeO3結晶中の導電性ドメインにおける電流に伴う赤外線照射後のTHz放射について、理論的に検討を行った。この実験的に観測されている現象は、ドメイン壁のストライプ構造が金属共鳴器として機能し、電荷蓄積の振動がドメイン壁の端部で生じていることによって説明される。
Direct spatiotemporal imaging of a long-lived bulk photovoltaic effect in BiFeO3
中心対称性の破れに起因するバルク光起電力効果（BPVE）は、物質の対称性と量子幾何学的特性を解明するための重要な指標として、また新規光電子デバイスへの応用可能性から、近年大きな注目を集めている。バルク材料特有の現象であるにもかかわらず、BPVEの測定は通常、界面や金属電極を用いて行われるため、観測される信号が真にバルク起源のものかどうかについて疑問が呈されてきた。本研究では、非接触型ポンプ・プローブ顕微鏡法を駆使し、単結晶・単一ドメイン構造を有するBiFeO3における光励起キャリアの空間的・時間的ダイナミクスを詳細に観測した。
極性軸に沿ったキャリアの非対称輸送を観察し、BPVE の本質的なバルクおよび対称性駆動の性質を確認しました。
A Concise Review of Recently Synthesized 2D Carbon Allotropes: Amorphous Carbon, Graphynes, Biphenylene and Fullerene Networks
二次元（2D）炭素同素体は、その特異な物性と電子工学、触媒、エネルギー貯蔵、センシングなど多岐にわたる分野での応用可能性から、近年大きな注目を集めている。グラフェンの実験的実現を契機として、これまでに数多くの他の2D炭素構造体が提案され、場合によっては実際に合成にも成功している。本研究では、グライネ、ビフェニレン系ネットワーク、フラーレンネットワーク、および単層アモルファス炭素など、近年実験的に実現された2D炭素同素体について簡潔にレビューする。
Migration as a Probe: A Generalizable Benchmark Framework for Specialist vs. Generalist Machine-Learned Force Fields in Doped Materials
機械学習によって構築された力場（MLFF）、特に事前学習済みの基盤モデルは、分子動力学シミュレーションにおいて量子力学的第一原理計算レベルの精度を、分子スケールの時間・空間領域にまで拡張する可能性を秘めている。しかしこの技術転換に伴い、根本的な疑問が生じる：特定のシステムに対しては、ゼロから専門モデルを構築するのと、汎用的な基盤モデルを適応させるのとでは、どちらが優れたアプローチなのか？データ効率性、予測精度、および分布外（OOD）領域での失敗リスクといったトレードオフ関係については、未だ明確な結論が得られていない。本研究では、技術的に重要な2次元材料であるCr層間挿入型Sb2Te3をテストケースとして、MACEアーキテクチャを用いた場合の、専用設計モデル（ゼロから構築）とファインチューニング済み基盤モデルの性能比較フレームワークを提案する。
Operating advanced scientific instruments with AI agents that learn on the job
次世代X線光源や自動運転型実験施設といった先進的な科学研究用設備は、日常的な作業の自動化と迅速な実験・特性評価を可能にすることで、科学的発見のあり方を革新している。しかしながら、これらの施設は新たな実験ワークフローへの対応、多様なユーザープロジェクトへの適応、そしてより複雑な機器や実験への高まる要求に応えるため、継続的な進化が求められている。この継続的な開発プロセスには重大な運用上の複雑さが伴うため、ユーザビリティ、再現性、そして直感的な人間-機器間インタラクションの実現に重点を置く必要がある。本研究では、大規模言語モデル（LLM）によって駆動されるエージェント型AIを、このような目標を達成するための革新的なツールとして統合する可能性について検討する。
afspm: A Framework for Manufacturer-Agnostic Automation in Scanning Probe Microscopy
走査型プローブ顕微鏡（SPM）は、材料表面の物理的特性を詳細に調査可能な有用な技術である。しかしながら、実験実施に要する時間の長さと、操作に必要とされる高度な専門知識が、SPMの広範な普及を妨げる要因となっている。近年の研究では、複数の形態の自動化を導入することでこの課題を改善できる可能性が示されているものの、それらの技術は開発元のSPMシステム以外との統合が困難であるため、その適用範囲は限定されている。このような状況を踏まえ、本研究では、開発されたコンポーネントのコード共有と再利用性を促進することを目的とした、SPM向けの自動化フレームワークを提案する。
rhodent: A Python package for analyzing real-time TDDFT response
