2026年10月の気になった論文（暫定版）
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-2026/10/30--
A $B_{1g}$ phonon unlocks $d$-wave superconductivity in the repulsive Hubbard model
ドープしたt-t'斥力ハバード模型にB1gフォノンを結合させ、数値的に厳密な有限温度量子モンテカルロ計算を行った。その結果、電子相関単独やフォノン単独よりも高い転移温度でd波超伝導が現れることを示した。斥力を強めるとフォノンと協調してペアリングがさらに強まる傾向があり、遅延効果のスケールで整理すると共通の振る舞いを示す。ドーピングに対する超伝導ドームも観測され、B1gフォノンが高温超伝導の有力な微視的要素であることを示唆する。
Approaching Landauer's limit in a single superconducting vortex memory bit
ナノスケールの二重井戸型ピン止めポテンシャルに閉じ込めた超伝導渦糸を1ビットのメモリとして用い、その操作に必要なエネルギーを調べた。正弦波駆動の強さと周波数を変えた実験では、弱い駆動で確率共鳴、強い低周波駆動で断熱的な操作が見られた。数値解析によると、4.2 Kでのビット消去に必要な仕事はランダウアー限界(kT ln2)の1桁以内に収まる。極低温量子回路と統合できる超低消費電力メモリへの応用が期待される。
MoireKP: An Automated Workflow for Symmetry-Constrained Moiré Continuum Models
第一原理ハミルトニアンからモアレ物質のコンパクトな連続体模型を自動構築するワークフロー「MoireKP」を開発した。バレーごとの切断原子平面波ハミルトニアンを作って低エネルギー基底を選び、結晶対称操作を射影して対称性で許される項とその係数を決める。波動関数の情報も保持できる。ツイスト二層MoTe2、ZrS2、三層MoTe2のK・M・Γバレーに適用し、いずれもバンドエネルギーを3 meV以内の精度で再現した。
Spin Space Symmetry Without Spin Space Groups
スピン空間群は非相対論極限での磁気構造を完全に分類する枠組みである。本研究では、群そのものを構成・同定せずに、空間群がスピン空間に作用する実表現を直接使う方法を提案した。補償磁性、ピエゾ磁性、輸送、エデルシュタイン効果、スピンテクスチャの有無は、定義表現の外冪と多極子表現の重なりという表現論の問題に帰着する。例えばp波スピンテクスチャと時間反転偶のエデルシュタイン効果は同じ条件で許される。オーダー波数に基づく選択則の階層も導いた。
Evidence for a charged vortex lattice in an exciton superfluid
励起子は電気的に中性であるため、励起子超流動での渦格子の実現は難しかった。理論では、強磁場下でわずかに帯電した励起子超流動が、分数電荷をもつ渦芯どうしの反発により渦・反渦格子を作ると予言されている。本研究では、hBNで隔てた二層グラフェンのランダウ準位間に形成される励起子凝縮体の帯電渦をSTMで観察した。格子周期は総過剰電荷のみに依存し、理論と定量的に一致した。励起子超流動の位相コヒーレンスを示す証拠である。
Planar energetics do not determine twin persistence in nanocrystalline aluminium
面欠陥エネルギーは、fcc金属の双晶のできやすさの標準的な指標であり、原子間ポテンシャルを検証する指標でもある。本研究では、それがナノ結晶アルミニウムで双晶が残るかどうかを決めないことを示した。同じすべり曲線と面欠陥エネルギーを再現する2つの機械学習ポテンシャルが、同じ初期状態・同じ荷重から64%と14%という大きく異なる双晶残存率を予測した。差の原因は、歪んだ部分転位芯内の力にある。双晶の残存は局所応力の向きと、粒界から来る部分すべりの到達順序で決まる。
Anomalous Hall Conductivity as an Intrinsic Property of a Tight-Binding Graph
弾道的な系の異常ホール応答は、一般に軌道の幾何学的な配置(埋め込み)や測定方法といった微視的詳細に依存する。本研究では、不純物散乱による緩和があれば、直流ホール伝導度全体が埋め込みに依存しなくなることを示した。ただし内因性のバンド項や、サイドジャンプなどの外因性項は個別には埋め込みに依存したままである。バンド項が埋め込みに依存しなくなる対称性条件も導いた。埋め込み依存性は、応答係数が物質固有の性質かどうかを判定する指標になる。
Analytical framework for interpreting thermoreflectance measurements of nanoline gratings under finite spot illumination
表面に金属ナノライン格子をパターン形成した多層膜の実効熱物性を、周波数領域サーモリフレクタンス(FDTR)で測定する手法を提案した。ガウス型の有限レーザースポット半径と格子寸法を取り入れた解析的熱拡散モデルを導出した。a-SiO2基板とサファイア基板上の幅100〜1000 nmのAuナノラインで検証したところ、測定とモデルはよく一致し、熱伝導率と界面熱コンダクタンスも既報と整合した。非拡散的な熱輸送やフォノン平均自由行程の評価への拡張が期待される。
Emergent higher-order optical nonlinearity in self-assembled polar supertextures
中赤外光で励起した自己組織化極性スキルミオンで、巨大かつ超高速の第二高調波発生(SHG)を発見した。SHG強度の励起パワー依存性は特徴的で、二次を超える高次の非線形性に由来する。この高次非線形性は、極性超格子のさまざまなドメイン構造に共通して現れる。フェーズフィールド計算によると、各極性テクスチャ内で誘電率が強く周期的に変調されており、ε-near-zero条件を満たしうる。フォトニクス的な加工なしで非線形光学応答を増強でき、量子情報や高速光通信への応用が期待される。
Incoherent dark excitons extend Floquet-like physics across time and momentum
フロケ現象は、時間周期駆動によってバンドとエネルギー複製バンドが混成する現象である。通常は駆動のコヒーレンス時間内(サブピコ秒)しか持続しない。本研究では、WSe2/MoS2ヘテロ構造の時間・角度分解光電子分光により、非コヒーレントで高密度の暗い層間励起子が伝導帯と価電子帯の複製を混成させることを示した。このフロケ的状態はほぼ1ナノ秒持続する。励起子密度とともに分散はメキシカンハット型へ変化し、ねじれ角を調整すれば運動量方向にずれた複製も作れる。
Crystoria: A Large-Scale Crystal Dataset Linking Thermodynamic and Dynamical Stability for Materials AI
大規模結晶データベースでは熱力学的安定性の情報は豊富だが、計算コストの高い動力学的(フォノン)安定性の情報は乏しい。本研究では、機械学習による構造緩和とフォノン計算を組み合わせ、動力学的安定性付きの大規模データセット「Crystoria」を構築した。264万9640個の結晶構造(89元素、230空間群のうち219種)を含み、そのうち67.68%が動力学的に安定と判定された。材料AIの物理的基盤となるデータセットである。
Charge Filling-Dependent Valley Polarization and its Dynamics Driven by Correlated Interlayer Exciton States in WSe2/WS2 Heterobilayer
WSe2/WS2モアレヘテロ二層において、層間励起子のバレー緩和ダイナミクスが電荷充填率によってどう変わるかを調べた。時間分解光学分光とモンテカルロ計算を組み合わせ、モット転移をまたぐ振る舞いを解明した。整数充填(n=±1)では層間励起子の発光再結合が速くなり、バレー緩和は大きく遅くなった。これはモアレサイトに電荷が局在することで再結合経路が変わり、励起子コヒーレンスが高まるためと解釈される。励起子が強相関状態の高感度プローブになることを示す結果である。
Direct real-space imaging of sign-reversal superconducting state by scanning Josephson tunneling
鉄系超伝導体は多バンド系でペアリング対称性が複雑なため、従来の位相敏感実験が難しかった。本研究では、SrTiO3上の単層高温超伝導Fe(Te,Se)膜を走査ジョセフソントンネル顕微鏡で測定し、半単位胞周期のジョセフソントンネル変調を観測した。s波探針では次近接Fe原子を結ぶ線上でトンネルがほぼ消失した。完全ギャップを示す単一粒子スペクトルと合わせ、符号反転するノードレスd波ペアリングと整合する結果である。原子スケールでの位相情報の取得に道を開く。
QKXと独立に、ノードレスd波SCが流行りだな
Coherent Electronic Lensing in Proximitized Graphene
走査ゲート顕微鏡(SGM)を用いて、弾道的グラフェン・ジョセフソン接合のn-p-n共振器におけるファブリー・ペロー干渉を調べた。スイッチング電流と常伝導コンダクタンスの空間マップには、探針ポテンシャルによる同心円状の干渉縞が現れた。その原因は2つあり、フェルミ波数の全体的なシフトと、局所摂動による追加振動である。解析モデルにより、後者は干渉経路の位相を探針が変えるコヒーレント電子レンズ効果と同定した。アンドレーエフ束縛状態にも影響することがわかった。
Two-Dimensional Magnetic Materials from Ferromagnetism to Altermagnetism: Fabrication, Symmetry, Evidence, and Device Readiness
二次元磁性体を強磁性から交代磁性まで、正味磁化と運動量空間のスピン分裂パターンを主な軸として整理したレビューである。報告を、原子層分解された薄層(M1)、薄片・薄膜(M2)、バルク(M3)、理論候補(M4)の4クラスに分けた。アルターマグネットの実験的証拠は主にM2とM3からのもので、原子層厚のM1アルターマグネットの検証は未解決の課題である。動作温度、読み出し、スイッチングなどの観点からデバイスへの実装可能性も比較している。
Reciprocal transverse Seebeck and Peltier effects in MoSi2
電流と熱流を直交方向に変換する横型熱電変換のうち、横ゼーベック効果に比べて逆過程の横ペルチェ効果はほとんど調べられていない。本研究では、結晶軸によってゼーベック係数の符号が変わる「軸依存伝導極性」物質MoSi2の単結晶で、両効果を同時に調べた。多端子電圧測定で横ゼーベック応答を確立し、ロックインサーモグラフィで横ペルチェ効果による温度変調を直接可視化した。界面加工のない均一な非磁性単結晶で、相反的な横型熱電変換を実証した。
Topology of Wannierizable Insulators
非相互作用のワニエ化可能な絶縁体で、ワニエ中心の選び方と対称性表現の自由度を調べた。原子配置のワイコフ変形と、占有状態の対称性を保つ断熱変形を比較した。具体例から、安定ワイコフ同値と固定充填での断熱同値は互いに含意しないことを示した。例えばスピンレスFm'm'm'ではオイラー類が区別に関わる。両者が一致する条件も分類し、2次元以下と3次元スピンフル系では一致する。一方、3次元スピンレス系では134の磁気空間群でチャーン絶縁体ポンプによる追加の同値関係が生じる。
Amorphous selenium-alloyed TeOx thin-film solar cells
TeO2は広いバンドギャップと p型伝導をもつ有望な酸化物である。しかし、真空昇華で作製した薄膜には金属Te0が残り、キャリア再結合の原因となる。本研究では、Se合金化と空気中225℃でのアニールにより欠陥化学を制御し、バンドギャップ0.98 eVのアモルファスTeOx:Se膜を得た。残留Te0は約0.4%まで抑えられた。ITO/ZnO/TeOx:Se/MoOx/Ag構造の太陽電池は300〜1000 nmの広帯域で光電流を生み、変換効率は約1.87%を示した。
Information-Theoretic Reliability--Safety Bounds and Finite-Alignment Dynamics in AI Knowledge Distillation
AIの信頼性(正しく答えること)と安全性(危険な入力を拒否すること)のトレードオフに、情報理論的な上限を与えた。この境界は、隠れ層が無害な入力と危険な入力を区別する能力を表す単一パラメータで決まる。さらに、ボルツマンマシン模型から信頼性と安全性の厳密な関係を導き、既存の実験データと整合することを示した。知識蒸留では教師の応答が生徒のパラメータをくりこむ。多世代蒸留をくりこみ群的に解析し、能力喪失と安定伝達の間の臨界転移を予測した。
Autonomous Quantum Measurement with Agentic AI
量子物質の評価には熟練の知識と試行錯誤が必要で、そのノウハウは継承しにくい。本研究では、量子物質の測定を自律的に行うエージェント型AI「QUANTA」を開発した。PPMS装置を基盤とし、文献・プロトコル・過去データの検索拡張と、計画立案・トラブル対応・データ解釈を担う専門エージェントを組み合わせた。装置操作は別の決定論的な制御層で検証する。ワイル半金属TaPの輸送測定とCo2MnGaの非線形応答測定で、データに基づく閉ループの自律測定を実証した。
Collective sliding relaxor ferroelectricity across thousand-layer van der Waals superstructures
従来のリラクサー強誘電体は、化学的な乱れによる極性ナノ領域に起因するため制御が難しかった。本研究では、菱面体窒化ホウ素の積層相を設計し、層間すべりが協調して集団的なリラクサー挙動を生む「スライディング・リラクサー強誘電性」を発見した。約1000原子層(300 nm)の結晶で、ヒステリシスのほぼない最大約-1.6%の可逆変形を示した。電歪係数Q33は約1200 m⁴C⁻²で、既存材料を桁違いに上回る。1.6 Kの低温でも機能を保つ。
Comment on "Is there a density-gradient expansion for the electronic exchange energy?"
