2026年8月の気になった論文（暫定版）
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-2026/8/4--
Conservation laws determine what physical learning remembers
抵抗ネットワークを局所測定で訓練する物理学習則（平衡伝播EP、結合学習CL、随伴結合学習AL）を保存則の観点から比較した。EPとCLはコンダクタンス質量を保存し単一出力では軌道等価だが、ALは自身の損失の2倍の速度で質量を散逸する。線形回路では保存量は機能的帰結を持たない一方、ダイオードなど非線形素子があると学習される入出力関数が初期化スケールに最大40%依存し、保存則を持つ規則はこの記憶を永続的に保持する。保存構造が初期化記憶・学習速度・汎化性能を決める設計パラメータであると論じている。
Centimeter-scale fully suspended metal and metal oxide thin films by one-step transfer-free liquid metal capillary forming
液体金属の毛管成形を用い、転写も基板も不要な一段階プロセスでセンチメートルスケールの完全懸架型金属・金属酸化物超薄膜を作製した。シャボン膜の形成と同様に、瞬時に生じる数nm厚の自然表面酸化膜が液体金属をマイクロメートル厚の金属膜としてラミネートする。界面活性剤様の酸化物二重層は、濡れ広がりの解消に伴う液体金属の排出後も生き残り、横方向寸法対厚さ比が10^7に達する懸架二次元膜を形成する。極小曲面の薄壁構造の高速試作と超高感度な音響波検出も実証した。
An asymptotically solvable model of many-body critical phases: mobility edges, scars, and inverted scars
決定論的ポテンシャル構造に由来する共鳴が相互作用系にもたらす帰結を調べるため、鏡像的な多体共鳴の階層構造を誘起する一次元最近接相互作用スピン鎖の漸近的可解模型を構築した。熱力学極限で弱固有状態熱化仮説（ETH）の成立・破れで特徴づけられる2相を導き、反対の相のように振る舞う稀な固有状態を多体スカーおよび逆スカーとして解釈した。両相は不可能と考えられてきた有限温度相転移（熱力学的多体移動度端）で分離されうる。準周期MBLに雪崩不安定性がないという通説にも異議を唱える。
Rhombohedral Graphene: A Tale of Many Crystals
菱面体積層グラフェンは、キラル超伝導から電子結晶まで多彩な相関量子相を示す。本研究では非相互作用バンド分散から導かれる簡便な指標を導入し、キャリア密度と変位電場の関数として強相関領域を同定した。ニューラルネットワーク変分モンテカルロ法とHartree-Fock理論を組み合わせて相互作用基底状態を解き、古典的対応物を持たない多様な電子結晶を明らかにした。密度の増加順に、Wigner結晶、自己ドープWigner結晶、そして電子液体中のホール格子である「反結晶」が現れる。実験的兆候や超伝導との関連も議論している。
なんやねん反結晶て
Shape of Wigner Crystals and Hole Self-Doping in a Mexican-Hat Dispersion
メキシカンハット型分散のリング状フェルミ面から強いクーロン相互作用によって生じるWigner結晶（WC）を研究した。WCのエネルギーを最小化する軌道形状を設計すると、低い基底状態エネルギーにはk=0近傍で電子が空乏化した軌道形状が必要と判明した。相関を取り込むためJastrow因子と電子・ドープ空孔間の相関因子を導入し、変分モンテカルロ計算で有効バンドパラメータを較正して実験で観測された2つの転移を再現した。最適化された軌道形状でも、電子・空孔相関を含めるとk=0近傍でホール自己ドープを伴うWCがエネルギー的に有利になりうる。
Neural Quantum States for Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
N個の結合スピン系のNMRスペクトルを第一原理計算するには2^N次元の量子状態を時間発展させる必要があり大規模系では困難である。本研究ではニューラルネットワークで表現した変分量子状態（NQS）を代替表現としてベンチマークした。時間依存変分原理（TDVP）と射影時間依存変分モンテカルロ（p-tVMC）の2手法で2〜5スピンの実験的パラメータを持つ4分子の1Hスペクトルを計算し、TDVPは平均二乗誤差10^-3未満で全ての線位置と強度を再現した。化学シフトの相互作用表示で伝播させることで積分ステップ数を大幅削減し、14スピンのスクロースも精度良く計算できた。
Chiral Magnon Mixing by Symmetry-Breaking in Collinear Ferrimagnets
フェリ磁性体は非補償の磁気副格子を持つため、内部分子場でエネルギーが分裂した右回り・左回りマグノンを本来的に持つはずである。本研究ではRMn6Sn6（R = Tb, Er）フェリ磁性体が、基底面内の有限波数kで交差する右手系・左手系マグノンバンドを持ち、互いに逆の動的キラリティを持つモードを形成することを示した。フェリ磁性秩序の対称性（希土類の磁気異方性や印加磁場で操作可能）に応じて、バンド交差はノーダルラインのまま残るか、あるいはギャップが開く。ギャップの開いたモードはキラリティがk依存性を持つ混成キラル励起を含む。
Resonant Raman spectroscopies beyond density-functional theory
共鳴ラマン強度は電子-フォノン行列要素と電子遷移に依存し、交換相関近似に極めて敏感である。本研究では、力・固有値・波数関数を提供できる任意の電子構造手法に対して共鳴ラマンテンソルを計算できる一般的な有限差分の枠組みを導入した。グラフェンと単層MoS2にハイブリッド汎関数やmeta-GGAを適用し、これらが誘電遮蔽の過剰評価の抑制を反映して電子-フォノン結合を系統的に増強することを示した。ラマンテンソルの分解から、正確な強度には電子固有値と電子-フォノン行列要素を同一の理論レベルで整合的に扱う必要があり、ハイブリッド汎関数が実験と最も良く一致すると分かった。
Ferroelectric superconductivity in noncentrosymmetric metals
超伝導と強誘電性は両立しないという長年の予想に反し、両者を示す物質が実験的に見出されている。本研究では、イオン分極場と遍歴電子を微視的レベルで結合させる形式を用いて強誘電金属中の超伝導を調べた。強誘電秩序は一様あるいは空間変調した自発分極として現れ、その揺らぎが電子間相互作用を媒介する。分極揺らぎは従来のBCS理論における非極性フォノンと類似して引力的相互作用を生み、特定の格子配置ではクーパー対形成につながりうる。簡略化したBCS模型を用いて、超伝導が強誘電性と共存し、さらにそこから発現しうる条件を導出した。
An essay on $d_0$ in neutron-based strain measurement techniques: equilibrium-based methods for non-destructive $d_0$ estimation
回折によるひずみ測定では無応力基準格子面間隔d0の決定が中心的かつ過小評価された難題である。d0は物質定数として扱われがちだが、組成・相・集合組織・サブバルクスケールの残留応力により位置や測定方向に依存して変化する。本論文はd0問題を概観し、力の釣合いに基づく確立された手法から、境界条件の適用、さらに固有ひずみ解析による試料内の点ごとの釣合いに基づく手法まで、力学的平衡に基づく非破壊代替法の階層を構築した。積層造形Inconel立方体、古代ローマの青銅製医療用具、ペルシア起源とされる青銅短剣など実試料で例示している。
Universal scaling of the Anomalous Hall voltage of magnetic layer with the adjacent conducting layer