リアルタイム時間依存密度汎関数理論（rt-TDDFT）は、フェムト秒あるいは光領域における物質の動的応答を研究するための確立された手法である。この手法では、コーン・シャム（KS）波動関数を時間方向に伝播させ、原理的には任意の時刻における任意の観測可能量を抽出することが可能である。また、フーリエ変換を施すことで分光量を抽出することもできる。現在、数多くの公開コードがrt-TDDFTを実装しており、これらのコード間ではKS方程式の数値解法、利用可能な交換相関汎関数、および解析機能の面で差異が存在する。rt-TDDFTを利用するユーザーにとって、これは不便な状況である。なぜなら、あるコードで利用可能な数値計算手法を用いなければならない一方で、別のコードで利用可能な解析手法を必要とする場合があるからだ。本論文では、rt-TDDFT計算の出力処理を目的としたモジュール型Pythonパッケージ「rhodent」を紹介する。本パッケージを用いることで、ホットキャリア分布、エネルギー、誘起密度、双極子モーメント、およびそれらの各種分解能を計算することが可能である。
Nanoscale Dipolar Fields in Artificial Spin Ice Probed by Scanning NV Magnetometry
ダイヤモンド内の単一の窒素空孔 (NV) 中心に基づく走査プローブ顕微鏡を使用して、異なる格子定数を持つ 2 つの正方格子人工スピンアイス (ASI) システムの双極子結合場を調査します。
Probing the Nanoscale Excitonic Landscape and Quantum Confinement of Excitons in Gated Monolayer Semiconductors
ナノスケールにおける励起子の工学的制御と特性解明は、量子フォトニクスおよび光電子工学分野における中核的な課題である。電気的制御や歪みエンジニアリングによる励起子閉じ込め効果は2次元半導体において実証されているものの、ナノスケールレベルの大きな不均一性が、2次元量子フォトニックデバイスアーキテクチャのスケーラビリティを制限する要因となっている。本研究では、カソードルミネッセンス分光法を用いて、静電ゲート制御下における単層WS2の励起子状態分布を詳細に調査した。
Shot noise as a probe for Andreev reflection in graphene-based heterojunctions
ショットノイズは、電荷輸送の離散的性質に起因して生じる現象であり、メソスコピック導体における電流流を支配する微視的輸送機構を直接的に観測する手段を提供する。本研究では、量子ショットノイズがアンドレーエフ反射の直接的かつ頑健な指標として機能し、グラフェン-超伝導体接合、グラフェン-超伝導体-グラフェン三層接合、および超伝導体-グラフェン-超伝導体接合において、後方反射過程と鏡面反射過程を明確に区別できることを実証する。
Real-space observation of the low-temperature Skyrmion lattice in Cu2OSeO3(100) single crystal
Cu2OSeO3は、熱力学的に安定な2つの異なるスキルミオン相が同定されたスキルミオンホスト材料である。本研究では、バルクCu2OSeO3(100)単結晶における低温磁性相の磁気力顕微鏡画像を報告する。
Observation of moiré trapped biexciton through sub-diffraction-limit probing using hetero-bilayer on nanopillar
ナノスケールにおける粒子間相互作用の強度を精密に制御する技術は、極めて興味深い研究対象である。このような相互作用の分光的特徴は往々にして微弱であり、観測には特殊な検出手法が必要となる。この目的において、モアレ超格子の周期的ポテンシャル井戸に捕捉された層間励起子は、特に相互作用に引力成分と斥力成分の両方が存在することから、豊かな相互作用物理を示す。本研究では、WS2/WSe2ヘテロ二層構造において、層間モアレポケットから層内モアレポケットへと長さスケールが縮小する際、2つの層間励起子間のクーロン力が斥力から引力へと反転する現象を明らかにした。この現象は、直接相互作用と交換相互作用が複雑に競合することによって生じるものである。
Realizing Blume-Capel Degrees of Freedom with Toroidal Moments in a Ruby Artificial Spin Ice
イジングモデルを超えるエキゾチックなハミルトン力学系の実現は、実験的統計物理学における重要な研究課題の一つである。その代表的な例として、3状態スピンモデルであるブルーメ・カペルモデルが挙げられる。このモデルの相図には、二次相転移線と一次相転移線が収束するトリクリティカル点が存在し、これにより常磁性相・強磁性相・無秩序相が共存する特異な現象が観測される。本研究では、ルビー格子のリンク上に単一ドメインナノ磁石からなる人工結晶を構築し、ブルーメ・カペルモデルの自由度を実空間において直接観測可能な系を実現した。
Racetrack computing with a topological boundary ratchet