Perdewらによる反論への再コメントである。著者らは以前、電子ガスの分極関数のq²係数について、交換部分b_xと相関部分b_cは個別にはクーロン相互作用の赤外正則化に依存するが、和b_xcは依存しないと主張していた。Perdewらが根拠とするQianの導出は、特異点をまたぐ積分の主値に依存しており、除外区間の取り方で値が変わる。またShamの遮蔽相互作用による計算は、裸のクーロンでの結果と食い違う。そのため交換係数は一意に決まらず、正則化に依存しないのは和b_xcだけだと論じている。
Separating the Density Wave Phase from Zero-Resistance Superconductivity in La$_4$Ni$_3$O$_{10}$
ラドルスデン・ポッパー型ニッケル酸化物の圧力下超伝導は、構造・酸素量・電子秩序・高圧の要件が絡み合っていて理解が難しい。本研究では、三層La4Ni3O10のクリーンな単結晶に二軸の圧縮圧を加え、従来より60%低い圧力でゼロ抵抗状態を実現した。さらに低圧の密度波相と超伝導を完全に分離した。これにより、密度波の量子臨界揺らぎがペアリングの起源であるという説を実質的に否定した。二軸面内圧力は超伝導を促す強力な手段となる。
Coexistence of superconductivity and magnetic order in BaFe$_2$S$_3$: evidence for orbital-selective delocalization
擬一次元スピンラダー化合物BaFe2S3の圧力下での構造・磁性・電子状態の変化を、高圧X線・中性子回折、X線発光分光、電気輸送測定を組み合わせて調べた。その結果、ストライプ型の長距離反強磁性秩序は超伝導の発現まで頑健に残る一方で、局所的なFe磁気モーメントは約80%も抑制されることがわかった。一部の3d電子が局在して磁性を担い、他の電子が遍歴して超伝導を担う軌道選択的機構を示唆する。超伝導と磁気秩序の共存が確認された。
HERA: Assessing an Autonomous Agent for Quantum Device Measurement
量子デバイスの極低温輸送測定を自律的に行うLLMエージェント「HERA」を開発し、その科学的妥当性を検証した。HERAは研究室メンバーが作った測定プロトコル・ツール・文献の知識ベースを利用する。多層グラフェン2試料の積層順序の判定について専門家とのブラインド試験を行ったところ、結論は専門家と一致した。知識ベースを除く実験やオフライン再生実験では、知識ベースがあるとどのモデルも測定設計と推論が改善した。別の物質系での超伝導探索も自律的に達成した。
Colossal magnetoresistance in narrow-gap magnetic semiconductor Eu$_2$CdAs$_2$
狭ギャップのZintl型ヒ化物Eu2CdAs2を合成し、その相転移と磁気輸送特性を調べた。TN=9 Kで反強磁性秩序を示し、活性化エネルギー3.2 meVの半導体的挙動をとる。9 Tで-10⁴%という巨大磁気抵抗(CMR)を示した。TN以下では、巨視的な強磁性がないにもかかわらず蝶型の磁気抵抗ヒステリシスが現れ、反強磁性ドメインや磁気ポーラロンの関与が示唆される。Eu系Zintl相を調べた結果、CMRの大きさと活性化エネルギーの間に指数関数的な相関も見いだした。
Graphene Islands as a Platform for Band-Structure Engineering
直径50 nm未満の多層グラフェン「島」が、同じグラフェンシートのリード部分と異なる積層構成で実現されている。本研究では、この島と化学的に同一な周囲との近接効果が電子構造に与える影響を、タイトバインディング法で理論的に調べた。両者の運動量がよく一致するため、異常に強いバンドくりこみが生じる。この効果は島が大きくなっても持続し、コヒーレンス長だけで制限される。有効ハミルトニアンを導出し、3層・4層の島で低エネルギー状態密度が大きく変わることを予測した。
Itô versus Stratonovich for shot noise with state-dependent amplitude: why the answer is Marcus
状態依存の振幅をもつショットノイズ(デルタ関数パルス列)で駆動される確率微分方程式について、伊藤解釈とストラトノビッチ解釈の違いを調べた。ガウス白色ノイズとは異なり、両者は各イベントで有限の差を生み、振幅I(x)の零点付近では定性的な違いにもなる。ストラトノビッチに対応するのはマーカス解釈で、これはI(x)の流れ写像であり零点を越えられない。伊藤解釈では閾値を超えると障壁を越えてしまう。標準的なHeun法の偏りを指摘し、厳密な流れ写像に基づく積分法を提案した。
Exceptional Superconducting Interfaces between Graphene and Atomic Chains in A15-MoRe
MoRe合金は、グラフェンに対して高透過かつ強磁場に強い超伝導コンタクトを作れることが経験的に知られていたが、その起源は謎だった。本研究では、輸送測定、X線回折、原子分解能電子顕微鏡により、成膜直後のMoReがグラフェン上でA15相を自発的に形成することを示した。一方、アニールするとhcp相へ転移し、ジョセフソン透過率が大きく低下する。A15構造の一次元遷移金属原子鎖はグラフェン端と格子不整合1%未満で一致し、ディラックコーンとの混成も示唆される。
Observation of light-induced topological state in graphene
円偏光をグラフェンに照射すると、ディラック点にギャップが開いてハルデン模型的なフロケ・チャーン絶縁体になると予言されている。しかしこれまでの時間・角度分解光電子分光は直線偏光での実験で、トポロジカル相は誘起されていなかった。本研究では、円二色性時間分解極端紫外運動量顕微鏡と第一原理計算を組み合わせ、円偏光で駆動したグラフェンを調べた。ディラック点付近で、ポンプのヘリシティとエネルギーによって符号が反転する光電子円二色性を観測し、光誘起トポロジカル状態の分光的証拠を得た。
Electronic liquid crystals and superconductivity from doping a moiré Mott insulator
ストライプ相やネマティック相などの電子液晶は、ドープされたモット絶縁体で現れ、高温超伝導と深く関わると考えられている。本研究では、ツイスト二層WSe2のドープしたモアレ・モット絶縁体で、ストライプ相が一般的に現れることを輸送測定で示した。これは等方相から異方相への熱力学的転移とフェルミ面再構成として観測された。さらに、ストライプ相から超伝導への量子相転移を観測し、金属的ストライプから絶縁的なピン止めストライプへの転移も見いだした。転移には自己相似性がある。
Evidence for an effective gauge field in flakes of superconducting 4Hb-TaS2
超伝導体4Hb-TaS2では、Tc以上で「記憶」させた磁場情報がTc以下で自発的な渦として現れる磁気メモリ効果が知られている。しかし、これが捕捉磁束、弱い通常の磁性、隠れた電子秩序のどれに由来するのかは不明だった。本研究では、剥離した薄片の渦のないマイスナー状態でも、メモリ効果が遮蔽応答の残留変化として持続することを示した。これにより捕捉渦による説明を排除した。磁束の空間分布も通常の磁性と矛盾し、凝縮体に有効なゲージ場を与える隠れた電子相を示唆する。
Thermodynamic Crossovers in Supercritical Matter: One, No One, and One Hundred Thousand
臨界点を越えた超臨界領域で、液体的な領域と気体的な領域を分ける熱力学的クロスオーバー線を検討した。近年、イジング臨界現象と整合するクロスオーバー線の対L±が提案された。本研究では、臨界スケーリング則を満たす線の対は無数に存在し、どの熱力学的経路を選ぶかで境界が変わることを示した。リー・ヤン理論でもこの曖昧さは解消されない。Z2対称性を尊重する経路に限ればWidom線やL±が漸近的に回復するが、それも測定手順の選択にすぎないと論じている。
Non-Bloch Dynamical Quantum Phase Transitions with Memory
周期鎖での動的量子相転移(DQPT)は実数のブロッホ運動量で決まる。本研究では、開放端の鎖でのみ起こり、複素運動量で決まる「非ブロッホDQPT」を発見した。これは、記憶効果を厳密に扱った基板と結合するエルミート鎖で生じ、射影プロパゲータの点ギャップ巻き数Wに起因する。W≠0の場合、熱力学極限でも境界が動的自由エネルギーと臨界時刻を変える。Wは粒子数計測で測定可能である。エルミートな動力学から非エルミート・トポロジーが現れる動的バルク境界対応を示した。
Dynamical mean-field theory for associative memory with block-correlated patterns
相関のあるパターンを記憶する連想記憶では、個々の記憶の想起と対称混合状態が競合する。本研究では、独立パターン用の生成汎関数型動的平均場理論(DMFT)を、有限サイズの相関パターンブロックへ拡張した。階層的に相関したパターンと非単調な伝達関数では、記憶負荷を増やすと一度は想起が可能になり、さらに増やすと不可能になる再入的な振る舞いが現れる。DMFTは直接シミュレーションの想起軌道と吸引域の形をよく再現した。
Static Response of the Strongly Coupled Electron Gas from Diffusion Monte Carlo
一様電子ガスの局所場因子G(q)は誘電遮蔽やTDDFTの交換相関カーネルに使われるが、精度の高いデータは金属密度(rs≤10)に限られていた。本研究では、拡散モンテカルロ法でrs=2〜100の静的密度応答とG(q)を計算した。試行波動関数中の摂動ポテンシャルの最適化が重要であることを示し、その最適値の閉じた式を与えた。低密度ではG(q)が中間波数で非単調な構造をもつ。これは基底状態の短距離秩序に由来し、有限温度の結果とも整合する。
Spin-Orbit Coupling Response Theory within the Oriented Spin Space Group Framework
スピン軌道相互作用(SOC)による対称性の破れと物性の変化を結びつける一般的な枠組みを、配向スピン空間群(OSSG)を用いて構築した。SOCをテンソルでパラメータ化して応答テンソルを展開することで、ある応答が許されるかだけでなく、それがSOCの何次で現れるかや磁気異方性への依存性も決められる。II型マルチフェロイクスの電気磁気結合や、反強磁性体の異常ホール効果に適用した。MAGNDATAの高スループット解析で、大きな異常ホール効果と弱い磁化が共存する物質群も特定した。
Coexistence of Superconductivity and Chern insulators with |C| $\geq 1$ in twisted rhombohedral bilayer-trilayer graphene
ツイスト菱面体二層・三層グラフェンのモアレ超格子で、超伝導とチャーン絶縁体の共存を観測した。超伝導はν=-2、D=0付近の対称性の破れたフェルミ面から現れ、Tcは約180 mK、BKT転移温度は135 mKだった。面内磁場2 Tまで残り、パウリ限界を大きく超える。コヒーレンス長は磁場とともに467 nmから145 nmへ変化したが、臨界電流はほとんど変わらなかった。同じ試料で、C=1、3、-3の整数チャーン絶縁体も観測された。
Large Magnetocaloric Effect and Adiabatic Temperature Change in the Tellurate: Gd2TeO6
極低温磁気冷凍への応用が未開拓の希土類テルル酸塩Gd2TeO6について、多結晶試料の構造・磁性・熱力学・磁気熱量特性を調べた。2 Kまで長距離磁気秩序を示さず、相互作用は弱い反強磁性的だった。2.5 Kで0〜7 Tの磁場変化に対する磁気エントロピー変化は54.81 J/kg K、14 Tでは理論限界に近い63.51 J/kg Kに達した。断熱温度変化は約22.7 K(0〜7 T)と見積もられた。極低温磁気冷凍材料の有望な候補である。
Light-induced chiral altermagnets from conventional antiferromagnets
コヒーレントな格子制御で、通常の反強磁性体からアルターマグネットを光誘起する方法を提案した。対称性解析により、逆スピン副格子をつなぐ回転対称性を保ったままスピン縮退を解くフォノン歪みを特定した。特に幾何学的なカイラルフォノンが有望である。Fe2TeO6を例に、直線偏光の中赤外パルスが赤外活性フォノンと光学的に不活性な対称性破れモードの負の二次結合を通じて構造不安定性を起こすことを示した。生じた過渡的カイラル構造は、非相対論的スピン分裂を示す。
