2026年9月の気になった論文（暫定版）
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-2026/9/2--
AutoXRD: Autonomous LLM Agents and Comprehensive Evaluation for Powder Diffraction Analysis
粉末X線回折(XRD)の信頼できるエンドツーエンド自動化は依然困難である。本研究はXRD解析を段階的リートベルト精密化として整理し、観測証拠に基づいて行動を決定し、結果採択前に決定論的な結晶学的・物理的チェックを行う自律LLMエージェント枠組みAutoXRDを提案。診断課題100問と実行可能ワークフロー34件からなるXRDBenchで10種のLLMを1,340回評価した結果、平均57.8点にとどまり、精密化行動の選択や相定量に弱点があると判明した。
Green-function Zeros Encode Competing Mott and Charge-ordering Scales
相関絶縁体は低エネルギー準粒子ポールを欠くが、そのグリーン関数は零点を通じて明瞭な運動量構造を保持する。拡張Hubbard模型を解析的・数値的に研究し、グリーン関数零点の分散が微視的なスピン相関と欠陥の運動学の双方で決まるという新しいパラダイムを確立した。この分散はMott相と市松模様電荷密度波相の間の転移で1次転移らしく不連続に変化する。零点の分散こそが強相関に起因する秩序の物理を符号化している。
Temporal Signature of Bosonic Stimulation Induced by Dark Exciton in a Two-photon Pumped Polariton Condensate
強結合した励起子ポラリトンは高温でも凝縮が可能で、アクセス不能な「ダーク」状態との相互作用を含め光学的に制御できる固体プラットフォームである。本研究は時間分解フォトルミネッセンス分光により1光子および2光子励起下の凝縮を調べ、ダーク励起子誘起のボソン誘導放出の時間的兆候を初めて示した。2光子励起では2p励起子から下部ポラリトンへのTHz遷移が追加の誘導チャネルを与え、高効率THzレーザーの実現を促す。
Higher-Winding Fractionalization
高巻き数スキルミオン構造は単位胞あたり複数の磁束量子を持つ創発磁場を生成でき、微視的単位胞の整数フィリングでも分数化された量子異常ホール状態が生じうる。本研究は、創発磁場の格子スケールでの不均一性が増すと分数化液体と結晶性誘電体状態との間のBKT転移が駆動されることを示した。この転移はトポロジカルな指標を伴い、磁束挿入下の多体分極が定義する量子化された巻き数は分数化相で非零、誘電体結晶で消失する。
Duality between the level statistics of Hermitian and non-Hermitian random matrices
ランダム行列理論において、エルミートおよび非エルミートランダム行列の準位統計の間に大N極限での厳密な双対性を発見した。フェルミオン非線形σ模型で与えられる2つのレプリカ分配関数が解析接続で結ばれ、対称性クラスごとに作用する。3つのWigner-Dysonクラスに適用すると非エルミート行列の普遍的バルク固有値対相関関数が得られ、転置対称性で整理されるDyson三重の非エルミート版を確立した。7つの非標準AZクラスにも適用した。
A Human-AI Theorem Connecting Spontaneous and Field-Induced Mechanisms of Collective Behavior in One Dimension
AIが人間の共同研究者の能動的仮説空間の外側にある科学的仮説を生成できるかを問い、その実例を示すとともに定理を証明した。任意の不均一な最近接・次近接相互作用を持つゼロ磁場O(n)ベクトル開鎖が、温度に依らないハミルトニアンレベルの写像により、最近接相互作用と軸方向単一スピンポテンシャルを持つより単純なO(n)開鎖と等価であることを示す。フラストレートJ₁-J₂模型を正準J-h磁場模型へ写像し、Potts鎖の厳密解も導く。
Multi-image Overlap Stitching and Automatic Image Construction for Coherent X-ray Imaging
実空間コヒーレントX線イメージング(direct-CXI)は単一視野を超える磁区構造の可視化を可能にするが、広域測定にはラスタ走査が必要で数百枚の部分的に重なる画像を正確に位置合わせ・結合する必要がある。本研究は自動スティッチングワークフローMOSAICXを提示する。反強磁性トポロジカル絶縁体MnBi₂Te₄の434枚のdirect-CXI画像に適用し、撮像アーティファクトや検出器欠陥を抑制しつつ広域の磁区・磁壁構造を再構成した。
Comment on "Distinct Behaviors of Inner and Outer CuO$_2$ Planes in Quadruple-Layer Cuprate (Cu,C)Ba$_2$Ca$_3$Cu$_4$O$_{11 + δ}$"
Sunらは4層系銅酸化物CuC-1234の光電子分光から内側面(IP)と外側面(OP)に対応する2つの超伝導ギャップを報告し、大きいギャップがバルクTc(117 K)で、小さい方が70 Kで閉じることを見出した。本コメントは、観測されたTcとTc2の値が、結晶学的結合長から計算される結合原子価和パラメータV+とTcの長年の相関と完全に整合すると指摘する。あたかも2つのほぼ非結合の超伝導体が単一化合物内に存在するかのようである。
XUV Transmission Spectroscopy Using a Tabletop High-Harmonic Source
高次高調波発生(HHG)は極端紫外(XUV)域のコヒーレント超短パルス光源を提供する。本研究はYb:KGWレーザー(PHAROS)を駆動源、Arガスを非線形媒質とするHHG系を構築し、59次に相当する光子エネルギー70.6 eVまでの高次高調波を観測した。応用としてMg薄膜とSi₃N₄メンブレンの透過率を測定し、XPSによるMg薄膜の表面化学状態評価と比較して、表面酸化などの表面状態とXUV透過率の関係を検討した。
Heavily Sr-Doped La$_{2}$SrNi$_{2}$O$_{7-δ}$ as a Tetragonal Ruddlesden-Popper Phase at Ambient Pressure
2層Ruddlesden-Popper(RP)ニッケル酸化物では高圧下や薄膜の圧縮歪みで高温超伝導が見出され、超伝導状態ではc軸方向のNi-O-Ni結合が直線的な正方晶構造が共通して観測される。本研究は高圧高温フラックス法で高濃度SrドープLa₂SrNi₂O₇₋δの合成に初めて成功した。正方晶(I4/mmm)で結合角180°を確認したが、圧力・酸素量のいずれでも超伝導は誘起されない。Ni-3d_z²バンドのハーフフィリングからの大きなずれが原因と帰結した。