多安定秩序パラメータは、空間領域において不揮発性情報を符号化する自然な手段を提供する概念であり、これは磁気メモリデバイスの基礎原理となっている。しかしながら、この安定性は本質的に、情報処理や読み出しのためにデバイス内で情報を移動させる必要性と矛盾する。磁気系においては、電流や外部磁場を用いてドメインを輸送することが可能であるが、中性系において情報を保持したドメインを確実に輸送する機構は未だ限られている。本研究では、弾性メタマテリアルにおいてトポロジカルな境界ラチェットを実験的に実現した。ここでは、デジタル情報が屈曲ドメインに符号化され、周期的な負荷によって量子化された形で輸送される機構を採用している。
Domain Wall Engineering in Graphene-Based Josephson Junctions
近年の研究進展により、グラフェン中にトポロジカルキンク状態を有するドメイン壁（DW）を制御的に作製することが可能となった。これと並行して、グラフェンベースのジョセフソン接合を構築するための信頼性の高い技術も確立されている。現在、DWとジョセフソン接合を統合するための実験的条件は整っているものの、この研究分野は依然として未開拓の領域が多い。本研究では、トポロジカルキンク状態を介したグラフェンベースのジョセフソン接合における輸送特性を理論的に検討するとともに、DWを制御するための3つの工学的戦略を提案する。
Classification of topological insulators and superconductors with multiple order-two point group symmetries
本論文では、ℤ2×n 型の点群対称性が存在する場合におけるトポロジカル絶縁体および超伝導体の分類群を計算する手法を提案する。この手法は任意の自然数 n に対して適用可能である。
Interaction-limited conductivity of twisted bilayer graphene revealed by giant terahertz photoresistance
量子材料における相関状態および量子臨界状態を理解するには、伝導率を制限する微視的プロセスを特定することが不可欠です。ねじれ二層グラフェン（TBG）をはじめとするねじれ制御材料では、金属抵抗率の温度依存性がべき乗則に従い、その指数が広い範囲にわたるため、標準的な輸送測定では支配的な散乱過程を明確に特定できず、フォノン制限輸送やウムクラップ散乱から、ストレンジ金属性や重いフェルミオンの再正規化に至るまで、様々な解釈が競合します。本研究では、テラヘルツ（THz）励起を用いてTBG中の電子温度を選択的に上昇させながら格子温度を低温に保ち、抵抗率への電子-電子寄与と電子-フォノン寄与を直接分離することを可能にします。
テクニカルすぎる
Breakdown of the Kirchhoff's law of thermal radiation by a spatiotemporally modulated nonreciprocal metasurface
キルヒホッフの熱放射法則によれば、熱平衡状態において物質表面の放射率はその吸収率と等しくなる。この基本原理は、光源と検出器間におけるエネルギー交換を相互的に規定することで、フォトニックシステムの効率に本質的な制約を課している。この相互性の原理を破ることは、エネルギー変換、放射冷却、中赤外線領域におけるセンシングおよびイメージング用途のフォトニックデバイス開発において特に重要である。相互性の制約を克服するためのフォトニックプラットフォームへの需要が高まる中、本研究では室温環境下でキルヒホッフの法則を破ることが可能な中赤外線周波数帯で動作する、時空間変調型非相互性メタサーフェスの世界初の実証成果を発表する。具体的には、グラフェンを基盤とした集積フォトニック構造を作製し、ギガヘルツ周波数で変調されたメタサーフェスからの非相互性反射を実験的に実証した。
Entropy Flow at the Quantum Limit
熱管理は、マクロスケールから集積回路や量子技術におけるミクロスケールに至るまで、重要な課題である。関連する熱流I_Qについては、熱力学の誕生以来、エネルギー流I_Eから対流による寄与I_Nを差し引くという消去法によって理解されてきた（I_Q = I_E - I_N）。しかしながら、量子極限においては、この公式が熱流によって運ばれるエントロピーがゼロに収束するにもかかわらず、その値が無限になるという矛盾した結果を導く。この矛盾を解決するため、我々は従来の熱流公式に量子論的な項が欠けていることを指摘する。
正しい量子公式によれば、量子プロセスで生成される熱はこれまで考えられていたよりもはるかに小さく、量子マシンの効率にそれに応じた有益な結果をもたらすことが予測されます。
Self-Organising Memristive Networks as Physical Learning Systems