Electric field control of anisotropic spin traffic between spin-filtering and magnon-scattering in a layered antiferromagnet
層状A型反強磁性半導体CrSBrを用いて、キャリア密度と変位電場を独立に制御できるデュアルゲート電界効果トランジスタを作製した。輸送測定の結果、磁気抵抗比の符号と大きさを主に決めるのはドーピングではなく変位電場であることがわかった。負と正の磁気抵抗成分の起源を、層間のスピンフィルタリングと層内のマグノン散乱に結びつけた。第一原理計算とスピン回路モデルで、異方的な磁気輸送を再現した。変位電場がスピン輸送の有効な電気的制御パラメータとなる。
Quasi-Phases of Quantum Matter
量子多体系の相図では、連続転移線が途中で終端することがある。本研究では、その両側の領域を水と水蒸気のように別の「相」とみなせるかという問題に肯定的に答え、「準相」という概念を導入した。準相とは、相図全体ではつながっているが、臨界理論の小さな摂動ではギャップを保ったままつなげない領域である。同じ相どうしの界面に界面モードが現れるなどの帰結がある。スピン鎖の例ではc=3/2やc=9/5の多重臨界理論が現れ、LSMアノマリーを弱めた構成原理も提示した。
Algebraic theory of abelian fractons and beyond
アーベル型ギャップ付きフラクトン秩序とトポロジカル相について、融合・可動性・統計性の代数的理論を構築した。基本となる対象は、融合と可動性を表す鎖複体に、統計を表す組み紐鎖写像を備えた「組み紐融合複体(BFC)」である。その同値類を組み紐融合理論(BFT)とする。この枠組みは、任意の並進不変パウリ符号や、カイラルなものを含む2次元のすべてのアーベル・エニオン理論を含む。非縮退BFTの制約を導き、励起-検出器原理が非縮退性と同値であることを証明した。
-2026/10/28--
Agentic Swarms Discover Enhanchment of Fractional Chern Insulator Gaps Beyond Ideal Quantum Geometry
AIが基礎物理で自律的な発見に貢献できるかを検証した研究。Claude Opus 5.5によるAIエージェント群MOSAICを用い、分数チャーン絶縁体のエネルギーギャップが小さいという課題に取り組んだ。理想的な量子幾何から外れることで多体ギャップが1桁以上増大することを発見。さらに、運動量空間ではなく実空間の量子計量がギャップを支配する鍵であることを見出し、一粒子波動関数から計算できる指標を提案した。
Cutting, Shuffling and Diffusion as a Coarsening Process
流体を引き伸ばさずに並べ替える「切断とシャッフル（CS）」と拡散（D）の相互作用を解析した研究。CSDは粗視化過程であり、特徴スケールはバチェラースケールではなくL(n_c Pe/2)^(-1/3)となることを示した。切断が波数空間で分数ラプラシアンとして働くことを明らかにし、エアリー関数導関数の零点を含む厳密な混合速度を導出。この結果は任意次元・ランダム/決定論的プロトコルで成立し、既知の非平衡普遍クラスに属する。
Amorphization-Depth-Dependent Bismuth Redistribution and Activation in Silicon for Quantum Devices
シリコン量子デバイスに有望な表面近傍ビスマス（Bi）ドナーについて、イオン注入による非晶質化深さが再分布と電気的活性化に与える影響を調べた研究。Si直接注入と予備非晶質化後の注入を比較した結果、置換位置のBi割合はほぼ同等（約90%）だったが、電気的活性化率は約60%と約90%で大きく異なった。界面付近の残留欠陥へのBiの捕獲も観測され、非晶質化深さと再成長形状が活性化を支配することを示した。
Towards Quantum Computation of Bulk FeO
地球科学・天体物理で重要な鉄系物質の電子状態を量子計算で扱う試み。FeO分子とFe2O2のモデルハミルトニアンについて、厳密対角化、変分量子固有値ソルバー（VQE）、サンプルベース量子対角化（SQD）で基底状態を調べた。FeOでは実験と一致する5重項基底状態を再現。VQE単体では化学的精度に届かなかったが、SQDは少ない量子資源で両分子の厳密な基底エネルギーを再現し、強相関固体計算への新たな道筋を示した。
Large superconducting diode effect indicates nonuniform triplet pairing in UTe2
重い電子系のスピン三重項超伝導体UTe2のバルク試料で、巨大な超伝導ダイオード効果（SDE）を観測した研究。33.6Tという過去最高の磁場で最大33%のダイオード効率を記録した。この非相反輸送は、メタ磁性転移近傍で超伝導とスピン偏極状態が共存する狭い磁場領域に限られ、外因的な渦糸ピン止めでは説明できない。有限運動量のクーパー対形成を示唆し、GL理論により奇パリティFFLO状態の安定化を示した。
Spin Relaxation and Electrical Control of Spin Transport in Few-Layer $T_{\rm d}$-MoTe$_2$
低対称性の遷移金属ダイカルコゲナイドである数層Td-MoTe2において、スピン緩和を電気的に制御した研究。弱反局在測定から数十nmという短いスピン軌道長が得られ、強いスピン軌道相互作用を確認した。半金属であるにもかかわらず、極薄極限ではスピン軌道散乱時間をゲートで最大3倍変調できた。垂直電場によるラシュバパラメータの変調も実証し、単層・2層ともにスピン緩和がDyakonov-Perel機構に支配されることを示した。
Spin-Charge Conversion in an Epitaxial Kagome Flat-Band Metal
フェルミ準位近傍にトポロジカルなフラットバンドを持つカゴメ金属CoSnのスピン-電荷変換を調べた研究。走査トンネル顕微鏡でフラットバンドの兆候を確認したうえで、Ni/CoSn二層膜のスピン軌道トルクを磁気光学的手法で定量した。その結果、実効スピンホール角は0.484とPt（0.0436）の約10倍に達した。DFT計算によりベリー曲率に由来する内因性スピンホール効果を説明し、低消費電力スピントロニクス材料としての可能性を示した。
Atom as an Agent: Emergent Order by Collective Predictive Coding
言語・記号の創発理論である集合的予測符号化（CPC）を物理に応用した研究。各原子を互いの振る舞いを推論で予測する「エージェント」とみなし、巨視的秩序変数の創発を説明する。2次元強磁性・反強磁性イジング模型、競合ストライプ秩序模型、SKスピングラス模型に適用し、スピン配置のデータのみからレプリカ重なりを含む適切な秩序変数が自動的に得られた。さらにランダウポテンシャルに対応する創発ポテンシャルも得られた。
Stripe antiferromagnetic order and spin dynamics in the Shastry-Sutherland Ising compound Er2Be2GeO7
希土類シャストリー・サザーランド化合物Er2Be2GeO7の磁性を、バルク測定と中性子散乱により調べた研究。T_N=0.84Kで比熱にλ型異常を伴い、Er3+モーメントが局所的に傾いたストライプ型反強磁性秩序が現れることを明らかにした。秩序モーメントの温度依存性は2次元イジング普遍クラスに近い。強いイジング異方性は結晶場に由来し、ギャップを持つ磁気励起を観測。モンテカルロ計算で1/4・1/2磁化プラトーの古典的起源を示した。
Spin-polarized tunneling from a Kondo insulator: equilibrium surface magnetism versus magneto-electric response in SmB$_6$
近藤絶縁体SmB6の探針と二重共線反強磁性体Fe1+xTeとの間のスピン偏極トンネルを理論的に解析した研究。磁気コントラストには、表面の平衡長距離秩序による磁気モーメントと、接合の電場が表面電気磁気効果で誘起するモーメントの2つの寄与がある。両者の比はコントラストの符号が反転するバイアスの2倍に等しく、電気磁気効果の強さの指標にはならないことを示した。実験的なエネルギー範囲では電場誘起の寄与は数%以下である。
The role of A in ARPES
角度分解光電子分光（ARPES）のデータ解釈に関する問題提起の論文。現在ARPESの結果は、束縛エネルギーと運動量を軸とした2次元強度分布として示され、高対称線に沿ったバンド計算と直接比較されることがほとんどである。著者は、これが過度に単純化されたデータの扱いであり、実験結果の誤った解釈につながっていると指摘。データの取得と解析の両面で、こうした誤りを避けるための実践的な方法を提案している。
Structural supermodulation enables resonant Raman determination of crystalline orientation in Bi2Sr2CaCu2O8+x flakes
d波超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+x（Bi-2212）薄片の結晶軸を、偏光共鳴ラマン分光で非破壊的に決定する手法を示した研究。ラウエ回折、HAADF-STEM、ラマン散乱を同一結晶で対応させ、構造超変調が伝播するb軸を27cm-1モードの強度最大方向に対応づけた。多波長測定から、面内コントラストは532nmで最大となり超変調由来の電子共鳴が起源と判明。ツイスト接合などファンデルワールス素子作製の迅速な方位決定ツールとなる。
Spontaneous topological diode effect induced by non-coplanar antiferromagnetic order
非共面反強磁性秩序によって誘起される「自発的トポロジカルダイオード効果」を初めて実証した研究。カイラル格子を持つ非共面反強磁性体CoTa3S6において、ゼロ磁場で[001]方向に非相反な電子輸送を非線形抵抗測定で観測した。その大きさは典型的な強磁性体を上回り、磁化ではなく反強磁性秩序変数に支配される。第一原理計算により、スピン軌道相互作用なしでも非対称なバンド分散が生じる非相対論的起源を明らかにした。
Electric Field-Induced Hole- and Electron-Type Flat Bands in Twisted Double Bilayer Graphene
ツイスト二重二層グラフェン（ねじれ角3.1°と6.0°）の電子構造を、その場ゲート付きの微小集光ARPESで測定した研究。6.0°では価電子帯・伝導帯端近傍の分散は単独の二層グラフェンと変わらないが、より高い束縛エネルギーで電場により調整可能な混成ギャップとバンド平坦化が生じる。3.1°では超格子がバンド端の分散を変化させ、ドーピングを増やすと上下の二層間に平坦バンドが形成される。強い電子-正孔励起の舞台となる条件を示した。
Chaos picture of spin glasses
スピングラスの新しい理論枠組み「カオス描像」を提案した論文。40年来続くドロップレット描像とレプリカ対称性の破れ描像の論争を統合することを目指す。ランダムなドロップレットのピン止めと動的フィルタリングによって階層的エネルギー地形が形成され、降温とともにスケール依存のドロップレットが段階的に凍結する。温度カオスを伴い、ドロップレットスケーリングと矛盾せずに純粋状態が共存する。エイジングや記憶効果の理解にも示唆を与える。
New Developments in Diagrammatic Monte Carlo for Interacting Lattice Fermions: Efficient Algorithms and Applications
相互作用する格子フェルミオンの熱力学量や部分系の量に対するダイアグラム的モンテカルロ法を発展させた博士論文。自己無撞着ハートリー鞍点まわりの逆フレーバー展開を定式化し、6成分ハバード模型の密度を70×70格子で計算した。組み合わせ和の一般化や行列式多項式ふるい法により、9次でベースラインの24〜25倍の高速化を達成。さらに第2レニーエントロピーをフェルミオン的レプリカ経路積分で導出し、50×50格子で高精度に評価した。
Quantum critical scaling in convective active matter
臨界的な量子アクティブマターを記述する最小の場の理論を構築した研究。ランダウ・ギンツブルグ型の秩序化と自己移流を持つ非保存スカラー秩序変数を扱う。拡散的ノイズが支配的な場合、高次の量子頂点や非ガウス的ノイズが重要となり、上部臨界次元は2となる。1ループくりこみ群解析により、純粋散逸的固定点と、相互作用・対流・非ガウスノイズが共存する量子対流鞍点を見出し、臨界指数を決定。通常のバーガース流体力学とは異なる。