Expanding the trilayer Ruddlesden-Popper nickelate family: Synthesis and characterization of Sm$_4$Ni$_3$O$_{10-δ}$ single crystals
3層RPニッケル酸化物La₄Ni₃O₁₀₋δとPr₄Ni₃O₁₀₋δは加圧下でバルク超伝導を示すが、より小さい希土類元素での3層相合成は極めて困難であった。本研究はサマリウム系Sm₄Ni₃O₁₀₋δの高圧高温合成に初めて成功した。磁化・輸送測定は常圧で約180 Kの密度波転移を確認する。層間頂点酸素に関わるNi-O-Ni結合角は180°より遥かに小さく、80 GPaまで加圧しても超伝導は観測されなかった。
Anti-higher-order topological insulators
双対性は粒子と正孔のような相補的対極を結ぶ物理の基本概念である。トポロジカル絶縁体では状態が境界に局在するが、その双対的対応物は未探索であった。本研究は反トポロジカル状態を導入し、反高次トポロジカル絶縁体を例示する。高次トポロジカル絶縁体で状態が角に局在するのとは逆に、反高次トポロジカル絶縁体では状態が辺に沿って存在し角には現れない。逆向きチャーン数を持つ2層チャーン絶縁体でこの現象を実証した。
Anti-higher-order Weyl semimetal
高次トポロジーは角やヒンジに局在する状態によりバルク境界対応を拡張する。本研究は従来の境界階層が反転した3次元位相である反高次ワイル半金属を同定した。従来の高次ワイル半金属ではバルクトポロジーがヒンジフェルミアークを強制するのに対し、この相では特定のヒンジ方位で状態が消失する反ヒンジ状態が生じる。最小2バンド模型により、ワイル点が量子異常ホール領域と反高次トポロジカル絶縁領域にブリルアンゾーンを分割することを示した。
Agentic programs: an emerging form of scientific software in computational materials science
計算材料科学は従来、アルゴリズム的タスクを計算機に委ね、科学的判断は人間に残してきた。本論文は、近年のLLMベースのエージェントハーネスにより「エージェント的プログラム」という新しい形態の科学ソフトウェアが可能になったと論じる。これは決定論的アルゴリズムと限定されたLLM判断、タスク固有の検証、エピソード的な成熟、本番環境での完全委譲を組み合わせたものである。実験で測定された無秩序結晶構造から原子モデルを構築するDeMARSで例示する。
Magnetic quantum defects in a uniaxial antiferromagnetic insulator
点欠陥は量子ビットや単一光子源、ナノスケールセンサとして量子技術に利用されてきたが、適切な欠陥-母体系の発見が課題である。本研究は偏光分解ラマン分光とテラヘルツ吸収分光により、一軸性反強磁性絶縁体Cr₂O₃中に3種のクロム空孔誘起励起を発見した。最低の64 cm⁻¹モードは鋭く容易軸方向の磁場に敏感で、6 T付近のスピンフロップ領域で27 cm⁻¹まで軟化する。第一原理計算から空孔状態の局所磁気励起と解釈した。
Resolving unconventional gap structure in kagome superconductors with hybrid microwave circuits
非従来型超伝導では対称性の決定が微視的起源の解明に不可欠だが、カゴメ超伝導体のペアリング対称性は未解明である。超伝導ギャップ構造は通常電磁応答で調べられるが、薄片試料には適用困難であった。本研究は薄片をマイクロ波回路に組み込み、非接触結合により超流動応答へ非侵襲的にアクセスした。二準位系損失を抑制する素子設計により固有応答を分離した結果、超流動密度は低温で線形となりノード的ギャップ構造と整合した。
First-Principles Electronic Structure Calculation of Crystals in Laboratory Magnetic Fields
外部磁場は結晶の電子構造を質的に変えるが、実験室スケールの磁場での第一原理計算は磁束量子化のため磁気単位胞が巨大となり困難であった。本研究は磁気並進対称性が要求する位相因子を組み込んだゲージ込みガウス型原子軌道の線形結合から磁気ブロッホ基底を初めて構築した。実空間や平面波表現より遥かに少ない基底関数で済み、原子中心基底の疎性も保持する。グラフェンのランダウ準位スペクトルを第一原理から再現し検証した。
Probing Nonlinear Interactions of Dipolar Interlayer Excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterobilayers
遷移金属ダイカルコゲナイド・ヘテロ2層の層間励起子は固有の面外双極子モーメントを持ち、高密度での励起子間相互作用の研究に適する。CVD成長MoSe₂/WSe₂について励起エネルギー依存のPLE分光で非線形応答を調べた。共鳴励起は層間励起子PLの飽和と面内1s共鳴の見かけの広がりをもたらす。層間励起子発光は4 Kで約2.5 meV、75 Kで1 meVの顕著な青方偏移を示し、双極子間反発を含む正味の斥力相互作用と整合する。
Robust thermodynamics constrain disorder and pairing in far-overdoped Tl$_2$Ba$_2$CuO$_6$
オーバードープ銅酸化物における超伝導のホールドープ抑制の物理的起源は未解明である。マイクログラム級のTl₂Ba₂CuO₆結晶の電子比熱を測定し、Tc=14-25 Kという深いオーバードープ域まで鋭い超伝導異常が持続し、Δγ(Tc)/γn≈0.6となることを見出した。既知のフェルミ面と陽イオン乱れを取り込んだ弱結合BCS的枠組みが観測された異常とその弱いドープ依存性を定量的に再現する。Tc(p)は乱れの増大ではなく対相互作用の滑らかな減少で説明される。
Geometry-Controlled Magnetic and Electronic Landscapes in Anisotropic van der Waals Materials
ファンデルワールス材料の電子構造は通常、組成や歪み、静電ゲート、ヘテロ構造で制御される。本研究は基板形状が異方的結晶を局所的に再配向させ、一様な外部摂動をプログラム可能な磁気・電子ランドスケープへ変換する概念「ジオメトロニクス」を導入した。反強磁性半導体CrSBrの2層を逆ピラミッド型ナノ圧痕上に転写すると、単一連続結晶内で反強磁性相と強磁性相が共存し、最大10-12 meVの切替可能な励起子ポテンシャル井戸が生じる。
Interferometry reveals spin-singlet fractional quantum Hall edges in graphene