物理システムを用いた学習は、物理的基盤に内在する非線形ダイナミクスを活用して学習を実現する新たなパラダイムとして注目されている。このパラダイムシフトの背景には、従来のトランジスタベースのハードウェア上で実装される人工ニューラルネットワークソフトウェアの持続可能性に限界があるという根本的な問題がある。本解説では、抵抗変化型メモリのナノスケール素子で構成され、動的に再構成可能で自己組織化機能を備えた電気回路ネットワークを用いた有望なアプローチを紹介する。実験的進展により、これらの自己組織化メムリスタネットワーク（SOMNs）内部における非自明な相互作用が明らかになり、その集合的な非線形ダイナミクスと適応的挙動に関する知見が得られている。さらに、これらの特性を様々なハードウェア実装において学習プロセスに活用する方法についても考察する。
Band Geometry Induced Third-Harmonic Generation
第3高調波発生（THG）は、超高速イメージング、テラヘルツ（THz）信号生成、および対称性感受性プローブにおいて重要な非線形光学過程である。この過程は、通常、低次の応答成分が消失する中心対称性材料において支配的な役割を果たす。しかしながら、バンド構造の幾何学的特性、フェルミ面の効果、および不規則性がTHGの大きな増幅と波長可変性を可能にするメカニズムについては、未だ十分に解明されていない。本研究では、密度行列形式に基づく有限周波数量子動力学理論を構築し、第3高調波伝導率テンソルを導出する。
Topological Control of Polaritonic Flatbands in Anisotropic van der Waals Metasurfaces
異方性ファンデルワールス（vdW）材料は、方向依存性を示す光学特性と電子特性を有しており、方向性を持った光と物質の相互作用を自在に制御する上で極めて有用である。特に二硫化レニウム（ReS）は、面内方向における強い異方性と、膜厚に依存しない直接バンドギャップ励起子という特徴を有しており、これらの励起子は光とのハイブリッド化によって励起子ポラリトンを形成することが可能である。並行して、ナノスケールのサブ波長共振器を配列したメタサーフェスは、連続体準束縛状態（qBICs）として極めて鋭い光子モードをサポートできる。光子モードのトポロジカル変換により、分散関係が消失したフラットバンド、すなわち運動エネルギーが抑制され群速度がゼロとなる状態が実現可能である。材料固有の異方性は、堅牢な遠視野フラットバンドの形成とその制御という未開拓の可能性を秘めている。本研究では、本来的に異方性を示す励起子材料を共鳴型メタサーフェス構造に組み込むことで、その光子トポロジカル特性と光と物質の結合挙動が根本的に変化し、拡張された遠視野フラットバンドの形成を駆動・制御可能であることを実証する。
The Zeno-like effect in a spin-chain quantum battery
量子バッテリーは、コヒーレンス効果やその他の量子力学的現象を利用したエネルギー貯蔵・状態保持デバイスとして捉えることができる。これらのデバイスは環境ノイズに対して極めて敏感である。本研究では、適切に設計を行うことで、環境ノイズがスピン鎖型量子バッテリーにおける充電プロセスに「ゼーマン的」な安定化効果をもたらすことを明らかにした。この相互作用を詳細に調べるため、計算コストが比較的低く抑えられつつ大容量のエネルギー貯蔵が可能なシステムサイズN=6を対象とし、特に重要なのは、エルゴトロピーが総貯蔵容量とほぼ一致することから、蓄積されたエネルギーをほぼ完全に抽出可能となる点である。
Disorder-Induced Damping of Spin Excitations in Cr-Doped BaFe2As2
本研究では、Ba(Fe1-xCrx)2As2（CrBFA）系におけるスピン励起を、高分解能共鳴非弾性X線散乱（RIXS）法を用いて詳細に調査した。試料はx = 0、0.035、および0.085の3種類を用いた。CrBFA系において、Crは正孔ドーパントとして機能すると同時に、局所的なスピンを導入し、これがFe由来の磁気励起と競合する現象が観測された。特に、Fe由来の磁気励起は主に減衰効果によって軟化し、x = 0.085のドーピング濃度において過減衰状態に至ることが明らかとなった。このドーピング濃度レベルでは、角度分解光電子分光法（ARPES）による補完的測定から、ネマティックバンド分裂などの電子構造再構成効果が認められないことも確認された。我々は、置換不規則性とCrの局所スピンを明確に考慮した局所スピンモデルを構築し、本研究で得られた主要な観測結果をすべて再現することに成功した。これらの結果は、相関の強いHund金属において、電荷ドーピングよりもむしろ不規則性が支配的な役割を果たす事例を明らかにするものである。
Discovery of nodal-line superconductivity in chiral crystals
キラル結晶は、その構造的掌性を特徴とする物質群であり、バンドトポロジー、スピン軌道結合（SOC）、および電子相関の相互作用によって駆動される特異な量子現象を発現する。適切なキラル結晶材料の供給が限られているため、これらの物質における非従来型超伝導（SC）の研究は未だ十分に進展していない。本研究では、ミューオンスピン分光法、バンド構造計算、および摂動理論を統合的に用いることで、La(Rh,Ir)Si系材料ファミリーにおける非従来型超伝導の発見を報告する。