磁性ヘテロ構造の異常ホール電圧は磁化状態の指標として重要である。本研究は輸送実験・解析的導出・有限要素解析を組み合わせ、異常ホール電圧が非磁性導電層（通常金属など）の膜厚と抵抗率に対して普遍的かつ劇的にスケールすることを観測し、その機構を解明した。原因は磁性層と非磁性層の直列抵抗効果であり、フェルミ面の変化や非磁性層から磁性層への角運動量注入とは無関係である。また直列抵抗効果による異常ホール電圧等の過小評価は高調波ホール電圧解析の精度に影響しないことも示し、スピントロニクス現象の理解に重要な知見を与える。
Planar Interfaces for Transmission of Chiral Spin Textures
横方向の磁気界面は、材料パラメータや磁気秩序が急変する領域を横切って駆動されたときにスキルミオンが頑健であり続けるかを直接検証できる。本研究はマイクロマグネティックシミュレーションと解析的な換算座標基準を用い、強磁性体同士、反強磁性体同士、および強磁性-反強磁性の平面界面を横切るスキルミオン透過を調べた。結果は受け入れ側領域に形成される形態（コンパクトな透過、変形スキルミオン、ストライプ磁区、非晶質組織、背景への緩和）に応じて相図に整理した。同種秩序間の透過は換算DMIの解析的範囲で記述でき、混合秩序界面は方向によって異なる振る舞いを示す。
The AFLOW Library of Crystallographic Prototypes: Part 5
AFLOW結晶学プロトタイプライブラリが344件の新規エントリを追加して更新され、収録プロトタイプ数は2,127件に達した。ウェブサイトにはICSD番号とCCDC番号が追加され、ユーザーインターフェースも改善された。さらに材料科学の文脈における結晶学の基礎を扱う新しいチュートリアルも追加された。加えて、研究用ソフトウェア全般におけるAFLOWプロトタイプラベルおよび材料データの現在知られている応用例についても網羅的に解説している。
Breakdown of Universal Whirling Order in a Heisenberg Tsai-Type Approximant
非共面的な渦巻き型磁気秩序は非HeisenbergなTsai型準結晶近似結晶における普遍的磁気状態として提案されてきた。本研究ではHeisenberg系および非Heisenberg系のAu-Al-R（R = Gd, Tb）1/1近似結晶に対するX線共鳴磁気散乱測定を行い、Heisenberg極限でこの普遍性が明確に破綻することを明らかにした。非HeisenbergのAu-Al-Tbは既知の渦巻き構造でよく記述される一方、Heisenberg的なAu-Al-Gdは普遍的渦巻き秩序模型と相容れない方位角依存性を示す。ほぼ同一の結晶構造にもかかわらず、同じ伝搬ベクトルを持つ異なる反強磁性基底状態が安定化し、スピン異方性の必要性を示している。
Correlated Insulator Moiré Bolometer
マジック角ツイスト二層グラフェンをモアレバンドのハーフフィリングに調整すると、光照射で絶縁体が金属に変わるという例外的な現象が生じる。平坦バンド幅に匹敵するエネルギーを持つ長波長光子の弱いビームが、熱容量の小さい電子系を選択的に加熱して相関ギャップを抑制する。これは持続的な光キャリアではなく、多体相関ギャップが弱い電子加熱に極めて敏感であることに起因する巨大な抵抗変化を生む。得られる光子駆動の絶縁体-金属転移は、吸収電力1 nWあたりミリボルトを超える電圧応答度を持つ広帯域・低雑音の光応答を示し、数テスラの磁場にも頑健である。
Machine Learning Compatible CALPHAD-type Optimization from Phase Equilibria by Auto-differentiation
相境界と相転移を正確に決定するには、実験的に観測された相平衡に基づき熱力学模型を最適化する必要があるが、既存手法は損失関数の微分可能な計算を要する機械学習ワークフローと非互換なことが多い。本研究では熱力学ポテンシャルに基づく相平衡損失関数を導出し、PyTorchの自動微分による勾配ベース最適化を可能にした。CALPHAD枠組みの熱力学模型を用い、100超のパラメータを持つ三元系を含む様々な系で効率的な最適化を実証した。損失関数は模型の詳細に依存しないため、機械学習熱力学模型一般にも適用でき、目標相平衡からの原子間ポテンシャルのトップダウン最適化も示した。
Spin- and Angle-resolved Photoelectron Spectroscopy Study of the Quantum Spin Hall Insulator Bismuthene and its Precursor Phase
グラフェン/SiC界面に閉じ込められたビスマス層は、トポロジカルに自明な前駆相と量子スピンホール絶縁体ビスマセンとの間で可逆的に切り替えられることが最近示された。本研究では両構造に対する詳細なスピン・角度分解光電子分光を行い、低エネルギー電子状態のスピン構造を解明した。ビスマスの強い固有スピン軌道相互作用と界面の非対称な閉じ込めポテンシャルにより、両構造の価電子帯はRashba分裂している。逆格子空間の複数点における価電子帯のスピン偏極を調べることで、両相について期待されるスピン運動量ロッキングとKramers二重項を実証した。
How NOT to build control-target gates in semiconductor quantum dots and beyond
普遍量子計算には単一量子ビット制御に加えて少なくとも1つのエンタングリング二量子ビットゲートが必要で、CNOTやCROTがその代表例である。本研究は対称性に基づく簡潔な導出により、現行の半導体量子ドット素子構造ではHeisenberg交換相互作用やクーロン斥力などスピン交換に対して不変な相互作用を介したCNOTおよび他の非対称な制御-標的ゲートの効率的実装が妨げられることを示した。この一般原理に導かれ、スピン交換対称性を破ることでCNOTの効率的実装を可能にする不均質二重量子ドット素子の設計指針を提案し、同位体純化シリコンで単一パルス100 nsのフォールトトレラントCNOTを予測した。
Spin Quantum Hall Effect: the Critical Exponents
スピン量子ホール効果（SQHE）は、厳密な臨界指数が知られている数少ないAnderson局在転移の例であり、乱れたトポロジカル系の理論や共形場理論の重要な検証の場となっている。対応するネットワーク模型はChalker-Coddington模型のランダムU(1)位相をランダムSU(2)行列に置き換えて得られ、Altland-Zirnbauer分類の対称性クラスCに属し、時間反転対称性が破れた二次元乱れ超伝導体における準粒子輸送を記述すると考えられている。本研究では最近開発されたランダムネットワークに対するS行列アプローチを用い、局在長指数νと境界臨界指数μを高精度で数値計算した。
Non-relativistic spin splitting in a triangular metal-excess magnet Fe$_{1+δ}$Sb
非相対論的スピン分裂（NRSS）反強磁性体は補償磁性と運動量依存スピン分裂を併せ持つ重要な物質群である。本研究はNiAs型Fe1+δSb系列（δ = 0.17-0.30）を中性子回折、二体分布関数、磁化測定、密度汎関数理論で調べた。中性子回折から伝搬ベクトルk=(1/3,1/3,0)を持つ120度共面補償磁気秩序が確認され、格子間Feの増加が秩序磁気モーメントを抑制し局所対称性を低下させることが分かった。DFTは面直スピン偏極が支配的な奇パリティのf波的対称性を持つ運動量依存スピン分裂を予測し、非共線型NRSS反強磁性体の新プラットフォームであることを示した。
Evidence for superconductivity at 190 K in a pressure-overdoped cuprate
銅酸化物超伝導体の臨界温度Tcは圧力で制御でき、圧縮によりホールドーピングを化学ドーピングから切り離して常圧では到達できない過剰ドープ領域を実現できる。本研究では複数の手法を用い、Bi-2223（Pb0.4Bi1.6Sr2Ca2Cu3O10+δ）における60 GPaまでのマイスナー効果の発現をさまざまな圧縮環境で調べた。準静水圧条件下の試料は25 GPa以下でTcの特徴的な非単調圧力依存性を示し、既報と一致した。さらに圧力を上げるとTcは連続的に上昇し、60 GPaで190 Kに達した。これは高ホールドープ領域における第二の超伝導領域の提案で理解しうる。
衝撃的論文(ﾟ∀ﾟ)ｷﾀｺﾚ!!