スピン一重項分数量子ホール相の端モードは多成分トポロジカル秩序とSU(2)スピン対称性の現れである。原型であるν=2/3の非偏極状態の端では電荷モードと中性スピンモードが逆伝播しつつ空間的に共存すると期待される。本研究はp-n接合により逆極性の整数量子ホール状態をプローブとして接続し、スピンに敏感な端プローブを開発した。同一スピンのときAB干渉計が形成され、非偏極端でのスピン電荷分離と再結合による新奇な多粒子AB干渉が現れた。
Tunneling characteristics of twisted double bilayer graphene heterostructures
異なる小さな角度でねじられたベルナル型2層グラフェンシート間の電子トンネリングを実験・理論の両面から研究した。電流電圧特性は共鳴ピーク、ステップ、負性微分抵抗領域を示し、その起源は隣接層のエネルギー・運動量シフトした電子分散の交差で説明される。理論解析により、同種バンド間と異種バンド間の2つの寄与の競合が鍵であることを示した。変位電場による副層間の波動関数偏極がトンネル確率に強く影響し、負性微分抵抗を増強する。
Simulating Continuous-Rotation 3D Electron Diffraction: A Multislice and Bloch Wave Framework
3次元電子回折(3D ED)実験の実測強度と計算強度の一致を高めるには、種々の構造的・実験的パラメータの影響を評価するシミュレーションパイプラインが必要である。本研究はabTEM Pythonパッケージ上に、ブロッホ波法とマルチスライス法の両方で連続回転3D ED データをシミュレートするパイプラインを構築した。立方晶シリコンとその歪み変種で主要パラメータの収束性を検証し、SrTiO₃やα-グリシンなど7化合物で妥当性を確認した。
No source-free exchange-correlation magnetic fields in non-collinear spin DFT
交換相関磁場B_xcに対するマクスウェル的条件∇·B_xc=0は非共線スピンDFTの厳密条件ではなく、大域的スピン回転対称性を破ることを示す。実際上どの程度問題かを調べるため、無発散のB_xcを与えつつ汎関数微分であり一様電子ガスで厳密な形に親汎関数を修正した。LSDAを親とするMn₂では、この構成は実験通りの¹Σg⁺反強磁性状態を与える一方、磁化の剛体回転でE_xcが約1 eV変化するなど対称性の破れが深刻な帰結をもたらす。
Understanding the superconducting proximity effect in semiconductors through quantum oscillations
超伝導体-半導体ハイブリッドは新奇量子ビットの舞台だが、超伝導金属が輸送を短絡するため従来の半導体特性評価ができない。本研究はAl, Sn, V, Nb, Ta, Re膜下に埋め込まれたInAs量子井戸のShubnikov-de Haas振動から、短絡を考慮したDingle解析により密度、質量、g因子、移動度、サブバンド占有を決定した。全ての金属が界面サブバンドを付加するが、埋込井戸の質量とg因子は10%以内で不変であり、AlとSnは量子寿命を延ばした。
-2026/9/1--
Emergent hydrodynamic response and dynamical backreaction: Magnon bound-state propagation in a Bose-Hubbard fluid
1次元Bose-Hubbard媒質中を伝播する2マグノン束縛状態の非平衡応答を研究。Holstein型結合によりマグノン密度が化学ポテンシャル摂動とボソン源の両方として働く。長波長流体力学理論を導出し行列積状態シミュレーションと比較した。Mott領域では変形が対に局在し、圧縮性領域では2つの逆伝播フロントが分離して音速に近づく。結合は束縛状態を減速させる動的バックリアクションも誘起し、流体力学が定量的に有効な範囲を明らかにした。
Statistical Properties of a Fluctuation-Driven Nanomechanical Duffing Resonator
両端固定ナノ機械ビーム共振器の複数モードにおける揺らぎ駆動非線形ダイナミクスを調査。各モードを共振周波数近傍のガウス型力ノイズで駆動し、力の大きさを増大させて調和領域から非線形Duffing領域への遷移を誘起した。モード揺らぎ振幅に基づく有効温度を導入して特性評価を行い、大振幅で非線形性が顕著になると有効熱エネルギーが減少し、応答統計がガウス分布から扁平尖度分布へクロスオーバーすることを観測した。
Determinant Quantum-Quantum Monte Carlo: Coherent Auxiliary-Field Sampling
行列式量子モンテカルロ(DQMC)の補助場サンプリングを量子計算機上に持ち上げる量子アルゴリズムDQ²MCを提案。量子特異値変換により行列式オラクルがDQMC振幅を直接合成し、指数的に多いHubbard-Stratonovich重みを列挙・保存する必要がない。固定補助場でフェルミオンが自由なため単粒子レベルで動作し、O(log N)量子ビットのみを要する。フェルミオン符号問題が量子弱値に厳密に対応することも示した。
Floquet engineering of competing antiferromagnetism and $d$-wave superconductivity on the square lattice
駆動Lieb-Hubbard量子シミュレータを提案し、その前熱化ダイナミクスが独立に調整可能な斥力オンサイト相互作用と引力ボンド相互作用を持つ正方格子スピン1/2フェルミオン模型を実現することを示した。サイト軌道とボンド軌道間の電荷移動オフセットを周期変調することで合成的な負U中心を生成する。ハーフフィリングの平均場計算では反強磁性とd波超伝導が隣接する相と狭い共存領域が現れ、両秩序の激しい競合が示唆される。
Benchtop Momentum-Resolved Phonon Spectroscopy: Unlocking Lattice Dynamics via X-ray Diffuse Scattering
運動量分解フォノン分光は通常大型放射光施設や中性子施設を必要とするが、市販の卓上型SAXS/WAXS装置を用いた熱散漫散乱(TDS)パターンの高精度測定と定量解析を実証した。低エネルギー(8 keV)X線源とカスタム真空配置により、シリコン(111)と(100)基板の特徴的なTDSパターンを取得。大域最適化により原子間力定数を抽出でき、ブリルアンゾーン全体のフォノン情報への低コストなアクセスを可能にする。
Direct Evidence of Unconventional Superconductivity in Doped Kagome system RV$_3$Sb$_5$
カゴメ金属の超伝導ペアリング対称性を、不純物束縛状態分光により解明。電荷密度波不安定性が完全に抑制された最適ドープRbV₃Sb₅を走査トンネル顕微鏡で調べた。超伝導状態は完全ギャップ型で、多バンド秩序変数と整合する2つの異なるエネルギースケールを示す。非磁性欠陥まわりの束縛状態は顕著な粒子正孔非対称性を示し、従来のs波やs±ペアリングとは非整合で、カイラル秩序変数と完全に一致する。