Reentrant superconductivity and superconductor-to-insulator transition in a naturally occurring Josephson junction array tuned by RF power
超伝導は、磁束の排除あるいは量子化を伴う損失のない電流伝導という特徴を持つ現象である。通常、この現象は磁場強度や温度が十分に高い条件下では抑制される。しかしながら、ごく稀に、温度や磁場を上昇させることで超伝導状態が再出現する現象が観測されることがある。これは「リエントラント超伝導」として知られる現象である。この現象は通常、強相関物質において競合する秩序状態から生じる。本研究では、比較的単純な系である粒状アルミニウム（grAl）において、温度と磁場の両方をパラメータとしたリエントラント超伝導を実証する。grAlは自然界に存在するジョセフソン接合アレイの特性を示す材料である。本研究では、この系において高周波（RF）電力を制御パラメータとして用いることで、温度と磁場の関数として再入性超伝導を明瞭に観測することに成功した。
Three prerequisites for high-temperature superconductivity in t-PtBi2
高温超伝導を支配する普遍的なメカニズムは依然として謎に包まれているものの、特定の物質においてこの現象が発現するための好適な条件群が明らかになってきた：（i）電子構造がフェルミ準位近傍において極めて高い状態密度を有すること、（ii）電子が自身の対形成を確実に行うために、他の自由度との有意な相互作用に対して感受性を示す必要があること、（iii）系の一部の物性を精密に制御できる能力が、臨界温度の最大化に大きく寄与すること。本研究では、高分解能角度分解光電子分光法（ARPES）を用いて、三方晶白金ビスマイト（t-PtBi2）がこれら3つの基準をすべて顕著に満たしていることを明らかにした。特にこの特性は、その表面に形成されるフェルミ弧として知られるトポロジカル表面状態において観察される。本研究成果は、このトポロジカル材料における高温超伝導の安定化と最適化に向けた重要な道筋を示すものである。
Intricacies of Frustrated Magnetism in the Kondo Metal YbAgGe
局所化した磁気モーメントの存在、それらのフラストレーション現象、および遍歴電子との相互作用は、凝縮系物理学における重要な研究課題である。フラストレーションを受けた磁気相互作用は、増大した揺らぎを伴う縮退基底状態を促進し、この現象は主に磁性絶縁体において研究対象となっている。金属中における遍歴電子と局所化電子の結合は問題をさらに複雑化させ、現在の理論枠組みは主に、遍歴電子が局所化スピン間の交換相互作用を媒介する極限ケース（RKKY相互作用）、あるいは磁気モーメントの形成を抑制するケース（近藤遮蔽効果）に限定されている。本研究では、歪んだカゴメ金属YbAgGeを対象に、フラストレーション、局所磁性、および遍歴電子の相互関係に関する未解決問題を詳細に実験的に解明し、フラストレーションを受けた近藤金属におけるこれらの要素の複雑な相互作用メカニズムを明らかにする。
Signatures of three-state Potts nematicity in spin excitations of the van der Waals antiferromagnet FePSe3
二次元（2D）近似的な正方形格子構造を有する量子材料において、電子間相関は2回回転対称性（C2対称性）を持つ電子ネマティック相を誘起し得る。この相は材料の物性に重大な影響を及ぼす。特に、蜂の巣格子のように3回回転対称性（C3対称性）を有する2D材料の場合、一軸応力下において光および熱力学的手法を用いて、ファンデルワールス反強磁性体（AFM）FePSe3において残留的な3状態ポッツ型ネマティック秩序が観測されている。本研究では、一軸応力下におけるFePSe3の磁気秩序構造とスピン励起状態を中性子散乱法によって詳細に調査した。
‐2025/9/1‐‐‐
Phonon-scattering-induced quantum linear magnetoresistance up to room temperature
本研究では、強磁場下（最大60 T）における高温領域（40～300 K）において、ワイル半導体テルルにおいて顕著な量子線形磁気抵抗効果（Quantum Linear Magnetoresistance: QLMR）が生じることを報告する。高磁場領域では、ワイルバンドにおいて最低ランダウ準位と第一ランダウ準位の間に大きなエネルギーギャップが形成され、これが熱励起を抑制することで高温環境下においてもランダウ量子化が維持される。QLMRは、多数キャリアが単一のランダウ準位に留まっている限り観測可能であり、単色性を必要としないため、室温まで持続することが確認された。QLMRの傾きと温度の間に逆相関関係が認められることから、この量子QLMRが量子極限における高温フォノン散乱に起因することが明らかとなり、約50年前に理論的に予測されていた現象が初めて実験的に実証された。