Water at the molecular frontier
生体膜や土壌、ろ過・脱塩技術などで重要となる、ナノ・分子スケールに閉じ込められた水や界面の水に関する展望論文（Perspective）。閉じ込めや界面力により、バルクにはない特異な相、異常輸送、連続体近似に反する誘電応答などが現れる。原子精度のナノ流体デバイス、新しい分光・顕微法、機械学習加速シミュレーションの進展により、その分子機構が明らかになりつつある。これらを個別の異常ではなく「分子的領域」として捉えるべきと主張する。
On-the-fly Estimation of Quantum-Corrected Thermodynamics in LAMMPS
分子動力学コードLAMMPSに、2相/3相熱力学法（xPT）をネイティブ実装したFixXPTを報告する論文。xPTは速度自己相関関数から得た状態密度を用いて、エントロピーや自由エネルギーなどの量子補正された絶対熱力学量を求める手法である。FFT相関器と、メモリが窓長の対数でしか増えないマルチタウ相関器を提供し、MPI分散でGPU数に応じてコストが減少する。後処理ツールpyxPTとの結果は0.1〜0.5%以内で一致した。
-2026/10/27--
Chemistry-resolved disagreement between Materials Project-compatible PBE(+U) and r2SCAN stability verdicts in the GNoME materials database
GNoME材料データベースで、Materials Project互換のPBE(+U)とr2SCANによる安定性判定の不一致を化学組成別に解析した。r2SCAN再計算された139,541物質を対象に、構造プロトタイプのクラスタを用いたブートストラップで評価。全体では一致率が高く見えるが、組成別では不一致率に最大26.7ポイントの差があった。Hubbard U適用元素を含む物質は不一致と強く相関する（オッズ比3.45）。検証の優先順位付けでは、ハル距離に組成情報を加えると不一致の検出率が向上する。
Zeptojoule Microwave Calorimetry with Nanosecond Recovery in Graphene
グラフェンのジョセフソン接合型マイクロ波カロリメータを、ナノ秒パルスで直接較正し、同じデバイスの熱パラメータも独立に決定した。110 mKでスイッチングエネルギーは18.1 meV（2.90 zJ）、緩和時間は19.5 nsだった。電子熱容量は理想値の12.4倍、電子-フォノン結合は約50倍大きく、これが理論予測との感度差の原因であることを示した。測定値を使った熱モデルは観測結果を定量的に再現し、超高速ナノスケール熱検出器の較正手法を確立した。
Chemical Substitution as a Route to Anomalous Surface Superconductivity in NiBi$_3$
PbをドープしたNiBi3（NiBi2.8Pb0.2）で、表面由来とみられる特異な超伝導状態を発見した。抵抗の転移開始は約8.1 Kで、バルクの転移温度約4.1 Kのほぼ2倍。高温側の転移ではマイスナー効果や比熱異常が見られず、バルク起源ではないと考えられる。臨界磁場の角度依存性は2次元Tinkhamモデルで説明でき、BKT転移の兆候も確認した。Hc3/Hc2は約4.3に達し、従来のSaint-James–de Gennes値1.695を大きく超える。
Phonon-Dressed Quasiparticles in Epitaxial Scandium Nitride Resolved by Soft X-ray ARPES
p型の窒化スカンジウム（ScN）エピタキシャル膜を軟X線ARPESで測定し、電子-フォノン相互作用による準粒子の繰り込みとスペクトルの広がりを直接観測した。第一原理計算は、価電子帯上端から約2.3 eV下のキンク、長距離結合によるフォノンサテライト、直接バンドギャップのゼロ点繰り込み（−124.3 meV）を再現した。温度上昇でバンドギャップが異常に広がるのは、熱膨張と電子-フォノン結合が同程度に寄与するためであることを示した。
Field misalignment effect on the in-plane magnetoresistance in the high-temperature superconductor FeSe/SrTiO3
SrTiO3基板上の超薄膜FeSeで、面内磁気抵抗の方位角依存性を系統的に測定した。面内磁気抵抗は超伝導の回転対称性の破れを調べる有力な手段だが、異方性の強い2次元超伝導体では磁場のわずかなずれに非常に敏感になる。同じ試料を付け直して磁場のずれを変えると、転移領域で定性的に異なる2種類の角度依存性が現れた。この結果は磁場のずれを考慮した幾何モデルでよく説明でき、ずれの影響を切り分けるための実用的な枠組みを示した。
Tuning from intrinsic to disorder-dominated quantum states in a kagome antiferromagnet
スピン1/2カゴメ反強磁性体YCu3(OH)6.5Br2.5に電子線照射で点欠陥を導入し、低エネルギー磁気状態の変化を調べた。強磁場トルク測定から、わずか約0.05%の欠陥で1/9と1/3の磁化プラトーが強く抑えられ、これらの量子多体状態が希薄な乱れに極めて弱いことがわかった。低温・低磁場では、孤立スピンではなく相関した欠陥誘起モーメントの出現を示すトルクの符号反転が見られた。乱れの増加に伴い、磁気比熱の特徴的なスケーリングも現れた。
Crystal-surface polarity enables nonreciprocal transport in a centrosymmetric kagome magnet
結晶表面は、バルクが中心対称でも反転対称性を破り、固有の分極Pをもつ。この表面分極により、中心対称なカゴメ磁性体TbMn6Sn6-xInxでゼロ磁場の非相反伝導が生じることを示した。対向する側面では、同程度の大きさで符号が逆の2次高調波抵抗が観測された。磁化Mを反転すると信号も反転し、トロイダルモーメントP×Mが電流方向の成分を持たないと応答は消える。室温付近の中心対称磁性導体で、ゼロ磁場整流を実現する汎用的な手法になりうる。
Nodeless d-wave pairing in monolayer FeSe revealed by intra-unit-cell Josephson interferometry
超伝導Nb探針を用いて、単層FeSe/SrTiO3で原子スケールのジョセフソン干渉計測を実現した。準粒子スペクトルは完全にギャップが開いているにもかかわらず、局所ジョセフソン応答は単位胞内で特徴的なパターンを示した。Fe-Fe結合上で最大となり、Fe-Se方向に沿ってノード線が現れる。このノード線は、符号が逆の対成分に由来するトンネル振幅の打ち消し合いで生じる。微視的計算はこのパターンを再現し、ノードレスd波対の証拠であることを示した。
Matter that learns what matters
物質が何に注目すべきかを学習できるかを、光ネットワークのモデルで調べた。行動の結果に応じて各リンクに持続的な記録が書き込まれ、有用な情報源ほど参照されやすく、影響も大きくなる。一方、共鳴を使った読み出しでは、強化しすぎると記録が共鳴を越えて影響力が弱まるという脆さがある。関連信号を活かし、無関係な信号を退ける条件を導出し、それに基づく学習則を提案した。失敗時に負の書き込みを強める局所状態を加えると、古い記録を解放して再学習が進む。
Quasiparticle Interactions in the $S = 1/2$ Heisenberg Antiferromagnetic Chain CuPzN
準1次元S=1/2ハイゼンベルグ反強磁性体CuPzNで、スピノン同士の相互作用を中性子非弾性散乱により調べた。ゼロ磁場では、ハイゼンベルグ鎖に典型的な多スピノン連続体が観測された。磁場を加えると、q→0付近で一様な磁化歳差モードとシフトしたスピノン連続体の間にエネルギーギャップ2Δが現れた。2Δはスピノンの後方散乱相互作用の直接的な指標である。行列積状態計算や最新の解析理論とよく一致し、準粒子相互作用を実験的に定量化する例を示した。
Spontaneous magnetic diode effect in Co$_{1/3}$TaS$_2$
カイラルな結晶格子と、独立に反転できるカイラル磁気秩序の組み合わせにより、順方向が結晶構造ではなく磁性で決まるダイオード効果を実現した。三角格子反強磁性体Co1/3TaS2で顕著な非相反抵抗を観測した。外部磁場で生じる通常の電気磁気カイラル異方性とは異なり、正味の磁化がゼロの非共面スピン構造から自発的に生じる。対称性解析とモデル計算から、非共面スピン秩序とスピン軌道結合の相互作用が起源とわかった。磁気カイラリティの反転でダイオードの極性も反転する。
Non-magnetic impurities as a quantum microscope of finite size effects in spin chains
イジング的な準1次元量子反強磁性体Ba(Co1-xMgx)2V2O8（x=2%, 5%）で有限サイズ効果を研究した。非磁性のMg2+がCo2+スピン鎖を有限長の断片に分割する。中性子非弾性散乱と数値計算を組み合わせ、低エネルギー励起の異なる領域を特定した。一つは鎖の端に閉じ込められたスピノン、もう一つは短い鎖で見られる、ネール秩序した断片全体が反転する古典的対応物のないクラスターモードである。化学置換が境界由来の励起を直接観測する「量子顕微鏡」として働くことを示した。
No Value Is Better Than a Wrong Value: Finding and Handling Erroneous Data in Literature-Mined Datasets for AI
文献から自動抽出したデータセットに含まれる誤り（数字の誤認識、単位の混同、値の誤帰属、LLMの幻覚など）を、起源と特徴で分類した。さらに、スキーマ・出典チェック、物理的妥当性、複数ソースの統計的合意などを組み合わせた多層的な誤り検出の枠組みを提案した。電気光学特性データベースへの適用では、対称性則だけで多くの誤りを検出できた。ベンチマークでは誤りの81%を精度85%で検出し、モデル精度をクリーンデータ並みに回復させた。誤データは探索で偽陽性を招くことも示した。
Electronic Responses in Solid Oxygen with Coexisting Structural and Magnetic Orders
固体酸素は、各O2分子がS=1スピンを持ち、構造の自由度も大きいため、構造と磁性の相互作用を研究する格好の舞台である。パイエルス型の電子-格子結合を含む多軌道ハバードモデルを、ハートリー・フォック近似で解析し、基底状態の相図を求めた。クーロン相互作用が強いと反強磁性秩序、弱いと3種類の非磁性ボンド秩序が現れ、中間領域では両者が共存する。共存相は線形電気磁気効果や、交代磁性スピン分裂・ピエゾ磁性を示し、高圧固体酸素の秩序の実験的指標となりうる。
Magnetic susceptibility and superfluid density of inhomogeneous superconducting films: the Tc-mosaic model
超伝導薄膜の磁化率から侵入長λ(T)を求める際は均一性が仮定されるが、実際の膜はマイクロメートルスケールで不均一なことが多い。局所Tcの分布（ボロノイモザイク）が、完全ギャップの膜でも見かけ上T線形のλ(T)を生むかを調べた。s波ドメインでは、Tc,min>0である限りλ(T)は活性化型にとどまる。Tc,min=0のときのみべき乗則になるが、遮蔽の開始温度は大きく下がる。したがって、Tc,max付近で遮蔽が始まる膜で見られるT線形λ(T)は、Tcモザイクでは説明できない。
Optical Thermometry in Monolayer WS2: Raman and Photoluminescence Spectroscopy from 5 K to 1273 K
単層WS2について、5 Kから1273 Kまでの非常に広い温度範囲で光学温度計測の枠組みを確立した。面外A1gラマンモードは100 K以上で温度に対して線形にシフトし、傾きはhBN封止なしで−0.0138 cm⁻¹/K、hBN封止ありで−0.0121 cm⁻¹/Kだった。中性励起子の発光も温度とともに連続的にレッドシフトし、Pässlerモデルでよく記述できる。格子の非調和性とバンドギャップ繰り込みという異なる機構に基づく二つの指標で、非接触の温度測定が可能になる。
Control of the Electronic and Atomic Structure of the Altermagnetic α-MnTe Surface via Substrate-Induced Surfactants