Revealing low-energy surfaces of multinary compounds by controlling surface coordination environments
多元系化合物の表面モデリングでは、従来の劈開面が強く結合した多面体を切断し非物理的な表面エネルギーを与えてしまう。本研究は対称・電荷中性・双極子なしの低エネルギースラブモデルを生成するPythonパッケージSALAMIを開発した。組合せ探索により表面原子を選択的に除去し最適な配位環境を保つ。Li₃PS₄とZnSb₂O₆に適用し、局所配位環境の制御が表面エネルギー予測に不可欠であることを示した。
Design and Modeling of the Charge Readout of a SiMOS Quantum Dot with a Single Electron Transistor and CryoCMOS
SiMOS量子ドットに捕捉された単一電子スピン量子ビットは成熟したCMOS製造プロセスとの互換性から百万量子ビット規模へのスケーリングに有望である。単電子トランジスタと極低温CMOS増幅・デジタル化チェーンを組み合わせた読み出し系は、大型RF部品や室温相互接続を回避できる利点を持つ。最適化された量子ビット-SET-cryoCMOSインタフェースの設計手法とシミュレーション結果を示し、QNDR1 ASICの設計に結実させた。
Chiral Tubular Magnonic Crystals with Periodic Dzyaloshinskii--Moriya Interaction
界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)を周期変調した強磁性ナノチューブからなるカイラル管状マグノニック結晶を提案。円筒形状に適合した平面波形式でスピン波バンド構造を計算した。管状形状は周期DMIの役割を平面系と質的に変え、曲率が界面DMIの一部を有効異方性的な内部磁場に変換する。その結果DMI被覆領域がポテンシャル井戸にも障壁にもなり、平面系に対応物のない平坦マグノンバンドが出現する。
Giant staggered Dzyaloshinskii-Moriya vectors emerged in synthetic antiferromagnets with spatially alternating stress
DM相互作用はカイラル磁性物理の源であり、その制御とDMベクトルの秩序化がスピントロニクスの新パラダイムに不可欠である。独自の応力機構により交互の機械歪みを導入して構造対称性を明確に破ったCo/Ru磁性超格子で、強い層間DM相互作用が発現することを報告。理論解析からこの超格子がDMベクトルの千鳥状(staggered)秩序を持つことが明らかになり、DM相互作用の強度とベクトル秩序の制御が可能であることを実証した。
Coherent phononic frequency combs in ferroelectric CMOS oxides
現代の電子システムは多数のクロック周波数を必要とし、各々に専用PLLを要する負担がある。強誘電性ハフニア・ジルコニアのCMOS酸化物ナノ電気機械共振器で広帯域フォノン周波数コムを実現した。2:1内部共振の離調をリソグラフィで規定して生成機構を選択でき、2音波混合では2オクターブに170本超、自律的Hopf経路では200本超のコムが得られる。0.44-2.1 GHzに拡張可能で、短期・長期安定性の二重時間スケール則を確立した。
Surface-mediated frequency aging beyond quality-factor saturation in an AlScN-on-silicon resonator
微小電気機械共振器の真空封止健全性は通常Q値で評価されるが、Qは残留ガス減衰を測るのみで周波数経年変化を支配する表面状態変化を捉えない。64.21 MHzのAlScN-on-Si共振器で0.01-760 TorrにわたりQと共振周波数f₀の圧力応答を分離した。Qは可逆で履歴によらず約1 Torr以下で飽和する一方、f₀は10⁻⁵ Torrまで応答し履歴依存で数時間緩和する。Q飽和だけでは真空封止の適格性判定に不十分である。
Can a Spin Liquid State Persist as the Ground State in the Presence of Competing Interactions and Disorder?
幾何学的にフラストレートした格子において、下地の相互作用が競合して異なる磁気相を安定化することを示した。揺らぎと相まってこれらの相互作用は特異な秩序相の形成をもたらし、揺らぎ駆動のorder-by-disorder現象の理解への道筋を与える。この競合は2次元フラストレート格子に内在する構造乱れによりさらに変化する。乱れの局所性のため多くの試料はグラス的ダイナミクスへ向かい、スピン液体的振る舞いを模倣して真の候補物質の同定を困難にする。
Probing spin order via magnon transmission across quantum Hall ferromagnet heterojunctions
2次元材料の希薄なスピン密度は従来の磁気プローブを無効にするが、量子ホール強磁性体(QHFM)中のマグノンは磁気秩序の探索に有効である。本研究は単層-二層グラフェンQHFMヘテロ接合を横切るマグノン伝送を初めて実証。単層グラフェンのν=1でマグノンを生成し、二層グラフェンを通した伝送を非局所電圧測定で検出した。ゼーマンエネルギーでの急峻な立ち上がりなど特徴的な兆候を示し、モジュール型の磁気秩序プローブを確立した。
Real-space manifestation of ferroic multipoles in altermagnetic MnF$_2$
交代磁性体は磁気多極子秩序変数を持つが、その実空間での直接観測は困難だった。本研究は偏極中性子回折により代表的アルターマグネットMnF₂の3次元磁化密度を再構成した。対称性選択的な磁気反射を利用し、支配的な球対称Mn²⁺寄与から微弱な異方的Mn磁化とフッ素配位子の共有結合スピン偏極を分離。対称性が許すランク5磁気多極子O₅₂と整合する異方的Mn磁化が観測され、強的多極子秩序の実空間証拠を与えた。
Electronic phase separation and emergence of a nondimerized insulating phase in VO$_2$ $(110)_{\mathit{R}}$ ultrathin films
その場光電子分光とX線吸収分光により、VO₂/TiO₂(110)超薄膜における電子構造とV-V二量体化の膜厚依存性を調べた。(110)面では二量体化に幾何学的制約が課されないはずだが、金属絶縁体転移に伴う特徴的なスペクトル変化は1.5 nmまで残り、1 nmでは二量体化なしの絶縁相が現れる。次元性低下によるMott不安定性の増強が非二量体絶縁相出現の共通の駆動力であり、有効臨界膜厚は2.2 nmと見積もられる。