Predictive Formulas for Scattering Mean Free Path for General Disordered Dielectric Media Beyond the Long-Wavelength Regime
d=1,2,3次元の統計的に一様な二相誘電体媒質に対する散乱平均自由行程ℓsの予測式を導出した。同一の円形・球形散乱体に限定されるMie理論に基づく推定と異なり、本式は任意形状・多分散の粒子系媒質および非粒子系媒質にも適用でき、微細構造はスペクトル密度を通じて反映される。有効動的誘電率に対する厳密なstrong-contrast展開に基づいている。非ハイパーユニフォームおよびハイパーユニフォームの5模型に適用し、FDTDシミュレーションで検証した。ハイパーユニフォーム媒質ではℓs〜k1^-(d+1+α)を予測し、ステルス型は有限波数区間で透明となる。
Magnetic circular dichroism of THz modes and selection rules of Raman-active optical phonons in the polar altermagnet candidate \ce{Mn2Mo3O8}
共線型交代磁性体候補Mn2Mo3O8の磁気励起と格子振動励起を、温度依存ラマン散乱と磁気光学THz時間領域透過分光で調べた。第一原理計算との比較により、従来のラマン研究では捉えられていなかったA1型・E2型の最低次モードを含む全光学フォノンを同定した。常磁性相と磁気秩序相の選択則を比較し、擬角運動量保存の観点からラマン選択則を解析した。Mn2+特有の弱いスピン軌道結合のため、期待されたE2フォノンの円偏光モードへの分裂は観測されなかった。一方、磁気秩序相で出現する広帯域THz励起に強い磁気円二色性を観測し、二マグノン励起起源の可能性を示した。
Time-dependent Berry curvature and quantum metric of Floquet-Bloch states
Berry曲率と量子計量で特徴づけられるブロッホバンドの量子幾何を、周期駆動（Floquet）系へ拡張し、Floquet-Bloch基底で直接定義される時間依存Berry曲率と量子計量を導入した。これら幾何量のフーリエ成分と光学伝導度を関係づける光学総和則を導き、理想的なFloquetバンド占有下では高調波周波数での一次DCホール応答と縦応答が厳密に消えることを示した。さらに時間と運動量の微分を含む混合Berry曲率を導入し、断熱発展を要さず駆動周期ごとに自然に生じる非断熱量子化電荷ポンプ機構を見出した。包括的な対称性解析と数値計算により解析予測を確認している。
Anisotropic transport of Josephson vortices in atomic-layer superconductors on vicinal surfaces
原子ステップは表面二次元超伝導体に強い影響を与え、磁場下でステップに形成されるジョセフソン渦が低温輸送現象を支配しうるが実験的検証は乏しかった。本研究では微傾斜面上の原子層超伝導体Si(111)-(√7×√3)-Inの渦輸送特性を報告し、走査トンネル顕微鏡でジョセフソン渦を直接観測した。面直磁場下で降温に伴う急激な抵抗低下が原子ステップ方向に対して顕著な異方性を示し、中間磁場でシート抵抗の異方性は10^3のオーダーに達する。高温低磁場域では異方的な活性化エネルギーを伴う熱励起クリープ運動を示し、最低温では量子トンネルが渦運動を支配する。
Bulk Ising superconductivity in an intercalated TaSe2 bilayer structure
バルク系におけるIsing型スピン軌道結合は、簡便にスピン軌道環境を構築し特異な量子現象を可能にするとして注目されている。本研究では非中心対称構造を持つインターカレート2Hb-TaSe2二層を合成し、多面的解析からバルクIsing超伝導の出現を示す複数の証拠を提示した。抵抗測定は異方的な超伝導挙動を示し、面内上部臨界磁場はPauli限界を大きく超える。バンド計算はバンド分裂と面直スピン偏極を示す。さらに膜厚依存の上部臨界磁場/Pauli限界比と超伝導ダイオード効果の測定も、Ising超伝導性を支持しつつ膜厚とともに変化するバルクIsing超伝導の特徴を明らかにした。
EBSD and Subtle Crystallographic Differences - A Study of Resolving Interlayer Spacings in Nb-Ni and Nb-Co mu-phases
規則型金属間化合物では、格子サイト占有率や層間距離のわずかな違いが臨界分解せん断応力を大きく変える。従来これらはHR-TEMやXRDで調べられてきたが、局所的詳細と統計的有意性のどちらかしか得られなかった。電子後方散乱回折（EBSD）は広い試料領域にわたる高空間分解能を提供し、両者を両立できる可能性がある。本研究ではEBSDがμ相金属間化合物の層間距離という微妙な結晶学的特徴を分解できることを示した。XRDによる格子定数情報に基づくテンプレートライブラリの大規模動力学シミュレーションとパターンマッチングを組み合わせ、Nb-CoおよびNb-Ni μ相の層間距離変化をXRD・HR-TEMと良好に一致して予測した。
$d$-spacing distributions as a probe of nematoelastic response in iron-based superconductors
鉄系超伝導体の電子ネマティシティは斜方晶ひずみと双線形に結合するため、ネマティック相関が格子応答に現れる。本研究は中性子ラーモア回折を用い、電子ドープBa(Fe1-xCox)2As2、ホールドープBa0.83K0.17Fe2As2、FeSe、Fe1.07Teにおける相対d間隔分布の温度依存性を測定した。一軸応力を意図的に加えないBa(Fe1-xCox)2As2では、正方晶相で冷却に伴い面内分布幅が増大し、Curie-Weiss的な形で現象論的に記述できる。得られたスケールT*はCoドープとともに減少し、弾性抵抗から推定されるネマティック相図と同様に発展する。ネマトエラスティック結合の平均場模型で説明される。
Why Ammoniated Lithium Borohydrides Liquefy and Resolidify?
アンモニア吸収によりLiBH4·xNH3は「固体-液体-固体」の再帰的転移を示す。x=1は明確な固体アンモニア化物、x≈2付近では液体的、x=3では再び剛直な非液体状態に戻るが、その微視的起源は長年の謎だった。構造予測と第一原理分子動力学から、NH3がLi配位圏のBH4-を段階的に置換することが判明した。液体的状態は最高のNH3量ではなくx≈2付近で現れ、そこではLi-NとLi-B配位様式が強く混合し配位の記憶が最も弱く配位ランドスケープが最も広い。さらなるアンモニア化はLi-N優位の配位を生み剛直状態を回復する。圧力-組成等温線やNMR、ラマン測定がこの描像を支持する。
Electron-like high-temperature superconductivity induced by compressive strain in La2PrNi2O7 thin films
二層ニッケル酸化物における圧縮ひずみ下の高温超伝導は高静水圧の効果を模倣すると解釈されてきた。本研究は圧縮(-2.14%)から引張(+0.91%)まで連続的なひずみ範囲を調べ、オゾン支援原子層エピタキシーによりNdAlO3基板上のas-grown La2PrNi2O7膜で高温超伝導を実現した。最大圧縮下でTc onset 60 K、33 Kでゼロ抵抗、20 Kで反磁性応答を示し、準二次元的超伝導を確認した。加圧結晶と異なり、超伝導窓は面直パラメータcで大きく異なる一方、面内パラメータは一致する。またホール測定から最適超伝導膜は本質的に電子的で、加圧バルク結晶のホール的性質と対照的である。
Quantum geometry and RKKY in flat bands
平坦伝導バンドは群速度を消失させ、分散に依拠する従来のRKKY相互作用の描像に疑問を投げかける。本研究は、平坦バンド極限のRKKY相互作用が群速度の消失によって消えるのではなく、ブロッホ状態の量子幾何によって媒介されることを示した。微視的なRKKY導出から出発し、ブリルアンゾーン平均した量子計量が静的帯磁率の長波長構造を支配し、磁気相関長とスピン剛性を決定することを実証した。Wannier関数の有限の空間的広がりが実効的な長距離結合チャネルを与える。さらに有限・低次元系では量子計量が秩序温度を支配し、Mermin-Wagner定理の制約を実効的に回避できる原理を確立した。
Layer-Hybridized Wigner Crystals in MoSe2/WS2 Moiré Superlattice