Observation of universal non-Gaussian statistics of the order parameter across a continuous phase transition
本研究では、運動量空間における単一原子分解能検出技術を活用し、相互作用を有する格子ボース気体の連続相転移過程において、秩序パラメータの振幅に関する確率分布関数を完全に測定した。その結果、ゆらぎがランダウ理論との類推に基づき測定された確率分布から再構築された有効ポテンシャルによって記述されることが明らかとなった。この有効ポテンシャルは、超流動（秩序）相において非自明な極小値を示し、相転移点において消失する特性を有する。
Exploring the signature of two ferromagnetic states and goniopolarity in LaCrGe3 through Hall effect
LaCrGe3は、強磁性（FM）材料における量子臨界現象を理解するための実験台となっている。また、特異な2つのFM相の存在も注目を集めている。本研究では、ホール効果を用いてこれらの相の存在を実証する。
Jetting with gels: Soft microgel networks stabilize and extend nozzle-free water jets
高速液体ジェットの安定性は、精密印刷技術から針不要の薬剤投与システムに至るまで、幅広い応用分野において極めて重要である。しかしながら、この安定性は本質的に毛管力による液滴分裂によって制限されている。ジェットを安定化させるための一般的な手法として、表面張力を低下させる界面活性剤の使用が挙げられる。ただし、表面音響波（SAW）駆動型のノズルレスジェットシステムにおいては、極端な変形速度によって従来の界面活性剤が脱離してしまうため、新たな安定化手法の開発が求められている。特に、本研究では、PNIPAMマイクロゲルのナノスケールにおける軟らかさを制御することで、この技術的限界を克服する堅牢かつ生体適合性の高い手法を見出した。
LREI: A fast numerical solver for quantum Landau-Lifshitz equations
我々は、開放型量子システムにおけるスピンダイナミクスを支配する量子 Landau-Lifshitz (q-LL) 方程式と量子 Landau-Lifshitz-Gilbert (q-LLG) 方程式を解くためのメモリ効率と時間効率に優れた方式である LREI (低ランク固有モード積分) を開発しました。
When Energy and Information Revolutions Meet 2D Janus
エネルギー資源の枯渇、環境問題の深刻化、そしてムーアの法則以降の情報ストレージ分野における集積回路の量子的限界は、世界的に喫緊の課題となっている。幸いなことに、空間対称性が破れた二次元（2D）ジャヌス材料は、圧力依存性や非線形光学応答、圧電性、バレー分極、ラシュバ型スピン分裂などの新たな特性を有しており、材料科学分野において物理的・化学的・生物学的特性を自在に制御・応用するための確固たる基盤を確立している。これらの材料は、エネルギー問題と情報問題に対する有望な解決策を提供するものである。本総説では、2Dジャヌス材料ファミリーに関する包括的なデータベースを研究者に提供するため、理論的予測、実験的作製手法、および特性制御戦略について体系的に整理・総括する。
Ultrafast nonlinear dynamics of indium tin oxide nanocrystals probed via fieldoscopy
光通信技術の高度化には、スケーラブルで高速、かつ実装面積がコンパクトなフォトニックスイッチングプラットフォームが不可欠である。効果的な光スイッチは、高いデューティサイクルで動作しつつ高速な回復時間を維持し、さらに十分な変調深度と完全な可逆性を備えている必要がある。インジウムスズ酸化物（ITO）などのコロイドナノ結晶は、これらの要件を満たすスケーラブルなプラットフォームとして有望である。本研究では、イプシロン近傍波長領域近傍におけるITOナノ結晶の透過率を、1メガヘルツの繰り返し周波数を持つ2サイクル光パルスによって変調する手法を実証した。
Maybe you don't need a U-Net: convolutional feature upsampling for materials micrograph segmentation
特徴基盤モデル、特に視覚トランスフォーマーは、画像の豊富な意味的記述子を生成する能力に優れており、（インタラクティブな）セグメンテーションや物体検出といった下流タスクにおいて有用である。計算効率の観点から、これらの記述子は通常パッチベースの構造を採用しているため、顕微鏡画像にしばしば見られる微細な特徴の表現に課題を抱える。また、材料科学や生物学分野の画像解析で一般的な大規模画像サイズへの対応にも限界がある。本研究では、入力画像を参照しながら、低解像度（すなわち大規模パッチサイズ）の基盤モデル特徴量をアップサンプリングする畳み込みニューラルネットワークを訓練する。