Evolving charge order in the CDW state of AV$_3$Sb$_5$ metals
AV₃Sb₅カゴメ金属では電子秩序と構造秩序が絡み合うが、超伝導相に先行する電子状態の詳細は未解明である。本研究はRbV₃Sb₅に関する先行研究を、回避交差(ALC)ミュオンスピン分光によりA=CsおよびK系へ拡張した。内部磁場だけでは説明できない第2の転移を同定し、V面内の電荷分布を微妙に変化させる追加の電子機構の関与を示唆する。CsとRbではT*<T_CDWで、KではT_CDW近傍で追加の電荷変調が生じる。
Topological pair density waves in kagome superconductors
ペア密度波(PDW)は有限運動量Qでの対形成による周期的変調を示す非従来型超伝導状態である。2次元では複数のQ成分が非自明な相対位相を持ち時間反転対称性を破ってトポロジカル電子構造をもたらす。本レビューはFFLO状態から出発してトポロジカルPDW(TPDW)の概念を紹介し、カゴメ格子での実現可能性、AV₃Sb₅における実験的兆候、超伝導ダイオード効果や異常熱ホール効果など関連する量子効果を議論する。
Quantitative Disentanglement of Terahertz Spin and Orbital Pumping in 3d Ferromagnetic Heterostructures
スピンポンピングと軌道ポンピングは磁気ヘテロ構造における角運動量生成・輸送の基礎過程だが、両者は同時に生成され同一のテラヘルツ放射に加算的に寄与するため定量的分離が困難だった。スピンホール角と軌道ホール角が逆符号のTa, W, Nbを用い、くさび形試料の膜厚制御とテラヘルツ放射分光を組み合わせて両チャネルを定量分解。軌道ポンピング寄与はFeからNiへ増大しスピン寄与の数十%に達し、理論予測を大きく超えることを示した。
Single-pulse strain-induced precessional dynamics of magnetization in Co-doped iron garnet
格子励起による磁化の超高速制御において、過渡歪みの役割は未解明だった。単発ポンププローブ磁気光学顕微鏡により、Coドープイットリウム鉄ガーネットの5 psの中赤外パルス1発に対する構造・磁気応答を分解した。励起は局在歪み場と外向きの弾性波を生成し、磁気コントラストは減少後約1.5-2 nsで反転し初期状態に回復する。マイクロマグネティックシミュレーションは歪みによる磁化の歳差再配向を再現し、過渡格子変形が両者を結ぶ機構と同定された。
Crystal electric field excitations and an effective-spin-$1/2$ ground doublet in the hyperkagome magnet Yb$_3$Sc$_2$Ga$_3$O$_{12}$
非弾性中性子散乱により、希土類ハイパーカゴメ磁性体Yb₃Sc₂Ga₃O₁₂中のYb³⁺の結晶場励起を決定した。58, 68, 74 meV付近に3つのほぼ分散のない磁気励起が観測され、基底Kramers二重項からJ=7/2多重項の3つの励起二重項への遷移に対応する。局所222対称性で拘束したStevens演算子解析はIsing型gテンソルを与える。第1励起二重項が約58 meV上方にあり、有効J=1/2自由度が十分孤立していることを確立した。
Evaluating LLM-based AI agents integrated with materials synthesis tools: the case of atomic layer deposition
大規模言語モデル(LLM)に基づくAIモデル・エージェントの材料合成における性能評価戦略を概観する。現世代のLLMエージェントを支える主要技術を概説した後、材料科学、特に材料合成の文脈での評価手法を、モデルが実験装置と直接統合される場合に重点を置いて整理する。知識・推論ベンチマーク、ツール利用ベンチマーク、実験系との相互作用を伴う閉ループベンチマークを議論し、原子層堆積(ALD)を事例に実践的な評価フレームワークを提示する。
Experimental observation of decoupled spin subsystems in decorated square kagomé lattice magnets of the nabokoite family
正方カゴメ格子(SKL)は2次元系の幾何学的フラストレーション研究の模型プラットフォームである。ナボカイト族化合物は2次元SKL層が層間スピンで装飾された3次元ネットワークを持つ。電子常磁性共鳴(EPR)により、この複雑な交換ネットワークが実質的に非結合な2つのスピン部分系へ劇的に分裂することを実証した。EPR活性なのは銅スピンの一部のみでこれがNéel点で秩序化する。単一化合物内での磁気秩序とスピン液体的ダイナミクスの共存を直接観測した。
Collinear and noncollinear antiferromagnetic ordering in a highly frustrated decorated square kagomé lattice antiferromagnets of the nabokoite family
ナボカイト族化合物ACu₇(TeO₄)(SO₄)₅Xの磁気秩序を、多周波電子スピン共鳴と熱力学測定で研究した。低温基底状態の選択が軽アルカリイオン(K, Na)系と重アルカリイオン(Rb, Cs)系で質的に異なることを明らかにした。重アルカリ系は容易軸異方性を持つ従来型の共線的反強磁性秩序を示す。軽アルカリ系では25-90 Kの強誘電転移がフラストレーションを解消した後、2段階転移を経て非共線的磁気秩序が発達する。
Analogue Phase Change Computational Memory with High Precision Reads and Energy Efficient Writes
抵抗変化型メモリはインメモリコンピューティングに有利だが、高い計算精度・効率・密度を同時に達成する素子構造はトレードオフのため実現困難だった。本研究は、電熱効率を高める超微細な活性スイッチング体積と、時間的なコンダクタンス揺らぎを抑制する非絶縁性薄膜を組み合わせた小型相変化メモリ素子を提案。従来の無添加相変化材料でも6ビットに迫る計算精度と50 μS以下の低コンダクタンスを実現した。
Controlling Intertwined Electronic Orders in FeSe with Exfoliation
2次元超伝導体における絡み合った電子秩序の制御は通常複雑な化学・歪み・界面工学を要する。本研究は非従来型超伝導体FeSeの次元削減という純粋な代替手法を示す。剥離はバルクの電子ネマティック応答を抑制し、超伝導対称性をバルクのs波からd波支配へ切り替える。清浄な結晶端での角度依存アンドレーエフ反射分光では、接合方位の回転に伴いゼロエネルギー束縛状態からコヒーレンスピークへとスペクトルが変化することを確認した。