交代磁性体α-MnTeは、巨大なスピン分裂と室温までの秩序を持ち、スピントロニクスへの応用が期待される。薄膜の表面構造は基板に強く依存することを示した。SrF2(111)上では清浄な(2×2)再構成表面ができるが、InP(111)A上では基板からInが表面へ偏析し、表面はInTeで終端される。InTe層は格子不整合を緩和するため、準周期的な転位ネットワークを形成する。ARPESとトンネル分光により、表面終端の違いで異なる表面状態が現れ、表面の電子バンド構造に強く影響することがわかった。
Flexural Altermagnetism
2次元のコリニア反強磁性体を曲げ変形させることで、交代磁性を設計する手法を提案した。曲げ方を変えると異なる対称性を選択的に破ることができ、波動対称性の異なる交代磁性状態を実現したり、スピン分裂の符号を反転させたりできる。単層MnPS3を対象に、強束縛モデルと第一原理計算でd波とi波の交代磁性状態を示した。さらに、d波状態では横方向のスピン流が生じ、そのスイッチングも可能であることを示した。
Direct observation of a spin-polarized surface Dirac gap in the antiferromagnetic topological insulator NdBi
反強磁性トポロジカル絶縁体では、量子異常ホール効果の実現にディラックコーンのギャップが必要だが、代表物質MnBi2Te4では理論より大幅に小さく、長年の矛盾となっていた。7 eVレーザーによる高分解能スピン分解ARPESを用いて、NdBiのスピン偏極した表面ディラックコーンに17 meVのギャップを観測した。これはDFT予測（12 meV）とよく一致する。温度依存性や表面汚染の制御から、ギャップは表面磁気秩序がある場合にのみ開くことを示した。
Local Broadband Gigahertz Spectroscopy via SQUID-on-Tip DC Readout
タッピングモードのSQUID-on-tip顕微鏡で、マイクロ波分光、ナノスケール磁気センシング、表面形状イメージングを一台で同時に行う手法を開発した。ジョセフソン接合の非線形応答によって局所的なGHz励起がシャピロステップに変換されるため、DC読み出しだけでマイクロ波の周波数と強度を定量測定できる。超伝導コプレーナ導波路共振器に適用し、共振や非線形分岐を再現した。さらに、渦糸やマイスナー遮蔽電流と同時にマイクロ波応答の空間分布をマッピングできた。
Information-theoretic entropy imaging of quantum matter
可逆圧縮を使って量子物質の空間的な複雑さや秩序を定量化する「エントロピーイメージング」を開発した。指標となる計算可能情報密度（CID）は、大きな系ではシャノンエントロピー率に近づく。グラフェンのミリケルビン・マイクロ波インピーダンス顕微鏡像に適用すると、量子ホール転移付近でCIDが明確な極大を示した。乱れのあるHofstadterモデルもこれを再現し、乱れの平均をとらずに量子臨界点を特定できる。分数量子ホール転移の追跡や、相関長では区別できない空間構造の識別も可能である。
Third harmonic generation in the transition metal trichalcogenides
異方性の強い層状2次元物質である遷移金属トリカルコゲナイド（ZrS3, HfS3, TiS3, NbS3）について、1560 nmフェムト秒レーザーによる第三高調波発生の偏光依存性を測定した。すべての物質で大きな異方性が見られ、異方性比は最大約6.5に達した。異方性はZrS3で最も大きく、第三高調波のエネルギーと各物質の吸収端との近さに関係している。唯一の三斜晶であるNbS3では、薄い試料ほど異方性が小さくなり、Nb-Nb二量体化の部分的な緩和が原因と考えられる。
-2026/10/26--
Phonon evidence for a partial, re-entrant spin reorientation near room temperature in LaFe$_{1-x}$Ni$_x$O$_3$
希土類磁性イオンを持たないLaFeO3は室温付近でスピン方向が変わらないと考えられてきた。本研究ではLaFe1-xNixO3（x=0, 0.1）の磁化測定とラマン分光を行い、12本のフォノンモードが協調的に異常を示すことを見出した。Landau型スピン-フォノン結合モデルとの比較から、290K付近でネール・ベクトルが部分的かつリエントラントに回転していると結論。Ni置換により回転温度幅が狭まり磁化異常は4倍に増強される。ラマンフォノン異常が磁気異方性変化の高感度な指標となることを示した。
Altermagnetism in Folded Iron Chain Systems
運動量依存のスピン分裂を持つ交代磁性（オルターマグネティズム）は、これまで主にネール型反強磁性体で実現されてきた。本研究では↑↑↓↓のブロック型磁気秩序を持つ折れ曲がった鉄鎖系に着目し、厳密な1次元では対称性により禁止されるが、鎖を擬1次元的に積層し鎖間ホッピングがあると交替磁性が現れることを示した。第一原理計算によりK3Fe2Se4系がC4対称性なしでもd波交替磁性体となる有望な候補であると特定し、ゼロ磁化スピントロニクスへの新たな舞台を提案した。
Unifying Low-Frequency Raman and Infrared Signatures across Perovskites
ペロブスカイトは強い格子非調和性を持つが、低周波の赤外（IR）とラマンスペクトルは別々に研究されてきた。本研究では機械学習分子動力学により、酸化物（SrTiO3, BaTiO3）、ハライド、ダブルハライドペロブスカイトのIR・ラマンスペクトルを計算した。極性オフセンタリングは低周波IR・誘電応答を増強し、八面体傾斜など非極性モードはラマン中心ピークに対応することを発見。不安定性のダイナミクスも重要で、低周波振動分光を対称性・結合・動力学と結びつける統一的枠組みを確立した。
Strontium Titanate Capping Layers as Kinetic Regulators of Redox Phase Transitions in Oxide Heterostructures
酸化物キャップ層は薄膜の保護に広く使われるが、相転移の速度論への役割は未解明だった。本研究では数nm厚のSrTiO3キャップ層について、その場分光エリプソメトリーで酸化・還元過程を実時間観測した。キャップ層を通じた酸素拡散が律速段階となり、下地材料で拡散律速の相転移が起きることを示した。キャップ層の厚さと酸素分圧で相転移温度を制御でき、STO中の酸素拡散の活性化エネルギーは0.64±0.06 eVと求まった。キャップ層が酸化還元相転移の能動的な速度制御因子となることを示した。
Visualization of Single Spin-chain Propagation using Bragg Coherent Diffraction Imaging
有限サイズ系における磁壁のダイナミクスはポスト・ムーア則デバイスの有望な基盤だが、その運動を実空間・実時間で追跡する手法は限られている。本研究ではパーマロイ製の人工正方格子に形成された磁壁を対象に、シングルショットのブラッグ・コヒーレント回折イメージング（BCDI）が有効な手法であることを実証した。再構成像から、反強磁性的に秩序化した試料中を逆位相磁壁がミリ秒スケールで伝播する様子を可視化した。
Dipole chains of Bloch point singularities revealed by X-ray magnetic tomography
ブロッホ点特異点は3次元磁化構造のトポロジー変化を媒介する重要な存在だが、これまで孤立した対象としてしか観測されていなかった。本研究では軟X線磁気ベクトルトモグラフィーにより、異方的カイラル磁性体中でブロッホ点が1次元の双極子鎖を形成する様子を初めて観測した。鎖は逆カイラリティ領域の境界に沿って並び、ブロッホ点と反ブロッホ点は60nmまで近づいても安定であった。一方、カイラル磁壁内での対消滅のしきい距離は約90nmと特定され、トポロジカル点欠陥の相関的振る舞い研究への道を拓く。
The Extended Diode Equation
75年以上にわたり、p-n接合の電流-電圧特性は多数キャリアを不活性な背景とみなし、接合電圧と印加電圧を同一視して導かれてきた。本研究では、過剰な多数・少数キャリアの結合が生むベース領域の電場が内部電位分布を根本的に変えることを示した。この自己無撞着な枠組みから閉じた形の「拡張ダイオード方程式」を導出し、外部直列抵抗を仮定せずに高注入領域での電流の頭打ちを再現した。古典理論に長年残っていた経験的な補正を不要にする成果である。
Heterogeneous superconductivity emerging from a charge-stripe state in kagome lattices
電荷密度波（CDW）と超伝導は競合秩序とされてきたが、両者の協調による新奇現象も報告されている。本研究ではカゴメ超伝導体CsV3Sb5-xSnxにおいて、x=0.07でトリプルQ型CDWが短距離のストライプ状CDWへ変化すると同時に超伝導特性が急変することを発見した。熱力学・輸送・STM測定から、超伝導ギャップが空間的に大きく不均一な状態であり、超伝導状態深くまで常伝導成分が残ることを明らかにした。これは符号反転する超伝導秩序変数が短距離電荷ストライプにより強く対破壊される描像と整合し、非従来型超伝導の性質を示唆する。
Compass Correlations in a Square-Lattice Magnet
正方格子コンパス模型はボンド依存フラストレーションの典型例だが、その特徴的なスピン相関の実験的証拠は得られていなかった。本研究では正方格子金属間化合物ErRu2Si2の単結晶中性子散漫散乱により、コンパス相関を同定した。同構造のNdRu2Si2では一様な散漫リングが見られるのに対し、ErRu2Si2ではブリルアンゾーン間で強い強度変調が現れる。結晶場分光と最小限のコンパス-ハイゼンベルク模型により散乱データとダブルQ渦-反渦基底状態を再現し、双極子相互作用がボンド依存相互作用に大きく寄与することを示した。
Magnonic time crystal with lasing coherence
離散時間結晶（DTC）は駆動周期の整数倍で応答する非平衡相だが、その秩序を高コヒーレントな外部放射として取り出すのは難しかった。本研究ではイットリウム鉄ガーネット中のポンプ誘起マグノンモードを用い、室温でレーザー級のコヒーレンスを持つマグノン時間結晶を実現した。マイクロ波ビート駆動で頑健な周期倍化が得られ、放射の線幅は260 Hz、一次相関の減衰時間は995 μsに達した。3マグノン合流に基づくモデルで安定領域とカオスへの転移を説明し、複雑な時間ダイナミクスをリザバー計算にも応用した。
Measurement speed limit and Cramér-Rao bound for time-averaged estimators
パラメータθを含む系Xを、結合した測定系Yを通じて推定する問題を考察した。熱平衡ではYのフィッシャー情報はXのそれを超えず、保存的相互作用は推定精度を下げることを示した。一方、非平衡では非保存的相互作用によりYのフィッシャー情報がXを上回りうる。さらに、測定の反作用がない理想的な場合について、Yのフィッシャー情報の増加速度に対する「測定速度限界」を導出し、その系として時間平均推定量に対する一般化クラメール・ラオ限界を得た。線形ダイナミクスで結果を例示し、高精度な非平衡センシング方式を提案した。
Intrinsic Raman Modes and Crystal Symmetry of Altermagnetic $α$-MnTe
交代磁性体では結晶対称性がスピン分裂を決めるため、真の結晶対称性の決定が不可欠である。交替磁性半導体α-MnTeではラマンモードの帰属が食い違い、対称性も未解決だった。本研究では高分解能ラマン分光と第二高調波発生（SHG）分光、第一原理計算を組み合わせ、従来α-MnTe由来とされた主要なラマンピークの多くが偏析したTeクラスター由来であることを示した。固有のラマン応答はE2gフォノン1本のみで、SHG結果と合わせて中心対称なD6h対称性が保たれていると結論した。
Existence and Absence of Spin-Glass Phases on Migdal--Kadanoff Hierarchical Lattices: A Complete Classification
フラクタル次元d=1+log s/log bで特徴づけられるMigdal-Kadanoff階層格子上のイジングスピングラス模型を研究した。ガウス分布の独立な結合について、任意の整数b,s≥2に対し有限温度スピングラス秩序が存在するための必要十分条件を厳密に確立した。特に3次元（s=b²）の階層格子ではbによらず常にスピングラス相が存在する。逆に、d<約2.58や、d<3での大b極限ではスピングラス秩序が存在しないことを証明し、中間領域では有限ステップの判定手順を与え、完全な分類を達成した。