タイプII型バンド整列を持つ遷移金属ダイカルコゲナイドのモアレヘテロ二層は、分数充填で電荷秩序が生じる層偏極一般化Wigner結晶の舞台となる。有限の層間バンドオフセットがあると面直電場で層分解モアレバンドを共鳴させ、層間混成を制御できる。混成Mott絶縁体は既報だが、分数電荷秩序状態が混成下で生き残るかは未解明だった。本研究はH積層MoSe2/WS2をタイプI-タイプII転移を通じて駆動し、層混成Mott絶縁体と一般化Wigner結晶を実現した。1電子未満の充填ではトンネリングが電子を非局在化させるが、1電子超ではクーロン斥力が勝り層分離占有が電荷秩序を強める。
LieStoNet: Learning Lie Symmetries from Spatiotemporal Data for Stochastic Dynamical Systems
対称性は機械学習と物理学の中核だが、確率力学系では関連する連続対称性が既知であることは稀で、SDEの対称性発見はほぼ未開拓だった。本研究はLieStoNetを導入し、対称群やテンプレート、正準座標を事前指定せずに時空間軌道から直接SDEのLie点対称性を発見するエンドツーエンドの枠組みを提案する。GaetaとQuinteroのSDE Lie対称性理論に基づき、増分からドリフトと拡散のニューラル代理模型を学習し、SDE決定方程式を課しつつLie括弧の閉性やLie代数公理、独立基底を正則化して射影可能な生成子を学習する。解析的対称性が既知の複数のSDEで正しい対称性代数を回復した。
Universal Scaling of the Magnetocaloric Effect in 2D Ising Monolayers and Bilayer
正方・ハニカム・三角格子の単層および二層構成における二次元強磁性Ising模型の磁気熱量効果（MCE）をモンテカルロ法で調べた。Binderキュムラント解析から臨界温度Tcを決定し、Tcは配位数とともに増加する一方、磁気エントロピー変化-ΔSMは配位数とともに減少しハニカム格子で最大となることを見出した。ピーク値で規格化し適切に温度スケールすると、-ΔSMと磁場指数nはいずれも異なる磁場および6種の格子構造すべてに対して普遍的なマスターカーブに収束する。断熱温度変化は配位数とともに増加し、相対冷却能力と冷却容量はほぼ不変であるなど、磁気冷媒設計の指針を与える。
Dual-Mode Exciton Coupling in Epitaxially Registered Organic-Inorganic 2D Heterocrystals
分子と半導体からなる二次元ヘテロ結晶は界面励起子研究の理想的な舞台だが、原子的に急峻な界面でのエネルギー・電荷の流れは不明確だった。本研究はPTCDA-MoS2を典型例として調べ、構成結晶間に二様式の励起子結合があることを明らかにした。物理気相集積で単層分解能のPTCDA分子結晶を単層MoS2上に成長させ、電子回折で積層角を含む結晶学的詳細を決定した。ヘテロ構造形成でPTCDAの発光は有機から無機へのホール移動により完全に消光する一方、MoS2の発光は顕著に増大した。基底状態電荷移動と共鳴エネルギー移動という2機構が協働することを統一的に示した。
Gap distributions between successive personal bests in cricket: Data and Models
連続する自己ベスト記録は選手のキャリアにおける進歩の自然な尺度である。古典的記録理論は独立同分布列に対して普遍的なギャップ分布P(g)〜1/gを予測するが、実際の競技キャリアは学習・加齢・能力変化・外的影響に左右される。本研究はクリケットにおいて、自己ベスト更新間のイニング数として定義した記録間ギャップの統計を調べた。ESPN Cricinfoから得た主要選手のキャリア記録から、経験分布は指数0.799〜0.843の切断べき乗則でよく記述されると分かった。イニングの時間順序を破壊すると指数は約0.939〜0.979へ有意に増大し、キャリアの時間的構成が記録発生に重要であることを示す。
Microscopic magnetic phase evolution in the Weyl semimetal Mn$_3$Sn revealed by $μ^+$SR
反強磁性Weyl半金属Mn3Sn（組成Mn2.99Sn）についてミュオンスピン緩和（μ+SR）とバルク磁化の包括的研究を行った。整合的な逆三角反強磁性相、不整合ヘリカル反強磁性相、低温スピングラス様状態の転移温度をそれぞれTN=418 K、Tt≈275 K、Tf=21 Kと決定した。Tf以下では静的スピングラス状態の証拠は見られず、代わりに強磁性成分の増大とスピン揺らぎの局所的減速が現れ、両者が分離しうることを示唆する。不整合ヘリカル相ではゼロ磁場スペクトルが非対称な内部磁場分布を示し、磁気構造が非調和性で大きく変形していることが分かった。
Resonantly-enhanced Raman response in graphene-capped bismuthene on SiC
原子単層に基づく二次元量子スピンホール絶縁体は無散逸電子デバイスへの有望な道筋だが、環境安定性が実用を制限する。グラフェンによる被覆は酸化・劣化防止に有効だが、被覆の成否確認は超高真空手法に依存し工程を大きく遅らせていた。本研究はSiC上のBiハニカム単層であるグラフェン被覆ビスマセンについて、大気中で迅速・非破壊・空間分解可能なラマン評価法を提示する。約122 cm-1の顕著なピークを密度汎関数摂動論との比較からビスマセンのE2gフォノンと同定した。励起エネルギーを励起子遷移に近づけるとラマン応答が強く増強され、高次フォノンや界面モードが現れる。
Extracting higher-order nonlinearities in nanomechanical resonators using the backbone relation
ナノ機械共振器は高感度・高精度で非線形ダイナミクスを研究できる有力なプラットフォームである。本研究は高Qナノ機械ストリング共振器の非線形応答をDuffing領域およびそれを超える範囲で調べ、保存系非線形性を高精度に抽出する頑健な枠組みを提案した。手法はリングダウン測定から得られるバックボーン曲線に基づき、小さな周波数揺らぎに本質的に強く、対称性を破る非線形性と破らない非線形性の双方を明示的に扱える。ナノストリング共振器に対しリングダウン測定と周波数応答測定を相補的に実施し、確立された周波数応答法とバックボーン法を比較して精度と優位性を確認した。
Exciton-induced magnons carrying orbital angular momentum in CrI3
マグノンは磁性体中でスピン角運動量を保持・輸送する集団スピン励起であり、原子核まわりの電子運動と同様に軌道角運動量も担いうると提案されてきた。本研究は強磁性絶縁体CrI3において原子的励起子から放出されるマグノン波束の実空間トポロジーを調べ、そのような波束に軌道角運動量が存在することを実証した。マグノンの軌道角運動量はスピン角運動量とほぼ等しく、後者を打ち消すことが明らかになった。これは未解明の内部角運動量バランスの存在を示し、格子との角運動量交換なしに磁化を消失させうることを実証している。
Resolving High-Energy States of Interlayer Excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterostructures
ファンデルワールスヘテロ構造における層間励起子（IX）の高エネルギー状態は、多体相互作用や非線形光学現象の理解に重要でありながらほとんど未解明だった。本研究では光ルミネッセンス励起（PLE）分光を用い、MoSe2/WSe2ヘテロ構造における励起IX状態のRydberg的系列を分解した。層内励起子エネルギー以下に複数のPLE共鳴を観測し、これらをIXの2s、3s、4s的状態に帰属した。これらの共鳴はツイスト角の異なるヘテロ構造で一貫して観測され、高エネルギー状態のスペクトルがツイスト角の影響をほとんど受けないことを示す。遮蔽クーロン相互作用を含むWannier励起子計算が実験傾向を再現した。
Enhanced and robust superconductivity in La0.8Sr0.2NiO2 membranes compressed up to 210 GPa