PINN-Phase: A physics-informed neural network for curvature-driven multiphase-field evolution
多結晶組織のフェーズフィールドシミュレーションは多数の関連事例を長時間発展させる際に高コストとなる。本研究は初期条件から全マルチフェーズ場を発展させ、各ステップで相の上下限と総和1を課す物理情報付きニューラル時間積分器PINN-Phaseを導入した。25結晶粒モデル1つで未知の8組織中7つが所定基準を満たし、粒ラベル不一致は0.94-3.71%。12,000ステップのロールアウトが単一GPUで約5.2分、学習範囲の約3倍の時間まで外挿できる。
Extreme Polarization of the Optical Gap and High-Energy Exciton Landscape in CrSBr
光吸収分光とGW-Bethe-Salpeter第一原理計算により、単層およびバルク的CrSBrの強い異方的励起子構造を明らかにした。面内2つの偏光固有軸に対する最低明励起子X₀ᵃとX₀ᵇの直接測定から、面内光学ギャップ異方性は470±15 meVと決定され、近赤外-可視域の材料として既知最大値である。1.25-3.1 eVには直交2軸に選択的に整列した複数の強偏光励起子を同定し、偏光選択的オプトエレクトロニクスへの可能性を示した。
Evaluating a 4B open-weights local LLM for agentic DFT workflows: a literature reproducibility audit
商用ホスト型モデルに依存する材料科学のエージェント的ワークフローは再現性・経済性・データプライバシーの制約に直面する。本研究は完全ローカルなオープンウェイトQwen3:4Bモデルが自律的科学パイプラインを実行する性能を評価した。五角形2次元材料に適用し、非構造テキストからパラメータを抽出しDFT入力に変換して収束まで駆動する。抽出精度95.7%、再現率67.3%を達成し、対象57研究のうち再現可能なのは19件(33.3%)のみと判明した。
From Freezing to Terminal Packing: A Puzzle and a Paradox
平衡凝固のために開発された密度汎関数理論が、終端充填に近い高密度端点も生成することを示す。非線形Ramakrishnan-Yussouff分岐の枠組みを再検討し、最初の結晶折り畳み、熱力学的共存、終端的マージナリティを区別した。終端点では有限波数密度モードに沿ってグランドポテンシャルの曲率が消失する。1次元剛体棒で厳密な最密充填、剛体円板で約0.8407、剛体球で約0.629(ランダム最密充填に近い)を与え、持続的な謎を提起する。
Magnetic Field-Tunable Repulsive Exciton-Exciton Interaction in the van der Waals Antiferromagnet NiPS$_3$
2次元ファンデルワールス結晶NiPS₃の1.5 eV付近に現れる2本の極めて鋭い吸収ピークは、スピン軌道もつれ三重項から一重項への遷移に由来すると考えられている。本研究は最大178 Tのパルス磁場で系統的な磁気光学測定を行い、2本の鋭い励起子ピーク間の顕著な相互反発と振動子強度の再分配を観測した。一方バンド端には磁場シフトが検出されない。最小2準位相互作用模型と比較し、磁場可変な励起子間結合を明らかにした。
High-Field Terahertz Spin Resonance in Cr$_2$O$_3$ above the Spin-Flop Transition
最大30 Tのパルス磁場中でCr₂O₃の単発テラヘルツ時間領域分光を行った。スピンフロップ磁場より十分高い20-30 Tの範囲で、共鳴周波数はほぼ線形の磁場依存性を示し、その傾きは約22 GHz/Tであった。これは低磁場測定で報告されている28 GHz/Tより小さい。この低減は温度に対しても15°の磁場傾斜に対しても鈍感であり、高磁場領域に固有の性質であることを示唆している。
Harnessing the skyrmion Hall effect for low-power skyrmion transport in a tubular synthetic antiferromagnet
最適制御によりスキルミオンホール効果を、通常は望ましくない横方向運動の源からオーム損失低減の機構へ転換できることを示す。管状形状に閉じ込められた反強磁性結合スキルミオン対では、相対的な横変位が周期的な内部座標となる。有限の層間結合により電流と縦速度の関係が非線形になり、同じ平均速度を異なる電流プロトコルで実現できる。ジュール熱を最小化する最適電流を決定し、非結合極限より低電力での輸送を可能にした。
Magnetic contacts on freestanding superconducting LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ micromembranes
LaAlO₃/SrTiO₃界面の超伝導2次元電子ガスは超伝導スピントロニクスの有望なプラットフォームだが、強磁性接点との統合が課題であった。本研究はサイドコンタクト構造によりニッケル強磁性接点を接続した超伝導LAO-STOマイクロメンブレン素子を実現した。低温輸送測定は強磁性接点存在下でも超伝導が保たれることを示す。超伝導状態はニッケル接点の磁気履歴に強く影響され、2DEG中に可変な有効磁場を生成する。
Phonon-Localization-Driven Decoupling of Dual-Channel Transport for Record-Low Intrinsic Lattice Thermal Conductivity
無機結晶固体の格子熱伝導率を最低限まで下げる際の根本的障壁は、粒子的伝播と波動的トンネリングの2チャネル間の競合にある。本研究はフォノン局在がこの2チャネル輸送を分離する頑健な経路を与えることを実証した。弱い鎖間相互作用と重元素が多数の分枝をほぼ分散のない平坦バンドに圧縮する。InSeIで総熱伝導率0.198 W/mK、GaSeIとAlSeIでは0.086、0.089 W/mKという記録的低値を達成した。
Thermal Hall Signatures of Distinct Schwinger-Boson Flux Sectors on the Honeycomb Lattice
熱輸送はフラストレート磁性体の電荷中性励起のバルクプローブとなるが、同一スピン系の異なるパートン平均場構造を区別できるかは未解明である。ハニカム格子で提案されている0フラックス、πフラックス、カイラルπ/2フラックスの3セクターについて自己無撞着な鞍点解を比較した。有限温度Schwingerボソン平均場理論とKubo公式でスピノン熱ホール伝導率を評価し、κxy/Tの符号と温度依存性がフラックスに敏感な輸送シグナルとなることを示した。