Banded Chaos and Time-Semicrystalline Order
最近、決定論的カオスの中でも分数調波の時間秩序が生き残る「時間準結晶（time semicrystal）」という概念が提唱された。本研究ではこれを古典非線形力学の観点から再検討した。有限個のカオス領域が周期的に巡回する「帯状カオスアトラクター」では、離散的な分数調波成分と広帯域のカオス連続スペクトルが共存し、時間準結晶の特徴を自然に再現する。駆動ダフィング振動子とロジスティック写像を例に、周期倍化カスケードやファイゲンバウムスケーリングとの関係、秩序崩壊の機構を示し、この現象が標準的な非線形系に本質的に含まれることを明らかにした。
Electron Wavefronts Capture Nanoscale Movies of Hypersound at Surfaces
GHz帯のハイパーソニック音波は波長がナノスケールに達し、高周波信号処理や量子制御に重要だが、局所構造との相互作用を直接観察するにはピコメートル変位感度と高い時空間分解能が必要である。本研究では数eVの電子の表面敏感性を活かした超高速低エネルギー電子顕微鏡（ULEEM）を開発し、反射電子の波面に表面形状を写し取ることで、レーザー誘起ハイパーソニック波の全視野イメージングを実現した。薄いファンデルワールス物質でピコメートル振幅の音波伝播を可視化し、基板との接触状態や埋もれた欠陥による散乱を識別した。
High-quality, deep formation and identification of oxygen-vacancy defects in silicon carbide
炭化ケイ素（SiC）中の光学的に操作可能な常磁性欠陥は量子センシングなどの量子技術に有望で、PL5〜PL7欠陥は高輝度・高スピン読み出しコントラストを持つ。酸素注入による生成は報告されていたが、特性の不均一性や生成深さの制限が課題だった。本研究では酸素の導入と欠陥形成を分離することで、均一なスピン共鳴周波数、狭い光学線幅、長いT2*コヒーレンス時間を持つ高品質欠陥を実現した。さらに酸素拡散により注入深さを超えた欠陥形成を示し、17Oの超微細相互作用統計から酸素-空孔起源を確定した。
Nano-ARPES observation of a flat band at the \bar{M} point in 2.4° twisted bilayer graphene
魔法角ツイスト二層グラフェンの平坦バンドは超伝導やモット絶縁体など多彩な相関相を生むが、ねじれ角は構造緩和により制御が難しい。本研究ではねじれ角2.4°の二層グラフェンをナノARPES（角度分解光電子分光）で観測し、フェルミ準位から離れたM̄点に予想外の平坦バンドが現れることを直接可視化した。K̄点以外で平坦バンドを観測したのは初めてであり、ツイスト構造の電子状態を完全に捉えるにはブリルアンゾーン全体を調べる必要があることを示した。
Tensor Networks for Materials Simulation and Quantum Chemistry
相関の強い物質や分子の性質予測には平均場近似を超える多体記述が必要である。テンソルネットワークは量子状態のエンタングルメント構造を利用して、コンパクトかつ系統的に改善可能な表現を与える。本パースペクティブ論文では、その基本原理と、ネットワーク構造・ボンド次元打ち切り・近似縮約が精度と計算範囲に与える影響を解説する。量子磁性体から励起スペクトル、非平衡・有限温度、分子電子状態まで応用を概観し、実物質との4つの接続法（ダウンフォールディング、DMFT、量子埋め込み等）を評価して手法選択ガイドと今後の課題を示した。
Majorana Edge-to-bound State Transition in Interferometric Superconductor Rings
トポロジカル超伝導体での磁束量子の操作は、渦糸ブレイディングによる量子計算の要である。本研究では2M-WS2トポロジカル超伝導体のナノリング干渉デバイスにおいて、渦糸サイズと環の幅の比を調整することで、トポロジカルなエッジ状態を渦糸束縛状態へ転移させる方法を示した。転移温度近傍ではリトル・パークス振動が中心孔の磁束に対応する周期を示すが、冷却してコヒーレンス長が環幅より短くなると周期が増大し、環内に磁束が「ネックレス状」に分布することを示唆した。GL計算とBdG計算により転移条件を明らかにした。
Unconventional charge density wave order in ErTe$_{3}$: symmetry breakings and fluctuations probed by Raman scattering
希土類トリテルライドのCDW状態では予期せぬ鏡映対称性の破れが報告され、強軸性（ferro-axial）CDW状態の可能性が議論されていた。本研究ではErTe3について偏光分解ラマン散乱を行い、CDW転移に伴う点群対称性の破れを追跡した。鏡映対称性の破れはCDW秩序の出現にぴったり追随し、単一成分のCDW秩序変数であることを示唆する。さらに転移温度より上のA2gチャネルでは顕著な強軸性ゆらぎが見られないことを示し、トリテルライドのCDW状態の性質について議論した。
YG研がガチって先行研究破壊した？
-2026/10/23--
Einstein's theory of Brownian motion: The non-Fickian normal diffusion
アインシュタインの拡散理論は「正常拡散」を定義するもので、元の計算では一様な拡散定数を仮定し、濃度の不均一を熱的に緩和するフィック型拡散が導かれた。しかし同じ導出の中に、空間依存する拡散係数を持つ非フィック型拡散への一般化の種が潜んでいる。本論文は、濃度の不均一を生み出し得る非フィック型拡散も正常拡散であり得ることを示し、その起源をアインシュタイン理論に立ち返って議論する。
Discrete time liquids
離散時間結晶とは異なる新たな時空間秩序「離散時間液体」を提案。有限温度の共振器に結合した2次元スピン系では、共振器の揺らぎが時間的コヒーレンスの有限な近似周期駆動となり、スピンは周期倍化ダイナミクスを示す準安定状態を形成する。各軌道は二つの時間配置間を確率的に切り替わり、これは局所的な周期倍化を保ちつつ長距離時間秩序を壊す位相欠陥「時間ソリトン」と解釈される。熱平衡で存在する可能性も示唆。
Charge-monitored Luttinger liquid
超伝導体近接下など粒子数が保存されない相互作用フェルミオンのラッティンジャー液体に、粒子密度の弱い連続測定を加えた系の相をボソン化法で解析。測定は面積則相を、液体への粒子トンネルは体積則相を好み、両者の競合で相が決まる。体積則相は常に電荷がファジーである。相境界は測定レートに対するラッティンジャーパラメータの普遍的な依存性で与えられ、一般的な高励起1次元系の非普遍的な相境界と対照的である。
Extreme competition between stripes and superconductivity in the hole-doped Hubbard model
銅酸化物高温超伝導の最小模型とされる2次元ハバード模型の基底状態を、ニューラルテンソルネットワークとニューラルバックフロー状態を用いた大規模GPU計算で、最大1024サイトの格子で前例のない精度で調べた。1/8ドープでは、次近接ホッピングの有無にかかわらず、一様d波超伝導、超伝導ストライプ、非超伝導ストライプがミリtのエネルギースケールでほぼ縮退していることを発見し、ストライプと超伝導の極端な競合という描像を示した。
Kinetic-inductance Parametric Amplification in Superconducting Hybrid Magnonics
非線形NbNナノワイヤ共振器とYIG球を強結合させたハイブリッドマグノニクス系で、力学的インダクタンスを介したパラメトリック増幅を実証。共振器は四波混合と非線形周波数シフトを示し、マグノンから離調した領域で7 dB、マグノン結合したハイブリッドモードで3.4 dBの利得を得た。マグノン結合により増幅帯域を約20 MHz磁気的に調整可能。高ポンプ電力では自励発振やコム状サイドバンドも観測された。
Anisotropic thermoelectric transport in the Sr2RuO4-Ru eutectic system
Sr2RuO4母相に金属Ruが埋め込まれた共晶系（約3 Kで超伝導を示す3-K相）の常伝導状態の面内熱電応答を測定し、Ruラメラに平行・垂直な温度勾配で熱起電力が顕著に異方的であることを発見。熱膨張差による歪み分布の有限要素解析と電子構造に基づく輸送計算から、一軸圧縮によるフェルミ面変化が異方性を生み、界面近傍の不均一歪みを考慮すると符号と大きさがよく再現されることを示した。
Field-free superconducting diode and tunable vortex dynamics in NbN/FePt stripe-domain heterostructures
残留ストライプ磁区を持つFePt層を載せたNbN/FePtおよびNbN/AlN/FePtヘテロ構造で、ゼロ磁場での再構成可能な超伝導ダイオード効果を実証。ストライプが電流に垂直な場合に効率は約50〜60%に達し、平行では大きく低下する。AlNスペーサーで近接効果を抑えても35〜40%の効率が残り、漏れ磁場による磁気的起源を支持。残留磁気構造中の非対称な渦糸輸送として解釈し、磁束流不安定性の制御も示した。
How good are universal MLIPs for alloys? A benchmark is only as trustworthy as its controls
汎用機械学習原子間ポテンシャル（uMLIP）はDFTデータベースを真値として評価されるが、DFTデータベース同士も一致しない。14種のuMLIPを145万の規則合金構造でAFLOWと比較し、AFLOW・Alexandria・OQMD間の不一致を誤差の下限として用いた。最良モデルはAlexandriaと同程度にAFLOWと一致し、上位モデルも下限に近い。適切な対照を取ると、見かけ上のモデルの失敗の多くが縮小・消失することを示した。
DFTデータベース間で一致しないとか、そりゃ問題になるやろ感
Impact of localized $4f$ magnetism on Berry curvature and the intrinsic anomalous Hall effect in CeRu$_2$Si$_2$
局在f電子の磁性が内因性異常ホール効果に与える影響を、CeRu2Si2に対するLDA+U第一原理計算とワニエ補間で調べた。Ce-4f状態が局在しフェルミ面に直接寄与しない場合でも異常ホール伝導度は有限で、その大きさは占有される4f状態に依存する。局在4f磁性が伝導バンドに交換分裂を誘起し、フェルミ面近傍にベリー曲率を生むことが機構であり、f電子系で大きな異常ホール効果を実現する指針を示した。
Symmetry-Preserving Local Representation for Short-Range Interaction in Complex Materials
高度に乱れた物質における短距離相互作用のモデル化は、膨大な配置空間と局所対称性の破れにより困難である。本研究では、境界パッシベーションによりトポロジカルな連続性と並進不変性を厳密に保つ局所表現の枠組みを提案。高エントロピー合金に適用し、局所反応性を変調する非線形な配位子効果や被覆率依存の多体相互作用を周期展開なしに捉えた。計算コストを一桁削減しつつ、短距離秩序の物理的に明快な理解を与える。
Ferroelastic Reversal Magnon Thermal Hall Effect in a Fully Compensated Ferrimagnet
正味磁化ゼロの系でマグノン熱ホール効果を可逆・不揮発に制御するため、完全補償フェリ磁性体での強弾性スイッチングを提案。ハイゼンベルク–DM模型により、強弾性スイッチングが格子異方性の向きを変え、カイラリティ分解したマグノンバンドとベリー曲率を再構成することを示した。直交する二つの変種では熱ホール応答の符号が逆転し、中間のアルターマグネット相では消失する。候補物質として単層V2SSeを提示した。
Localization Contrast As a Fundamental Limit of Radiative Quantum Efficiency
乱れが価電子帯と伝導帯の状態を異なる程度に局在させる「局在コントラスト」が、キャリア再結合に与える影響をInGaN混晶で調べた。In組成を13.5%から22%に増やすと価電子帯上端が局在化し伝導帯下端は比較的非局在のままで、発光再結合の光学行列要素が減少する。一方、原子スケールの乱れが並進対称性を破ることでオージェ再結合の結合は純粋なGaNより5桁以上増大し、発光効率低下の微視的説明を与えた。