Tapping-mode SQUID-on-tip Microscopy with Proximity Josephson Junctions
ナノスケールの動力学を研究することは、量子材料の理解と量子チップ製造技術の発展において不可欠である。しかしながら、電流や散逸といった非平衡特性を測定し、それらと物質構造との関係を明らかにすることは、依然として大きな技術的課題となっている。超伝導量子干渉素子（SQUID）を利用した走査型ナノプローブは、その比類ない磁気感度と熱感度から、この分野において特に優れた測定手法として位置付けられる。本研究では、原子間力顕微鏡（AFM）とナノSQUIDセンシング技術を統合した「タッピングモードSQUID・オン・チップ」手法を提案する。
Topological Magnon Frequency Combs
トポロジカル物理学と非線形力学の相互作用を探求することで、物質の創発状態に関する深遠な知見が得られる。光子工学分野におけるトポロジカル周波数コムの最近の実験的実証に着想を得て、本研究では二次元三角型スキルミオン格子においてトポロジカルマグノン周波数コム（MFC）を新たに理論的に導入する。
Critical photoinduced reflectivity relaxation dynamics in single-layer Bi-based cuprates near the pseudogap end point
擬ギャップ相と超伝導相の両端点にわたる高濃度ドープ単層銅酸化物（Bi,Pb）2Sr2CuO6+δ（Pb-Bi2201）における光誘起過渡反射率ダイナミクスについて、光学的超高速時間分解ポンプ・プローブ分光法を用いて包括的な研究を行った。擬ギャップ相の端点に達する直前のPb-Bi2201において、Tc以上の温度領域における過渡反射率ダイナミクスは、最適ドープ状態のLa-Bi2201で観測される擬ギャップ応答と類似した特性を示すことが明らかとなった。
Odd-Parity Magnetism in Fe-Based Superconductors
奇パリティ磁性は、時間反転対称性を保持しつつ反転対称性を破るという、物質の興味深い相状態を構成する。本研究では、共面磁気秩序を示す鉄系超伝導体において、低エネルギーモデルと密度汎関数理論を統合的に用いることで、奇パリティ磁気状態が実現されることを実証する。
Demonstration of an optical microwave rectification by a superconducting diode with near 100% efficiency
超伝導エレクトロニクスは、次世代の計算機システムおよび通信システムにおいて、速度と電力効率の両面で顕著な優位性を発揮する。しかしながら、主要な半導体部品に対する単純で効率的かつスケーラブルな超伝導代替品が存在しないことが、実用的な導入を制限する要因となっている。本研究では、従来型のニオブ超伝導材料を用いて作製した平面ジョセフソン接合に基づくダイオードについて検討を行う。
これらのダイオードにおける非相互性は、接合部の幾何学的非対称性によって生じる自己電場効果に起因する。接合部パラメータを意図的に調整することで、実験的測定限界内で実質的に無限に近い非相互性を実現した。具体的には、一方の方向における超伝導臨界電流を完全に抑制しつつ、反対方向では有意な電流を維持するという特性を達成した。本研究の最大の新規性は、光ダイオード効果を実証した点にある。75 GHzマイクロ波放射に対して閾値のない整流効果を観測しており、このことからこれらのダイオードがほぼ理想的な光学的非相互性を示すことが明らかとなった。
SCE-NTT: A Hardware Accelerator for Number Theoretic Transform Using Superconductor Electronics
本研究では、完全準同型暗号（FHE）の高速化を目的として超伝導エレクトロニクス（SCE）の応用可能性を探求する。特に、FHE方式における主要な計算ボトルネックである数論的変換（NTT）に焦点を当てた。超伝導単一磁束量子（SFQ）論理回路とメモリを基盤とした専用ハードウェアアクセラレータ「SCE-NTT」を提案し、従来のCMOS技術の限界を超える高性能かつ高エネルギー効率を実現する。
Displacement-Field-Driven Transition between Superconductivity and Valley Ferromagnetism in Transition Metal Dichalcogenides
最近の実験研究において、バン・ホーベ充填近傍におけるねじれ二層WSe2系において、超伝導状態と相関磁性状態の間の転移が観測されている。この現象は、変位場Dによって駆動されるものである。本研究ではこの実験結果を理論的に解釈するため、2次元（2D）スピン軌道結合型六方晶系における超伝導状態と強磁性状態の間のD制御型転移に関する一般的な機構を提案する。本系では、バン・ホーベ特異点（VHS）がフェルミ面上に位置しているという特徴を有する。