無限層ニッケル酸化物薄膜の超伝導は非従来型酸化物超伝導体の新たなフロンティアを開いたが、基板の存在が超高圧下の研究を妨げていた。最近この問題は自立Nd0.85Sr0.15NiO2メンブレンの研究で回避され、91 GPaまで飽和の兆候なくTcが上昇し続けることが示された。本研究では自立La0.8Sr0.2NiO2メンブレンの超伝導が210 GPaまでの超高圧下で持続することを報告する。超伝導転移開始温度は連続的なドーム状の変化を示し、常圧の16 Kから146 GPaで74.5 Kのピークに達し、その後210 GPaで57.4 Kまで緩やかに低下する。この頑健性は高Tc酸化物で前例がない。
Charge Tunable Optical Nonlinearity of Moiré Exciton-Polaritons
遷移金属ダイカルコゲナイドは励起子と電子に基づく強い光-物質相互作用研究の多目的な舞台であり、モアレ構造のツイスト工学はナノスケールの励起子ランドスケープを介してポラリトン非線形性の制御を可能にする。本研究では電荷ドーピングによる位相空間制限を通じて、モアレ励起子ポラリトンの光学飽和に基づく非線形性をその場で制御することを実証した。分光的に調整可能な開放型共振器に埋め込んだゲート制御MoTe2-MoSe2ヘテロ二層で強い励起子-光子結合を確立し、小さなゲート電圧で必要ポラリトン密度を一桁下げられることを示した。Pauliブロッキングの枠組みで微視的に説明される。
Front Selection Is Not Determined by Renormalization-Group Stability
Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piskunov（FKPP）方程式は、フロント伝播と漸近状態選択の典型例を提供する。本研究では統一的なくりこみ群（RG）の枠組みを用い、その進行波解が連続的なRG固定点の族をなし、v≧2の全てのフロントがRG安定であることを示した。しかしながら、漸近的に選択されるフロントはRG安定性によっては決まらない。したがってFKPP方程式は、RG固定点の安定性と漸近状態選択とが別個の概念であることを示す明示的な例を与えている。
Quantum resetting with memory
各リセット事象で系を全履歴から一様に選ばれた時刻に訪れた状態へ戻す、一様記憶を持つ量子確率的リセット法を導入した。得られる力学は非ユニタリ・非マルコフ的で、古典的な優先的再配置模型の直接的な量子一般化である。エネルギー固有基底で任意の時間非依存ハミルトニアンに対する密度行列要素の厳密な時間発展を導き、ハミルトニアンはBohr振動数を通じてのみ寄与することを示した。離散スペクトルを持つ系では対角要素は不変で非対角要素は連続的に変化する指数で代数的に減衰し、連続スペクトル系では定常性が失われlog(rt)/rの超低速スケールで広がる。
Long and short time linear response of metals: a geometric approach
束縛電子の双極子揺らぎを捉える時間依存量子幾何テンソルは、絶縁体・超伝導体・平坦バンドの電子物性の理解に不可欠だが、バンド内過程が支配する金属の低エネルギー記述では副次的とみなされがちである。本研究はこの見方を再検討し、フェルミ面近傍の波動関数の量子幾何が重要な役割を果たす状況を明らかにした。金属に対する時間依存量子幾何テンソルを計算してその発散を説明し、DiracおよびWeyl半金属の特異な幾何テンソルと対比した。Drude重みと全スペクトル重みの比D/S1を束縛電荷対遍歴電荷の格子スケールのプローブとして同定し、カゴメ金属で定量化した。
Equilibrium gigahertz acoustics reveals long-range confinement in liquids
ナノメートル間隙に閉じ込められた液体の力学的性質がバルクとどう異なるかの理解は、生物物理・潤滑・触媒・電気化学・表面科学の中心課題である。しかし従来手法の多くは破壊的・侵襲的な接触型で低周波域の流動測定に留まっていた。本研究では超高速レーザー超音波に基づく非侵襲・全光学的手法により、平衡状態の閉じ込め液体をギガヘルツ帯で測定する。サブナノメートル実効サンプリングで厚さを段階変化させ、時間領域Brillouin散乱信号の位相と振幅を計測して厚さ依存の音速と減衰を抽出した。グリセロール、液晶8CB、イオン液体で予想外に長距離の閉じ込め効果を明らかにした。
Synthesis and structural validation of close-to-stoichiometric NiTe$_2$ single crystals
化学気相輸送法による化学量論的NiTe2単結晶の合成と、その精密な構造評価を報告する。粉末X線回折と単結晶X線回折を組み合わせた解析により、格子定数と構造の詳細を決定した。高分解能単結晶X線回折からは格子間ニッケルの存在を示す証拠は見出されず、ほぼ化学量論的な組成であることが確認された。本研究は化学量論的NiTe2の結晶構造に対する信頼できるベンチマークを確立し、今後その物性を研究するうえでの参照基準を提供するものである。
Optical switching of magnetic order in few-layer CrSBr
光による磁性の操作は情報記憶素子の基礎理解と技術発展の双方に重要である。層状反強磁性体CrSBrは二次元ファンデルワールス磁性体の一種で、磁気励起子を介した磁性の光学的制御という独自の道を提供し、スピン配列の光学的読み出しと強い吸収チャネルを可能にする。本研究では励起子吸収と発光を用い、二層および三層CrSBrにおける磁気秩序の光スイッチングを実証した。臨界近傍の外部磁場下で数マイクロワットという低出力の連続波レーザーにより、広がった横方向磁区における局所的および遠隔的な磁気配置の切り替えを実現し、ゼロ磁場配置の決定論的準備にも応用した。
Cryogenic focused-ion-beam microstructuring enabling quantitative $c$-axis transport measurements in Tl$_2$Ba$_2$CuO$_{6+δ}$
相関量子物質の絶対輸送測定は乱れ・不均一性・幾何形状の不確かさ・結晶の小ささに制約される。集束イオンビーム（FIB）は精密な形状の輸送素子作製を可能にするが、銅酸化物ではイオンビーム損傷が障害だった。本研究では清浄な過剰ドープ銅酸化物Tl2201を対象に、従来のFIB加工が熱的な酸素損失を引き起こす一方、極低温FIB加工がこの劣化を大幅に抑制し結晶構造を原子スケールまで保持することを示した。作製素子は面内抵抗率とホールキャリア密度を再スケールなしに定量再現し、c軸抵抗率は従来報告の約3倍となり、輸送と量子振動の長年の不一致を解消した。
Second-harmonic generation in twisted double bilayer graphene: Double-resonant enhancement from moiré flat bands
AB-AB積層およびAB-BA積層のツイスト二重二層グラフェン（TDBG）における第二高調波発生（SHG）を、有効連続体ハミルトニアンに基づく摂動論で理論的に調べた。ツイスト角、垂直バイアス電圧、フェルミエネルギー、積層構成の関数としてSHG応答を系統的に解析した。小さなツイスト角ではモアレ平坦バンドの出現と結合状態密度の増加によりSHG信号が強く増強される。さらに帯域幅の減少により、ωと2ωの両方の光学遷移がモアレブリルアンゾーンの広い領域で同時に満たされる二重共鳴過程が顕著となり、SHG応答が大幅に増幅される。両積層構成は高バイアスでπの位相差を示す。
Floquet spin-group framework and its application to light-tailored spin splitting in collinear magnets
交代磁性は運動量依存スピン分裂と正味磁化ゼロを併せ持ちスピントロニクスの新機会を開く。直線・円偏光や多色光による周期駆動でスピン分裂を制御でき、平衡には存在しない分裂パターンも生成できることが示されてきたが、光の動的対称性とスピン分裂バンドの対称性を結ぶ統一原理が欠けていた。本研究は結晶のスピン群と光の動的群を組み合わせ、スピン軌道結合が無視できる周期駆動共線磁性体に対する統一的なFloquetスピン群の枠組みを確立した。これによりスピン分裂の許されるパリティ・運動量依存性・ノード構造が体系的に決まり、三次元系でh波やk波の高次分裂も見出した。
Magnetically tunable symmetry-enforced nodal lines producing huge anomalous Hall conductivity in altermagnetic $α$-MnTe