Anyon Chern bands of opposite sign and reversed drift
周期的に変調された磁場中の充填率1/3ラフリン準正孔（分数チャーン絶縁体のモデル）のダイナミクスを微視的波動関数から調べ、多体ベリー曲率で決まる案内中心座標の交換関係を導出。単位胞あたり2磁束量子の変調で準正孔バンドはチャーン数6と−3に分裂し、逆符号は一般的に生じる。C=−3バンドでは磁場が同符号にもかかわらず準正孔がE×Bと逆向きにドリフトする。摂動論とモンテカルロ計算で確認。
Coulomb-Driven Electronic Textures in Lightly Hole-Doped Cuprates
Ca2CuO2Cl2の実験に動機づけられ、低ホールドープ銅酸化物におけるドーパントと局在Zhang-Rice一重項の相互作用を研究。遮蔽の弱いクーロンポテンシャルにより、実効的な電気「双極子」を持つ非対称な電子配置が好まれる。MPSに基づくランチョス法で、局在ホールが電荷移動ギャップ内に束縛状態を作ることを示し、トンネル行列要素効果を含めると実験と一致する4a0×2a0の内部構造が現れることを明らかにした。
Chiroptical Valleytronic in SnSe
IV族モノカルコゲナイドSnSeにおいて、量子幾何に基づくカイロ光学選択則が円偏光のヘリシティに依存した運動量空間の占有不均衡を生むことを報告。時間・角度分解極端紫外光電子分光と第一原理実時間シミュレーションにより、逆向き結晶運動量でのバレー選択的励起を同定した。バレー円二色性の大きさは結晶対称性を通じて量子幾何テンソルに制約され、バレー分極はサブピコ秒で減衰し、ヘリシティ反転可能な光電流を生む。
Intensity-driven Mott-like transition in a 2D Ruddlesden-Popper perovskite
2次元ルドルスデン–ポッパー型ハライドペロブスカイト(BA)2PbI4の非線形光学特性と超高速キャリアダイナミクスを、励起子遷移の2光子共鳴となる1030 nm赤外励起で調べた。Zスキャン測定で強度増加とともに可飽和吸収から逆可飽和吸収への切り替えが起こり、強度駆動のモット様転移を示唆。過渡吸収分光によりモット密度以上で長寿命キャリアが観測され、励起子支配から電子正孔プラズマへの転移が確認された。
The often overlooked role of sound in liquid thermal transport
100年前に提案された液体の熱伝導率に関するブリッジマンの式は、音速と熱伝導率の比例関係を仮定し、フォノンを液体中の熱キャリアとみなすものである。その経験的成功は過小評価され、概念的意味も見過ごされてきた。本レビューでは、その起源、流体力学のオイラー方程式との関係、放物型熱方程式をめぐる根本的なパラドックス、そして量子–古典クロスオーバーにおけるその運命を議論する。
Realization of a Superleak in a Quantum Gas
超流体成分のみを選択的に輸送し常流体の流れを抑える「スーパーリーク」を、光超格子を用いて極低温量子気体で実現。超流体はコヒーレントなジョセフソン輸送を示す一方、常流体成分は熱力学的に制限された遅い応答しか示さず、流量比は500(49)に達した。このコントラストを利用して常流体成分の繰り返しフィルタリングと超流体の動的純化を実証し、最大100周期のコヒーレントな駆動振動も維持した。
Spin-Dependent Transport in One-Dimensional Mercury- and Silver-Mediated DNA Nanowires
金属配位DNAナノワイヤにおいて、周期的な重金属配位がDNAの電子構造を大きく変え、金属中心の分散的な伝導バンド（幅は最大約1 eVで通常DNAの2倍以上）を生むことを示した。相対論的効果によるスピン軌道結合は次近接ホッピングと同程度で、大きなスピン混合をもたらす。Hg2+配位ではスピン反転伝導がスピン保存伝導と同程度に強い一方、Ag+配位では一桁以上小さく、配位金属の選択がスピン輸送を決めることを示した。
Sign-problem-free Bosonic Auxiliary Field Quantum Monte Carlo
量子モンテカルロの負符号問題は、幾何学的フラストレーションのあるボソン系で特に深刻である。本研究ではボソン補助場量子モンテカルロ法（BAFQMC）を開発し、時間反転対称性と反射正値性のそれぞれが負符号問題を回避する一般的な十分条件となることを厳密に証明した。従来の世界線法やSSE法が破綻するフラストレート格子でも適用可能で、三角格子上の2成分ボース–ハバード模型で有限温度厳密対角化と高精度に一致した。
-2026/10/22--
Paramagnetic phase of MnTe$_2$: complete one phonon Raman spectrum
非共面反強磁性秩序（T_N≈90K）を示すMnTe2の常磁性相で、群論が予言する5つのラマン活性フォノン（A_g、E_g、3つのT_g）を偏光・励起波長・温度依存測定で完全に観測した。これまで未検出だったT_gモードを約107cm⁻¹（E_gより1.5cm⁻¹高い）に初めて分離し、DFT計算で帰属を裏付けた。近赤外励起では2A_g倍音も観測。T_N直下でもフォノン特性はほぼ変化しなかった。
Resonant Inverse Photoelectron Spectroscopy of Ce and U Oxides
セリウム酸化物のM5吸収端および二酸化ウランのN5吸収端における軟X線共鳴逆光電子分光（RIPES）と、その測定装置について論じる。追加の実験的証拠と解析により、セリウム酸化物の共鳴過程にはCe 5d状態が本質的に関与しているという仮説を支持する結果を示し、特に二酸化セリウムとの強い関連性を強調している。
Characterizing universal topological phases beyond spatial embedding
従来のトポロジカル相の特徴づけは逆格子空間上の不変量や位置演算子との交換関係に依存し、空間配置と切り離された抽象的な系には適用できなかった。本研究ではハミルトニアンのみから構成要素を結合性に基づいて配置する「ハミルトニアン由来の空間埋め込み」を構築。既存系で従来の診断結果を再現しつつ、複雑ネットワークへトポロジカル相を拡張し、スモールワールドネットワークでの高いロバスト性を示した。
Ubiquitous topological materials protected by hidden partial symmetries
トポロジカル絶縁体の保護には通常、系全体が満たす対称性が必要だが、本研究では有効ハミルトニアンの特定エネルギースケールでのみ不変性を要求する、より弱い「部分潜在対称性」でもトポロジカル効果が実現できることを示した。SSH模型やBBH模型の弱対称性版を構築し、不変量は近似的にしか量子化されないもののロバストなエッジ状態を持つことを確認。エルミート・非エルミート系で実験的にも実証した。
Interplay of disorder and phonons in two-dimensional transport
二層MoSe2の抵抗率の温度・密度依存性を、荷電不純物・短距離欠陥・縦音響フォノンを考慮したボルツマン輸送理論（RPA遮蔽）で計算し実験と比較した。遮蔽されたフォノンの寄与は小さく、金属側の温度依存性は荷電不純物の遮蔽の温度変化と中性欠陥が支配することを示した。また抵抗率極小は金属・絶縁体両側で異なる機構により生じうるため、極小の存在だけでは相を判別できないと結論した。
Hybridization-Induced Enhancement of the Thermoelectric Response in the Kagome Material CsCr$_6$Sb$_6$
フラットバンドと分散バンドの混成によるカゴメ近藤系CsCr6Sb6単結晶の電荷・熱輸送を測定した。ゼーベック係数とネルンスト信号はT_F≈70K以下で急増し、短距離反強磁性相関やフラットバンド共鳴の出現と一致。30〜80Kのネルンスト係数は重い電子系の普遍的スケーリングに従い、強く繰り込まれた準粒子の発達を示唆する。混成による熱電応答の増強を明らかにし、本物質をカゴメ近藤物理の舞台として確立した。
Super-tetragonal ferroelectric barium titanate through anionic overstoichiometry
強誘電体薄膜の物性制御は基板によるエピタキシャル歪みに頼ってきたが、本研究では高度な非平衡条件下のパルスレーザー堆積により、BaTiO3の超正方晶相を安定化させた。鍵は単位胞への過剰酸素の挿入による過酸化物結合の形成で、軸比は最大1.08に達する。この相は通常のBaTiO3膜より大きな分極、小さな抗電界、低いリーク電流、高い繰り返し耐久性を示し、非平衡成長による欠陥工学の有用性を示した。
Microscopic origin of field-induced multiferroicity in Ni3TeO6
Ni3TeO6は磁場下でヒステリシスのない転移を示し、磁気構造・電気分極・フォノン振動数が同時に変化するマルチフェロイック物質である。本研究では複数の中性子散乱手法により、その微視的起源を解明した。有限のジャロシンスキー・守谷相互作用が非相反なカイラルスピン波を生み、それが磁場で軟化・凝縮することで磁気構造が変化し、電気分極とイオン変位を駆動して磁気・電気・格子の自由度が結合することを示した。
On thermal Hall effect in boson systems
スキルミオン格子を基底状態とする磁気秩序絶縁体への応用を念頭に、ボソン系の熱ホール効果を理論的に議論した。こうした系のマグノンスペクトルは磁場変化でトポロジカル転移を起こしうる、熱ホール効果はその検証手段となる。公式を再導出した結果、従来とは異なる温度依存性を得た。特にマグノンハミルトニアンに異常項がある場合、熱ホール伝導度に小さいが有限の1/Tの残留寄与が現れ、極低温で顕著になりうることを示した。
Charge Density Wave transient states induced by ultrashort hard X-ray pulses
電荷密度波（CDW）系を赤外光ではなく超短パルス硬X線でポンプすると、全く異なる励起が起こることを示した。レーザーの6000倍のエネルギーを持つX線はバルク全体を同時に励起・観測し、NbSe3で可逆的な新奇非平衡状態を誘起する。CDW状態は非熱的な経路をたどり、2k_F波数、相関長、電子ギャップ、次元性が変化し、回復時間は450nsから0.01sに及ぶ。荷電トポロジカル欠陥の過渡的核生成・再結合などのシナリオを提案した。
Unambiguous determination of the THz conductivity in driven YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$
中赤外ポンプ・THzプローブ実験でYBa2Cu3O6+xに高温で超伝導的光学応答を示す過渡状態が報告されているが、ポンプ強度に対しTHz応答が線形より緩やかにしか増えないことが解析の曖昧さを生んでいた。本研究ではポンプ周波数（15〜20THz）での複素光学定数の強度依存性を測定し、この緩やかな増加の主因が高強度での反射増大と侵入長の減少であることを示した。これを考慮すると、光誘起超伝導状態という元の解釈が定性的・定量的に確認された。
Automated Materials Data and Knowledge Extraction using Machine Learning and Large Language Models
科学文献から材料データや知識を自動抽出する機械学習手法の発展を、ルールベース、NLP、Transformer系エンコーダから、テキスト・表・図を横断する大規模言語モデル（LLM）やエージェント系まで概観したレビュー。データベースや知識グラフ構築、質問応答、AI共同研究者、自律実験との統合などの応用を論じ、抽出精度や計算コスト、手法の長所・短所を評価して実践的指針を示す。試料レベルの構造・物性・プロセス・性能の抽出やベンチマーク不足などの課題も挙げた。
-2026/10/21--
LatticeMind: A Validation-Gated Agentic Framework for Density Functional Theory Workflows
第一原理計算は複数の段階をつなぐワークフローであり、LLMは単一の入力は書けても、段階をつなぐと依存関係の欠落やキーワードの誤りで失敗しやすい。本研究は、自然言語の依頼を検証可能なDFTプロジェクトに変換するエージェント基盤LatticeMindを提案した。必要な段階・ファイル・依存関係を定めた契約と、実行前の決定論的な検証、範囲を限った修正を組み合わせる。RESCUの44件とVASPの19件のベンチマークで全参照値を再現し、従来の試行修正方式（成功率71%）より少ないトークンで高い信頼性を示した。