Exact models of chiral flat-band superconductors
最近の実験研究において、菱面体構造グラフェンのフレーバー偏極したほぼ平坦バンド（FB）において超伝導が観測されるという驚くべき結果が報告されている。この発見を契機として、我々は反転対称性を有する単一フレーバーFB系のためのモデルクラスを提案する。本研究では、反対パリティを持つ軌道間に局所的な引力相互作用が存在する場合、厳密な超伝導基底状態が実現されることを示す。さらに、このモデルは短距離斥力を含む現実的な多フレーバー系にも適用可能であると主張する。その理由は、このような斥力の主要な効果が、異なるフレーバーを持たない軌道間に残存する可能性のある引力的相互作用を残しつつ、フレーバー偏極を誘起するためである。
Nonperturbative Semiclassical Spin Dynamics for Ordered Quantum Magnets
素励起間の相互作用がその運動エネルギーよりも支配的な秩序量子磁性体においては、摂動論的手法がしばしば適用困難となるため、束縛状態や励起連続体における重みの再分配といったスペクトル特性を捉えるためには、非摂動論的手法が不可欠となる。このような系において異常なスピン励起連続体が観測される実験報告が増加している一方で、その微視的解釈は依然として未解決の重要な課題である。本研究では、素励起の縮約ヒルベルト空間における厳密対角化法（THED：truncated Hilbert space exact diagonalization）と、行列積状態（MPS：matrix product state）シミュレーションという2つの相補的な非摂動論的手法を用いて、三角格子反強磁性体の1/3プラトー相におけるスピンダイナミクスを詳細に調査した。
Experimental realization of dice-lattice flat band at the Fermi level in layered electride YCl
電子間相互作用が電子の運動エネルギーを上回る平坦な電子バンド構造は、特異な相関物理現象の発現が期待される領域である。ダイス格子は、その興味深いバンドトポロジーから、長年にわたり平坦バンドのホスト材料として理論的に提唱されてきた。しかし、これまでダイス格子特有の平坦バンドを示す物質は一つも発見されていなかった。本研究では、角度分解光電子分光法（ARPES）を用いることで、ファンデルワールス（vdW）型エレクライド材料[YCl]2+ : 2e-において𝑬𝐅エネルギー領域にダイス格子型の平坦バンドが存在することを明らかにした。
心の目すぎんか？
Bayesian perspectives for quantum states and application to ab initio quantum chemistry
量子多電子問題は、凝縮系物質の現象論の核心に位置するだけでなく、化学現象の第一原理シミュレーションにおいても不可欠な要素である。化学系においては強い電子相関が普遍的に存在し、これらの系のシミュレーションにおいて極めて困難な課題となっている。さらに、この分野における予測的現象の解明には、化学的挙動を的確に記述するために極めて高い精度レベルが求められる。したがって、化学系の多電子状態を効率的に表現する手法として、確立された手法に代わる新たなアプローチとして、機械学習の原理に基づく手法が注目されている。本章では、第二量子化形式で表現される量子化学問題に関するこの分野における最近の進展状況と、この領域が直面する特有の課題について概説する。
Universal relation between residual resistivity and A coefficient in correlated metals
強い電子相関と不規則性の影響は、非従来型超伝導、金属-絶縁体転移、量子臨界現象といった創発現象において極めて重要である。これらの現象は現実の物質系において普遍的に存在するものの、電荷輸送に対する個々の寄与については未だ解明されていない。本研究では、モット絶縁体状態近傍の金属相において、化学置換による不規則性の度合いの制御と物理的圧力による電子相関強度の制御をそれぞれ独立に行い、両者の役割を分離して検証した。その結果、フェルミ液体領域における不規則性依存残留抵抗率ρ0（ρ ( T ) = ρ 0 + A T 2 で表され、ここでA ∝ ( m ⋆ / m ) 2は電子質量の増大度合いを定量化する）が明確に相関依存性を示すことが明らかとなった。従来の予想に反して、不規則性レベルを一定に保った場合、ρ0はAに対して線形的に増大することが観測された。このスケーリング関係は、分散σμ2を持つ化学ポテンシャルの揺らぎという観点から説明可能であり、ρ0 ∝ A σ μ 2という関係式が得られる。
A Hybrid Anyon-Otto thermal machine
我々は、1D エニオン ハバード モデルに基づく 4 ストローク量子熱機械を提案します。この機械は、低温でのエニオン排他統計から生じる過剰エネルギーを有限の仕事に抽出することができます。
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