交代磁性体α-MnTeはスピン・軌道偏極に由来する弱強磁性とともに室温まで巨大な異常ホール伝導度（AHC）を示す。本研究は、鏡映対称性とグライド対称性で保護されたkz=0およびkz=π/cに位置する2組の対称性起因ノーダルラインをMn由来の価電子帯に同定し、大きなAHCの起源を解明した。ノーダルラインはエネルギー依存性を持ち、Néelベクトルの存在により近似的なC6対称性が厳密なC2対称性に低下する。最高価電子帯はメキシカンハット型、次の帯は反転メキシカンハット型分散を示す。わずかなスピンキャンティングもノーダルラインとAHCを大きく変え、磁気的に可変であることを示した。
Screening phonon-mediated superconductors from static orbital Hamiltonians
第一原理による超伝導体探索は電子-フォノン結合（EPC）計算の高コストに強く制約される。本研究では、明示的なフォノン摂動計算を行わずに静的な軌道基底ハミルトニアンから直接強EPC物質を同定する、低コストかつ物理的に見通しの良い枠組みを構築した。代表的超伝導体に対する密度汎関数摂動論（DFPT）による検証から、大幅に低い計算コストで半定量的にEPCのスケールを捉えられることを示した。MattKeyBondデータベースの36,000超の化合物に適用し、DFPT検証後にTc > 10 Kの動的に安定な超伝導候補34種を同定し、高Tcに至る2つの異なる経路を明らかにした。
Composite quantum geometry of superconductors
超伝導と常伝導状態の量子幾何の相互作用は超流動重みを中心に研究されてきた。本研究ではBogoliubov-de Gennes（BdG）ハミルトニアンが定める超伝導状態自体の量子幾何に着目した。超伝導フィットネス、対形成の軌道一様性、常伝導状態のスピン反転項の不在という3つの一般条件の下で、BdG量子幾何が常伝導状態の量子幾何と対形成量子幾何の和に厳密に分離し、単純な複合構造を示すことを明らかにした。この分離は非ユニタリなスピン三重項を含む全てのスピン一重項・三重項対形成で成立し、解析的表式も与えた。トポロジカルに自明な系や平坦バンド超伝導体にも有限の量子計量が生じうる。
Real-time dynamics of the two-step charge-density-wave transition in bulk 1T-TaS$_2$
バルク1T-TaS2の電荷密度波（CDW）はStar-of-David（SoD）クラスターが√13×√13超格子を敷き詰めて構成され、抵抗率が桁で変化する2段階の過程で融解する。この2段階がSoD振幅の崩壊によるのかSoD格子の再配列によるのかは、第一原理分子動力学の及ばない時空間スケールのため未解決だった。本研究では第一原理データで訓練した機械学習力場を用い、1404原子の超格子を5 nsにわたり追跡した。200 K以上ではSoDクラスターが一時的に溶解し中心をずらして再形成する変形-形成過程で協調的に並進し、350 K付近で初めてSoD歪み自体が崩壊することが分かった。
Revealing Intrinsic Anisotropy of Collective Magnetic Excitations in Twinned Crystals of a Kitaev-Heisenberg Quantum Magnet
競合相互作用を持つ量子磁性体では、本質的なスピンダイナミクスを外因的な乱れの効果から切り分けることが不可欠である。本研究は磁気赤外分光と磁区分解マイクロラマン分光を高磁場下で組み合わせる多モード光学手法を導入し、Kitaev-Heisenberg量子磁性体Na3Co2SbO6の双晶結晶における本質的な磁気励起スペクトルを再構成した。遠赤外分光は磁場可変な複数の磁気励起を示すが、双晶磁区に由来する複製構造で本質的応答が覆い隠される。両分光の相関から単一磁区のマグノン応答を抽出し、面内g因子の異方性をはるかに超える顕著な二回対称のマグノン異方性を見出した。
Magnetic Skyrmion Interacting with Optical Skyrmion
磁気スキルミオン（MSk）と光スキルミオン（OSk）はそれぞれ物質と光におけるトポロジーを体現する。本研究では単一MSkとOSkビームの相互作用を調べ、回転、スキッピング、トロコイド運動という3つの異なる非線形動的モードを同定した。光による駆動力を勾配力、軌道角運動量、スピン角運動量の寄与に分解し、それぞれが動径方向の閉じ込め、方位方向のドリフト、歳差変調という役割を担うことを明らかにした。スキッピング運動はOSkビームの方位非対称性に由来し、MSkとOSk間の磁化-偏光結合に起源を持つ空間選択性を示す。三次元では微分Gouy位相が支配的な伝播依存位相が現れる。
-2026/8/3--
Enhancement of exciton radius near a band-gap closing through quantum geometry
励起子工学は従来、有効質量や誘電遮蔽といった半古典的な物質パラメータの制御に注力し、電子・正孔ブロッホ状態の量子幾何を無視してきた。しかしトポロジカルなバンドギャップ閉合の近傍では量子計量が強く増大し、この近似が破綻する。異なる運動量のブロッホ状態の類似度が下がることで射影されたクーロン行列要素が減少し、励起子束縛が弱まる。スピン軌道結合Lieb格子模型でこの機構を示し、運動量空間で励起子波動関数が狭まる結果、実空間の励起子半径が増大して弱磁場反磁性応答の増強として観測可能になることを明らかにした。
Meissner Effect and Josephson Radiation in Driven Dissipative Superconductors
平衡臨界温度をはるかに超える温度で観測される光誘起超伝導的signature（磁場排除を含む）の機構として、秩序変数の駆動散逸的凝縮を提案する。光ポンプがパラメトリック共鳴等を介して実効的なゲインを生み、対場の減衰を打ち消して非平衡凝縮体を安定化する。その位相は駆動周波数より低く一般に非整合な固有周波数で回転する。有限周波数ダイナミクスにもかかわらず3次元では静的マイスナー効果とAnderson-Higgs機構によるギャップ付きプラズモン、2次元ではPearl遮蔽と平方根プラズモン分散を示す。平衡超伝導体との接合が零電圧でAC Josephson電流と固有周波数の放射を生む検証法も提案した。
Symmetry Rules for Cavity Materials Engineering with Linearly Polarized Vacuum Fields
空洞内の真空揺らぎと結合させて物性を操作するキャビティ物質工学は急速に発展しているが、多くの研究は特定物質・特定空洞配置に留まっていた。本研究は群論的解析により、直線偏光した空洞光子モードに対する一般的な対称性則を確立する。光子を消去した実効QEDハミルトニアンの対称性を解析し、全ての結晶点群について空洞モードが誘起する対称性の破れのパターンを完全に分類した。QED密度汎関数理論計算により、立方晶BaTiO3で空洞モード配置ごとにバンド縮退の解け方が異なること、単層MoS2の赤外・ラマンスペクトルが対称性の破れで変化することを説明し、指針を与えた。
Deriving the second law of thermodynamics and exploring its boundaries
熱力学第二法則は、古典系と量子系、広範な時間スケール・相互作用・非平衡度に適用できる一般的証明を欠いている。本論文は、孤立系のマクロ状態確率fが可能な微視状態数Ωに対し単調増加する場合（∂f/∂Ω>0）、位相空間におけるfの連続の式から第二法則が自然に導かれることを示す。ボルツマンの等重率の原理はその特殊例にあたる。完全カオス系では容易に導出でき、力学的詳細に依存しないためエントロピー増大の統計的性質が際立つ。対照的に局所的に非カオス的な系では∂f/∂Ω≤0となりうるため従来の熱力学の枠組みが適用できず、エネルギー的代償なしにエントロピーが自発的に減少しうると論じる。
Open-Shell Molecules as Sensitive Probes of Spin-Orbit-Controlled Surface Electronic Structure
開殻分子は部分占有のフロンティア軌道が吸着子-基板混成の微妙な変化を増幅するため、相関酸化物表面の高感度プローブとなる。本研究は赤外反射吸収分光と、非共線磁性およびスピン軌道相互作用を含むハイブリッド密度汎関数理論を組み合わせ、UO2(111)上に吸着したNOの振動スペクトルの再現にスピン軌道結合の考慮が不可欠であることを示した。スピン軌道結合はNOフロンティア軌道とウラン5f状態の人為的な過剰混成を抑制してN-O伸縮振動の位置を決め、単分子層被覆での非対称な広がりは分散力に由来する分子間相互作用で説明される。NO/UO2(111)は電子構造理論の厳しいベンチマークとなる。