Ballistic-to-Localized Dynamics as Signature of Quantum Phase Transition in Josephson Junction
最先端の数値手法により、小容量ジョセフソン接合における量子位相揺らぎと準粒子トンネリングの振る舞いを、オーミック・サブオーミック・スーパーオーミックの各散逸領域で調べた。オーミック散逸の増大はBKT量子相転移を駆動する。スーパーオーミック領域では相転移が起こらず、サブオーミック領域ではスピンボソン模型の普遍性クラスと整合する連続的2次転移が現れる。実周波数線形応答計算は拡散的-局在的ではなく弾道的-局在的な変化を明らかにした。
Chiral superconductors and competing states across a Lifshitz transition in rhombohedral pentalayer graphene
菱面体積層グラフェンではクーロン相互作用と非自明な量子幾何が絡み合い、カイラル超伝導の兆候が報告されている。本研究は5層系のカイラル超伝導周辺の常伝導フェルミオロジーを解明した。量子振動測定は単連結な円形と環状のクォーターメタルフェルミ面間の電気的に制御可能なリフシッツ転移を明らかにする。転移の両側で有効質量が強く増大し、カイラル超伝導がウィグナー結晶相や再入型量子ホール状態と競合する強い不安定性領域を生む。
Van Hove singularities at the $L$-face of the lutetium nitride phonon dispersion
ランタニド窒化物LnNの代表的な4f充填非磁性メンバーであるLuNについて、4 Kでの弾性・非弾性中性子散乱により構造的および振動的性質を報告する。一般化状態密度にピークを見出し、DFT+U計算からの情報を援用してブリルアンゾーンの4重縮退したL面上のファンホーブ特異点に帰属した。本研究はLnNにおけるフォノンダイナミクスの理解をΓ点を超えて前進させるものである。
Chemical Perspectives on Cuprate Superconductivity: Hole-Protected Spin Dimers as d Wave Cooper Pairs
銅酸化物超伝導体のコヒーレンス長が極めて短いことに動機づけられ、CuO₄ユニットへのホールドープの帰結を調べて実空間構造を探索した。本研究で定義した偏析圧力指数の観点から、ホールドープCuO₂層から相分離するホールドープCuO₄ユニットの集合体を解析した。各d波クーパー対は反強磁性ホール二量体(AHD)に保護された反強磁性結合スピン二量体であり、AHDの反強磁性鎖がスピン二量体の集団移動チャネルを与えると示唆される。
Experimental Observation of Mesoscopic Dynamic Fluctuations in Water-Alcohol Mixtures
独自に開発した動的揺らぎ測定法を、幅広い組成と温度の水-メタノール混合液に適用した。この手法は超音波と非弾性X線散乱を組み合わせ、音波を用いて液体中のメゾスコピックな不均一性を検出する。動的揺らぎの強度はアルコール組成が減少するほど、また温度が低下するほど増大した。この傾向は水-エタノールや水-グリセロール混合でも観測され、揺らぎの起源が過冷却水単独の領域にあり、混合が揺らぎを消失させると結論した。
Attosecond Reconstruction of Strain Tensors via Electronic Fingerprints
アト秒過渡吸収分光(ATAS)により2次元材料の歪みテンソルを再構成する手法を実証した。歪んだグラフェンをプロトタイプとして、ATASのフィッシュボーン構造が歪みの特徴的スペクトル指紋となり、ファンホーブ特異点のシフトと分裂が歪みテンソルの大きさと方位をそれぞれ符号化することを示した。密度行列シミュレーションと解析モデルにより過渡吸収スペクトルと歪みテンソルの直接対応を確立し、アト秒歪み計測の枠組みを導入した。
Superconductivity of Tellurium Polyhydride with Tc above 90K
テルル(Te)ポリハイドライドにおける超伝導の実験的発見を報告する。ダイヤモンドアンビルセルとレーザー加熱により高圧高温条件で合成し、その場輸送測定を温度と磁場の関数として実施した結果、263 GPaで臨界温度Tc約91 Kの超伝導転移が観測された。放射光X線回折から超伝導相は面共有TeH₁₂ケージが準分子的H₂ユニットを形成するTeH₄と同定された。GLコヒーレンス長は約47 Åで、H₃Sに続くカルコゲンポリハイドライド超伝導体となる。
Universal tuning of Förster resonance energy transfer in gate-programmable conductor-dielectric-conductor heterostructures
導体-誘電体-導体ヘテロ構造における自発放出とFörster共鳴エネルギー移動(FRET)の普遍的チューニングに関する量子電磁力学理論を構築した。周囲材料からの唯一の微視的入力は2枚のシートのTM/TE反射振幅である。透明極限では近接場FRET速度がバルクのx⁻⁶則を回復し、Dirichlet/PEC分枝では指数関数的に遮蔽される一方、Neumann/PMC的分枝ではほぼギャップレスな横モードが非局所結合を増強する。
Coexisting Large and Small Polarons in Photoexcited CeO$_2$
時間分解テラヘルツ分光によりCeO₂におけるポーラロン形成を探索した。超高速THz光伝導度は大きな正孔ポーラロンと小さな電子ポーラロンの寄与に支配される。非局在的な大正孔ポーラロンは820±50 fsの時間スケールでFröhlich型として形成され、その光伝導度は単純なDrudeモデルで良く記述され過渡正孔移動度は100 cm²/Vsである。小電子ポーラロンはCe格子サイトへの局所結合で形成され、過渡的フォノン軟化として現れる。
Switchable Magnetoelectric Transport in Graphene via a Van der Waals Multiferroic
単層極限まで誘電秩序と磁気秩序を併せ持つファンデルワールス多強性体は界面制御の有望な舞台だが、その特性を活かした電子機能の実現は困難であった。本研究はグラフェンと多強性CuCrP₂S₆のヘテロ構造を実現し、ゲート切替可能な磁気電気輸送を実証した。グラフェンの電荷中性点抵抗ピークは分極反転に由来する顕著なヒステリシスを示し、面内磁場が分極依存的にピークをシフトさせ磁気電気効果の直接的証拠を与える。
Real-space overlap is not enough: ambiguity in nanobeam iterative ptychography