Giant Exfoliation Induced Magnetic Coercivity in Fe$_3$GaTe$_2$
強い異方性と高保磁力をもつ永久磁石は情報・エネルギー技術の基盤だが、希土類フリーの代替材料は限られる。本研究はファンデルワールス強磁性体Fe3GaTe2において、機械的剥離による膜厚制御が硬磁性を誘起することを示した。バルク結晶はキュリー温度350 K超だが室温保磁力はほぼ無視できる。100 nm以下に薄くすると保磁場が劇的に増大し、面内磁場では室温で約1 Tと従来の硬磁性材料に匹敵する。マイクロマグネティック解析は、磁化反転がバルクの磁区媒介過程から薄片の準コヒーレント回転へ交差することを示す。実効異方性増大と磁区形成抑制が起源で、化学修飾なしに磁気硬度を制御できる。
Molecular beam epitaxy synthesis of ternary nitride PrTaN$_2$ and its crystal structure determination
分子線エピタキシーにより薄膜として合成した新規三元窒化物PrTaN2の発見を報告する。高融点元素の電子ビーム蒸着と高周波窒素ラジカル源の組み合わせが強い窒化環境を実現し、バルク合成では得にくい相へのアクセスを可能にした。X線回折と高角散乱環状暗視野STEMによる構造解析から、本化合物は斜方晶で、YAlO3基板上に明確な配向をもち、ほぼ無歪みで成長することが分かった。限られた薄膜回折データから構造を決定するため、構造因子に基づくフィッティング手法を開発し、消滅則とWyckoff位置の拘束を組み合わせてパラメータ数を削減、空間群P222と原子座標を同定した。新規複合窒化物探索への道筋を示す。
Symmetry selection rule for the band-edge shift current in two dimensions
シフト電流は反転中心をもたない結晶の本質的バルク光起電力応答である。グラフェン多層では、ゲートや変位電場で符号反転する大きなバンド端シフト電流が報告されているが、量子計量やベリー曲率では説明できない。本研究はこれが対称性原理に従うことを示す。反転対称性の破れた2次元ギャップ付きディラック系の吸収端では創発的な低エネルギー回転対称性が応答を禁止し、トリゴナル歪みがこの対称性を格子の3回回転へ落とすことで電流を線形に立ち上げる。多バンド系では符号付きの離調重み付き3点Bargmann不変量が電流を支配する。二層・三層グラフェンではゲート電圧のみで符号反転が駆動される。
One-Step Epitaxial Access to Rhombohedral Graphene Flat-Band States on Step-Bunched SiC
菱面体積層グラフェン多層はモアレ不要の相関・トポロジカル平坦バンド物理の舞台だが、膜厚可変な多層への転写不要のエピタキシャル手法は限られていた。本研究は4°オフ軸4H-SiC上での一段階グラファイト化を報告し、高温フラッシュアニールが自己組織化したステップバンチングと多層グラフェン形成を同時に駆動する。原子分解能の断面STEMが局所的なABC積層を同定し、菱面体積層とBernal積層を識別した。アニール温度という単一パラメータで二層から20層超まで膜厚を制御でき、ARPESは厚膜でフェルミ準位近傍の平坦バンド重みの発達を追跡した。17層膜のSTM/STSは13.4 meVの再構成と√3×√3のKekulé様変調を示した。
A low-temperature ultra-high-vacuum scanning probe microscope with in situ electronic transport capabilities: from macro to nano in 10 minutes
走査プローブ顕微鏡（SPM）と電気輸送測定という相補的な二手法を単一プラットフォームに統合した低温超高真空システムを開発した。同一試料の原子スケール表面像とマクロなデバイス応答へ同時にアクセスでき、2次元デバイスで局所的な構造・分光的特徴と全体の輸送挙動を直接対応づけられる。準備チャンバーと液体ヘリウムクライオスタットを備える測定チャンバーからなり、到達真空度は1×10^-11 Torr。試料への直接光学アクセスにより10分以内で5 µm精度の探針位置決めが可能。2.9〜400 Kで同一領域を追跡し機械的安定性は1 pm以下、超伝導探針で30 µVのエネルギー分解能を達成した。
Successive Electronic Topological Transitions in the Antiferromagnet UPd$_2$Al$_3$
重い電子系化合物UPd2Al3において、反強磁性状態内でメタ磁性転移HM=18 Tに至るまでの熱電信号の磁場依存性に、低温で連続的な異常が現れることを報告する。繰り込み摂動論とf軌道の局在成分・遍歴成分への分割に基づく解析から、これらの異常はゼーマン効果が駆動するフェルミ面の複雑なトポロジー変化に帰属される。さらにHMにおいて熱電能とホール係数の双方が突然符号反転すること、HM以上で熱電能に大きな量子振動が現れることは、電子バンドのアンフォールディングによるメタ磁性転移でのフェルミ面の強い再構成を示している。
Origins of microwave losses in superconducting circuits made with silicon-on-insulator substrates
SOI（silicon-on-insulator）技術は先端トランジスタから光回路、ナノ機械システムにまで広く使われる。低損失の超伝導量子回路をSOI基板に集積できれば成熟したシリコン技術と超伝導回路の高感度を融合できる。従来はマイクロ波損失が低い高抵抗率シリコンを使うのが自然な発想だった。本研究は超伝導マイクロ波共振器を用い、直感に反して極低温では標準抵抗率SOI基板の方が高抵抗率SOI基板より高性能であることを示す。後者ではバルクSiと酸化膜の界面に生じる寄生的なシート伝導が支配的損失機構となる。意図的にトラップを導入した基板でこれを抑制でき、最終的な損失は酸化膜の誘電損失で制限される。
Photoemission insights into lanthanide-based crystals
強く局在した4f電子と遍歴的なspd価電子状態の相互作用は多彩な相関現象を生み、ランタノイド材料を研究の中心に据えてきた。特に表面では配位数の減少、結晶場の変化、反転対称性の破れと強いスピン軌道結合、表面状態・共鳴の出現が4f由来の電子・磁気物性を大きく作り替える。本レビューは、光電子分光の進展と結晶育成技術の向上がランタノイド結晶のバルク・表面現象の詳細な理解を可能にした経緯をまとめる。1970〜90年代の展開を概観した後、k分解されたf-spd混成、近藤格子におけるf由来フェルミ面の温度発展、層依存の4f磁気異方性、非磁性バルクをもつ系での強磁性秩序表面の出現などを論じる。
Scalar curvature density as a new invariant in thermodynamic geometry: metric dependence and critical exponents
体積固定と粒子数固定の条件下で構成した二つのRuppeiner計量を、スカラー曲率Rと新たな幾何学的不変量であるスカラー曲率密度R=√|g|Rにより比較する。van der Waals、Lennard-Jones、そしてIsing普遍クラスの非平均場臨界挙動を再現する多パラメータ状態方程式によるアルゴンの3モデルを扱った。R〜t^(-dν)が相関長指数で支配されるのに対し、曲率密度は秩序変数指数βのみでt^(-(1+β))とスケールし、これはハイパースケーリングとRushbrooke関係から普遍クラスに依らず解析的に従う。N計量がV計量より共存曲線をよく再現し、4本のWidom線と2つの新しい曲線（CEC・CDEC）を定義した。
Beyond Stoner-Wohlfarth: Machine-Learning Models and Symbolic Regression of Hard-Magnet Properties
磁性粒子の内因的なマイクロマグネティックパラメータから、保磁場・残留磁化・最大エネルギー積といったヒステリシス曲線の外因的物性を予測することは永久磁石モデリングの中心課題である。既存の解析モデルは不均一磁化過程を無視しがちで、直接的なマイクロマグネティックシミュレーションは計算コストが高い。本研究は理想化された立方体粒子の12012件のシミュレーションで機械学習モデルを訓練し、同一の検証データで解析モデルを大きく上回る精度を得た。記号回帰は材料依存の実効反磁場係数をもつKronmüller型の保磁場式を再発見し、残留磁化と最大エネルギー積の新しい閉形式も見出した。モデルはmammos-aiパッケージで公開されている。
Emergence of Propagating Exciton-Polaritons in Hybrid Waveguide-van der Waals Heterostructures
少数層物質のフォトニック回路への集積は新しいオンチップ応用に向けた有望な概念である。本研究は遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）を溶融石英チップに埋め込んだフェムト秒レーザー描画表面導波路と組み合わせた。導波路への結合とTMD層への上方からの集光を同時に行える新しい低温光分光系により、複数の測定配置でマイクロ発光を励起・収集できる。封止された単層TMDでは、導波路を伝搬する発光信号でA励起子のスペクトル変化が観測され、hBN封止膜厚に応じて赤方偏移あるいはA励起子の二成分への分裂として現れる。これを導波路モードと励起子の強結合による伝搬型励起子ポラリトンの形成に帰属し、転送行列法の計算で裏付けた。
Savi-Bhransha: Graph-Theoretic Dislocation-Loop Characterization in Crystals
転位ループは結晶材料の物性を支配するが、ループが断片化したり緻密な欠陥デブリに埋もれたりすると原子シミュレーションからの特徴抽出が難しい。本研究は、大域的な界面メッシュを構築せず局所的な欠陥変位モチーフから格子間型・空孔型ループを直接再構成するグラフ理論的手法Savi-Bhranshaを提案する。BCC・FCC・HCPについてバーガースベクトル族、晶癖面、ループサイズ、セグメントごとの刃状/らせん性、境界・バルク欠陥数を同定できる。DXAとの比較で全転位長は強く相関する一方、複雑な環境ではより安定なループ単位の対象を返す。実行時間は6.34〜8.86倍高速、ピークメモリは最大7.77倍削減された。
Layer- and Field-Dependent Magnetic Order in 2D CrSBr Revealed by Pulsed Nanocalorimetry
2次元極限での磁気秩序の発展の理解はファンデルワールス磁性体における中心課題だが、剥離片のフェムトグラム級の質量が熱力学測定を阻んできた。本研究はマイクロ秒パルス加熱ナノカロリメトリーにより、単層極限までのCrSBr薄片の比熱と磁気エントロピーを測定した。層間転移温度の低下と、単層極限に近づく際のエントロピー由来の実効磁気モーメントが明らかになり、バルク的な層間反強磁性から層内強磁性相関が支配する領域への交差を捉えた。奇数層で非補償層に伴う高温寄与が現れる層のパリティ効果も顕著である。易磁化軸方向の面内磁場で反強磁性秩序は次第に抑制され、膜厚依存の臨界磁場を抽出できた。
A versatile generalized digital twin for Electron Microscopy
運動量分解された高エネルギー分解能分光など新規応用のためには、透過電子顕微鏡で特殊な結像・分光状態を開発する必要がある。しかし多数のレンズの調整・設定が必要な上、各種の結像面・回折面の位置がしばしば十分に文書化されておらず曖昧なため、この作業は難しい。本研究は電子顕微鏡内の電子線軌道をシミュレートする汎用のデジタルツインを開発した。コードパッケージには顕微鏡カラムをモデル化する簡便なツールが含まれ、正確なレンズ位置の追い込みとレンズモデルの較正手順を複数提示する。これにより新しいコンデンサ／プロジェクタモードのレンズ値を予測でき、機械学習・自動顕微鏡との統合にも有用である。
Delayed Formation of Landau Polaritons in Phase-Resolved THz Spectroscopy
強い光-物質結合は、空洞電磁場と物質励起の間のコヒーレントで周期的なエネルギー交換を通じてポラリトンを生む。この相互作用は通常スペクトルのモード分裂から推定され、そのダイナミクスはほとんど未解明であった。本研究は位相分解テラヘルツ時間領域分光により、GaAs/AlGaAs二次元電子ガスのサイクロトロン共鳴とFabry-Perot空洞モードの結合で形成されるランダウポラリトンのラビ振動を観測した。交差偏光分光と磁場微分によりサイクロトロン共鳴振動のうなりを時間分解した結果、ラビ振動は励起直後ではなく空洞の1往復時間に相当する遅延の後に始まる。強結合領域は空洞モード場の形成後に初めて成立することを示す。
Spindrift: Learning quantum degeneracy from thermal purity in restricted path integral Monte Carlo
制限付き経路積分モンテカルロ（RPIMC）は試行密度行列の節ポケット内に経路を閉じ込めることで符号問題を回避し多項式スケーリングを回復するが、節面を外部から与える必要があり、厳密でなければ固定節誤差を生む。本研究は正則化Bloch残差から多体フェルミオン密度行列を学習する変分密度行列法Spindriftを導入する。高温での量子力学の「純粋性」に着想を得て、自由粒子参照からの補正を温度（虚時間）カリキュラムに沿って学習する。置換同変な連続正規化フローで準粒子バックフロー軌道を生成し対称なJastrow因子で変調することで、厳密な反対称性と空間対称性を保証。2次元調和トラップ中の3フェルミオン系で安定な学習を実証した。
Superselectivity as a Receptor-Fluctuation Response
超選択的な多価結合は標的化やセンシングで鋭い受容体密度識別を可能にするが、その対数応答が微視的に何を測っているのかは不明瞭だった。本研究は選択性を受容体状態の再重み付けと直接的な占有応答へ分解する厳密な応答分解を導く。希薄な焼き付きポアソン極限では直接項が消え、選択性は結合粒子の下にある受容体の平均超過量に厳密に一致し、十分大きな受容体-粒子共登録画像から単一密度で測定できる。ポアソン統計を超える場合、超過量はファノ因子で規格化されて線形な計数応答を与え、分布形状の変化には計数分解された完全な応答が必要となる。格子・非格子シミュレーションが関係式を検証した。
Nonlinear Meissner States, Vortex Sheets, and Laminar Structures in Extreme Type-II Superconductors
最近導かれた極端第II種超伝導体の非線形速度理論が、厳密に解ける1次元セクターをもつことを示す。その解には普遍的な裾をもつ非線形マイスナー状態、渦シート、周期的なラミナー構造が含まれる。熱力学的臨界磁場は常伝導-超伝導境界に等価な限界的マイスナー分布から現れ、半ソリトンとみなせる。渦シートは速度場の不連続、連続かつ局在した磁場、中心で消失する超伝導密度で特徴づけられるソリトンであり、稠密なAbrikosov渦列の粗視化極限と解釈できる。周期解は粗視化された矩形渦格子と解釈しうるラミナー状態を記述する。
Temperature-driven transition between momentum-resolved and disordered averaged Coulomb drag in 1D systems
1次元系における電子間相互作用の理解、特にクーロン結合した朝永-Luttinger液体は低次元物理の中心課題である。1次元系パラメータの信頼できる抽出の難しさと乱れの存在が、1次元クーロンドラッグ実験の解釈を妨げてきた。本研究は1次元クーロンドラッグ測定から相対的なLuttinger液体相互作用パラメータを自己無撞着に決定し、理論予測と定量的に一致させた。垂直結合したGaAs-AlGaAs量子細線を用い磁気的サブバンド消失により1次元パラメータを完全に特徴づけた。ドラッグは磁場とともに系統的に発展し、運動量分解型と乱れ平均型を分ける2つの温度領域を同定した。
A Simple Necessary and Sufficient Condition for Yang--Baxter Integrability
量子可積分性は相互作用する量子スピン鎖の厳密理論の礎である。しかし標準的な定式化ではハミルトニアン自体ではなくYang-Baxter方程式を満たすR行列から出発するため、Yang-Baxter可解性をハミルトニアンのレベルで直接特徴づける方法や、局所保存量の存在との関係は不明瞭だった。本研究は広い標準的設定において、Reshetikhin条件がYang-Baxter可積分性の必要条件であるだけでなく十分条件でもあることを証明する。同条件は全エネルギー流の保存と等価であるため実験的にも検証可能である。これは等方的スピン鎖に対するLiouville-Arnoldの定理の量子版を確立し、可積分スピン鎖の探索を大幅に簡略化する。
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