高分解能反復タイコグラフィは通常よく調整された大収束角電子プローブに依存する。本研究は小収束角での実施可能性を検討し、回折ディスクが重ならないほど収束角が小さいと再構成が曖昧になることを実験とシミュレーションで示した。ブラッグディスク間の干渉がないため各反射の位相情報が失われ、格子の剛体並進やコントラスト反転が同じ誤差を与える縮退解が生じる。格子間隔と方位は常に正しく得られるため誤った解が説得力を持ってしまう。
Moiré-induced lattice reconstruction at buried atomic interfaces
ねじれた2次元界面での原子再構成は多くの創発特性を支配するが、多層結晶間のファンデルワールスヘテロ界面の構造変化はほとんど未解明である。本研究はマルチスライス電子タイコグラフィにより、厚い遷移金属ダイカルコゲナイド結晶間のわずかにねじれた菱面体界面の3次元原子構造を非破壊で再構成した。約3 pmの位置精度と約1 nmの深さ分解能で層ごとの再構成場と埋没界面の転位網を分解し、予想を超える強い面内再構成を観測した。
Exact fluctuation relations in voltage- and temperature-biased Laughlin-edge constrictions
量子ポイントコンタクト(QPC)を介して結合した2つのLaughlin端状態について、実験的にアクセス可能なカイラル電流の自己相関・相互相関を、トンネル電流ノイズとコンダクタンスに結び付ける非平衡ゆらぎ散逸関係を包括的に解析した。異なる温度と電圧に保たれた2つの端状態について、これらの関係が任意のトンネル強度・電圧バイアス・端状態温度で厳密に成立することを示し、空間的に広がったQPCなどへの一般化も行った。
Fine structure of the M-center in Si
シリコン中の色中心はスケーラブルな量子技術に有望である。炭素-水素複合体に由来するとされるMセンターは通信波長帯発光と常磁性基底状態を提供する。本研究はMセンター近傍の発光線を報告し、温度・注入量・注入同位体・アニール温度への依存性を調べた。761 meVのゼロフォノン線から1.1, 2.8, 3.6 meV青方偏移した3本を観測し、うち2.8 meV線は負の熱消光を示すためMセンターの第2励起状態に由来すると提案する。
On the relaxation problem in statistical mechanics
統計力学における緩和問題を、緩和の対象となる操作的対象、すなわち記録された信号Z(t)の局所時間統計を明示することで再定式化する。この局所時間統計は、時計を持たない観測者が一様ランダムな時刻に行った観測のヒストグラム推定値に他ならない。有限の束縛された系では予測の大域的不可逆緩和が起こりうるが特別な初期条件も存在する。エントロピーは観測者と系の未知の過去との間の相互情報量として学習論的に解釈される。
Breakdown of Charge-Conjugation Symmetry of Disclinations in 2D Crystals
ディスクリネーションは2次元結晶膜の基本的トポロジカル欠陥だが、その弾性的性質はほとんど未解明である。原子論的シミュレーションにより自立グラフェン中のディスクリネーションのエネルギー・形態・相互作用を扱った。正の位相電荷は予想通りの振る舞いを示す一方、負のディスクリネーションは電荷に対して劣線形なエネルギースケーリングと従来の鞍型仮定から大きく外れる平衡形状を示す。正同士は反発し負同士は長距離引力を示す。
Interfacial Spin-to-Charge Conversion in Sputtered MoTe2 Heterostructures Probed by Spin Pumping and Spin-Torque Ferromagnetic Resonance
MoTe₂などのワイル半金属相の遷移金属ダイカルコゲナイドはスピン軌道トルク応用で注目されるが、変換がバルク由来か界面由来かは不明だった。本研究はスピンポンピングとスピントルク強磁性共鳴でMoTe₂のスピン電荷相互変換を調べた。膜厚依存測定は変換効率がMoTe₂膜厚にほとんど依存しないことを示し、変換がバルク輸送ではなくPy/MoTe₂界面のRashba-Edelstein効果に支配されることを明らかにした。
Orbital and Spin Edelstein Effects in KTaO$_3$(110) Two-Dimensional Electron Gases
軌道Edelstein効果は電場を非平衡軌道分極に変換しオービトロニクスの新展開を開くが、その微視的機構と定量的検証は不十分である。本研究はKTaO₃(110)2次元電子ガスの原子構造をバンド分散に直接結び付け、スピン対応物をほぼ打ち消す軌道Edelstein効果を予測し実験的証拠を与えた。STEM/EELSで界面原子配置を分解し、ARPESでバンド構造を確認、高調波磁気輸送から約20%の軌道寄与が必要であると示した。
Device characterization of Si$/$SiGe double quantum dots using exchange oscillations in Earth's magnetic field
交換相互作用ベースの半導体量子ビットは零磁場動作が可能なものを含むが、その特性評価は多軸制御較正や意図的な磁場勾配に依存しがちである。本研究は同位体濃縮Si/SiGe中の残留核スピンによる内在的磁場勾配を利用し、マイクロマグネットや動的核偏極なしで2量子ドット間の交換振動を実現した。CPMG列によりコヒーレンス時間をT₂*=1.17 μsからT₂=74.8 μsへ延長し、数十kHz域の残留交換を分解した。
Overcoming critical slowing down in frustrated spin systems by learned multiscale sampling
SwendsenやWolffなどのクラスターアルゴリズムは臨界緩和の抑制に有効だが、極めて弱いフラストレーションが存在するだけで破綻する。本研究はクラスターを構成するのではなく学習することでこの限界を回避した。ウェーブレット条件付き繰り込み群(WCRG)により2次元ソフトスピン模型の集団揺らぎの確率分布を学習し、粗いスケールから細かいスケールへ再帰的に配置を生成する。サンプリング複雑度はO(log L)となり局所MCMCより大幅に効率的である。
Microwave-Induced Optomagnetism in High-Temperature Superconductors
高温超伝導体において定常的なマイクロ波駆動の逆ファラデー効果を初めて実験的に観測した。円偏光マイクロ波がエピタキシャルYBa₂Cu₃O₇₋δ膜にヘリシティ依存応答を生じ、ホモダインホール輸送で検出された。この光磁気応答はTc以下でのみ現れ常伝導状態では消失し、直線偏光では対応物がない。実効変換効率は1.75 T/(W cm⁻²)に達し光学的基準を数桁上回る。高出力では渦糸位相スリップ領域の開始により信号が崩壊する。
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