Achieving ultrahigh-temperature superfluidity in atomic Fermi gases by suppressing pairing fluctuations
フェルミ系の超流動転移温度Tcは、引力を強めると最初は上がるが、さらに強めると対形成の揺らぎで抑えられてしまう。本研究は、粒子数の不均衡と格子による運動量空間の閉じ込めを組み合わせ、対揺らぎを抑える仕組みを提案した。3次元光格子では、対になった粒子と余った多数派粒子の間のパウリ排他により、対の励起エネルギーが上がり有限運動量の揺らぎが抑えられる。わずかな不均衡（p≲0.1）で非常に高いTcが得られ、現在の実験で検証可能な特徴も示した。
Heat-current-induced nonreciprocal phonon damping
時間反転対称性により、平衡状態では逆向きの波数をもつフォノンの線幅は等しい。本研究は、定常的な熱流があると、中心対称で非磁性の結晶でも非相反な非調和減衰が生じることを示した。原因は散乱相手のフォノンの非平衡な占有数で、時間反転した3フォノン過程の重みが変わる。温度勾配に比例し波数の反転で符号が変わる線幅補正を導き、MgOとダイヤモンドの第一原理計算で有限の補正を確認した。熱流を反転すると対になるモードの広がりと狭まりが入れ替わる。
Field Theory of the Gutzwiller Projection
Gutzwiller射影は、ラフリン波動関数に代表されるスピン液体や量子ホール状態の試行波動関数として広く使われるが、パートンゲージ理論との正確な関係は長年の課題だった。本研究は、Gutzwiller射影を、幅ゼロの時間方向の薄い層上のゲージ場として場の理論で記述した。その結果、ゲージ場にギャップがあるラフリン状態やZ2スピン液体では正しい普遍的性質を再現する一方、U(1)ディラックスピン液体やスピノンフェルミ面、複合フェルミ液体には良い近似でないことを示した。
Spectral signatures of hidden order and hidden quantum critical points
隠れた秩序相は対称性を破るのに、通常の局所的な2点相関では見えず、非局所的なストリング秩序で特徴づけられる。冷却原子実験では観測されているが、固体では多点の観測量が測れないため研究が進んでいなかった。本研究は、ドープしたスピン鎖の隠れた秩序が、共鳴非弾性X線散乱（RIXS）や中性子散乱で測れる動的な2点応答関数で直接見えることを示した。隠れた秩序相、隠れた量子臨界点、ギャップレスSPT相のスペクトル上の特徴を数値的に特定し、スピンと電荷の相互作用からその起源を明らかにした。
Stacking-Induced Tuning of a Flat-Band Surface State in NbIrTe4
層状遷移金属カルコゲナイドNbIrTe4は、バルクではワイル半金属、単層では量子スピンホール絶縁体と予想される物質である。STM、ARPES、DFTを組み合わせ、フェルミ準位の約8meV下に現れるトンネル分光の強いピークが、表面由来の準1次元フラットバンドであることを示した。最上層が横にずれた領域では、このピークがギャップのような構造に変わる。上2層の状態密度の分布が変わることでフラットバンドが分散をもつようになるためで、局所的な積層構造で表面バンドを制御できることを示した。
An efficient approach to electron-phonon coupling calculations of heterostructures within an all-electron framework
界面の電子フォノン結合を第一原理計算するには、大きな超格子が必要なため計算コストが非常に高い。本研究は、弱く結合したヘテロ構造の電子フォノン行列を、孤立した各層の性質から組み立てる効率的な手法を提案した。動力学行列とポテンシャル応答を、単位胞から超格子への厳密なフーリエ写像で展開し、層間の弱い寄与を無視して各層のものをブロックごとに足し合わせる。全電子計算コードexcitingに実装し、2層WSe2とピリジン/MoS2で厳密計算と比較して有効性を示した。
Reaction-induced Localized Annealing for On-chip Materials Discovery
チップ上での熱処理は、さまざまな分野の材料探索で重要な技術である。本研究は、埋め込んだ反応性多層膜とナノメートルの拡散防止層を用いて、最大1400°Cまでの局所加熱ができる微細加工プラットフォームを開発した。加熱・急冷速度は毎秒約10^6°Cと非常に速く、急速凝固による極めて細長い微細構造の形成や、ドーパントなしの正方晶ジルコニアの室温安定化を実現した。融液中の穴が毛管力でふさがる過渡状態も観察でき、材料に依存しない高速スクリーニング手法となる。
Fully Automated Wannier Disentanglement via Projectability Selection in Gaussian and Augmented Plane-Wave Frameworks
絡み合ったバンドからワニエ関数を作るには、凍結するエネルギー窓の決め方が重要である。本研究は、目標の射影数に対してエネルギー上限を系統的に決め、その下のブロッホ状態をすべて凍結する自動化ワークフローを提案した。射影可能性（局在基底への重み）を測ることで、欠けた伝導チャネルも検出できる。7物質の比較では、上限以下をすべて凍結する方法がバンド誤差を多くの場合18meV以下に抑えた。WIEN2kとCRYSTAL向けに実装し、1424軌道の磁性系まで高スループットで処理できた。
Learning the Geometry of Materials Space with Trained Neural Tangent Kernels
材料の物性を予測するニューラルネットワークが何を学んでいるかを取り出すのは難しい。本研究は、学習後のパラメータで評価したニューラルタンジェントカーネル（NTK）を使い、元素組成だけから超伝導転移温度を予測するネットワークが学んだ「材料空間の幾何」を調べた。学習後のNTKを用いたカーネル回帰はネットワークとほぼ同じ精度を示し、初期のカーネルより大幅に良かった。この空間は少数の方向で支配され、化合物は既知の超伝導体ファミリーごとにまとまることがわかった。
Chiral magnetic excitations in the RMn6Sn6 kagome metals (R=Tb, Ho, Er, and Y)
カゴメ金属TbMn6Sn6では、従来のスピン波理論で説明できない、100meV以上の大きなエネルギーをもつカイラルな磁気励起が報告されていた。本研究は非弾性中性子散乱で、R=Tb、Ho、Er、Yという磁気構造の異なるRMn6Sn6でも同じカイラル励起が現れることを示し、磁気構造によらない現象であることを明らかにした。面内磁気構造をもつErとYでは強度が弱く、励起がMnモーメントに垂直な成分をもつことが示唆された。励起は各カゴメ層内で同じ向きのカイラリティをもち、層間で位相がπずれている。
Magnetic-Field-Induced Darkening of Bright Excitons in a MoWSe$_2$ Monolayer Alloy
磁場はスピン禁制の暗い励起子を明るくするのによく使われるが、明るい励起子を暗くする逆の効果はほとんど調べられていなかった。本研究は、単層合金Mo0.68W0.32Se2で、磁場によって明るい励起子が暗くなる現象を示した。4.2Kで最大25Tの面内磁場をかけると、明るい励起子の14.2meV下に暗い励起子の線が現れ、明るい励起子の発光は約85%減少した。合金化により明暗の励起子のエネルギー差が小さく磁場との結合が強くなることが鍵で、励起子の数を磁場で制御する方法を示した。
Persistent Photo-Enhancement of Molecular Orbital Excitations in the Kondo Insulator FeSb$_2$
絶縁体をギャップ以上のエネルギーの光で励起すると、一時的にキャリアが生じ、通常は軌道励起が弱く広がった後、数ps以内に元に戻る。本研究は、狭ギャップの近藤絶縁体FeSb2で異常な振る舞いを観測した。光励起後のX線吸収では、非局在状態から局在した分子軌道状態へ強度が移った。共鳴非弾性X線散乱では分子軌道励起の強度が約30%増え、この増加は少なくとも50ps続いた。単純な粒子の占有数変化では説明できず、多体的な励起の描像が必要であることを示した。
A high-speed, large-aperture 3D printed laser shutter for cold atom experiments
冷却原子実験では、速く正確に動作する光シャッターが必要だが、既存の製品は高価で開口が小さく、動作も遅いことが多い。本研究は、3Dプリンタで作れる直径4.5mmの大開口シャッターを設計した。全開口を照らした場合の切り替え時間は399μs、遅延は2.7ms、シャッターの速度は7.0m/sで、4台で再現性のある性能を確認した。低コストで組み立てられ、ビームを絞ったり精密に位置合わせしたりする必要がないため、多数のシャッターを使う冷却原子実験などに適している。
Superconducting weak links at substrate steps in bilayer nickelate films
SrLaAlO4基板上の2層ニッケル酸化物薄膜では常圧で40K以上の超伝導が実現しているが、抵抗が完全にゼロにならない、あるいは2段階で転移するといった現象の原因は不明だった。本研究は、これらが基板のステップとテラス構造にできる超伝導の弱結合によるものであることを示した。2段階転移の方位角依存性がステップの向きと対応し、原子分解能観察でもステップ部の構造の乱れを確認した。テラスの幅によって転移の特徴や超伝導の有無まで変わることも明らかにした。
HYH、渋いのやってるな
Good-$Γ$ Numbers: A Shell-Optimized Route to the Thermodynamic Limit in Quantum Monte Carlo Calculations of the High-Density Two-Dimensional Electron Gas
周期系の量子モンテカルロ（QMC）計算では有限サイズ誤差が大きな問題で、通常はツイスト平均で減らす。本研究は、高密度2次元一様電子ガスについて、Γ点でのハートリー・フォック・エネルギーが熱力学極限の値に特に近くなる粒子数を「Good-Γ数」と名付けて導入した。運動エネルギーと交換エネルギーの誤差が打ち消し合う仕組みを、4つの密度と2つのスピン偏極で調べた。Good-Γ数の系列から外挿した拡散モンテカルロのエネルギーは、ツイスト平均の結果と1ミリハートリー未満の精度で一致した。
On the origin of nonreciprocal charge transport in topological insulator BiSbTeSe2
非相反な電荷輸送は、向きに依存する電荷の動きやスピン運動量ロックした電子状態を調べる有効な手段である。本研究は、上下2つのゲートをもつトポロジカル絶縁体BiSbTeSe2素子で、ゲートで大きく制御できる非相反輸送を観測した。2次高調波抵抗は電流と磁場に比例し、電荷中性点付近で最大となり、その両側で符号が反転し、フェルミ準位がバルクに入ると強く抑えられた。原因は表面状態のスピン運動量ロックの不均一性と考えられ、信号は300Kまで残り、室温非線形素子として有望である。
Thermodynamic Stability of Classical $\mathbb Z_2$ Lattice Gauge Models
有限温度の相は通常、自発的対称性の破れで区別されるが、イジング模型のように対称性を破る場をかけると区別がなくなる。そこで、対称性に守られない安定な熱的相が探されている。本研究は、d次元空間のm次元セル上にスピンをもつ古典Z2格子ゲージ模型について、1≤m≤d−2のとき、十分低温で弱い局所摂動の下で自由エネルギー密度が温度と摂動強度について解析的であることを証明した。摂動は対称性を保たなくてもよく、低温と高温の領域が対称性によらない相転移で分かれるという予想を支持する。
Rare-earth tuning of magnetic entropy and interaction scales in K$_3$$Ln$(PO$_4$)$_2$ ($Ln$ = Yb, Gd) for adiabatic demagnetization refrigeration
フラストレートした希土類磁性体による断熱消磁冷凍（ADR）は、ヘリウムを使わずに1K以下まで冷やす有望な方法である。本研究は、歪んだ三角格子をもつK3Ln(PO4)2（Ln=Yb, Gd）の低温磁性とADR特性を調べた。どちらも0.1Kまで磁気秩序を示さなかった。K3Yb(PO4)2は2K・6Tから29.8mKまで冷却できた一方、K3Gd(PO4)2は大きな磁気エントロピーにより150mK以下を長く保持できた。磁気エントロピーと相互作用の大きさの違いで両者の性能差を説明した。
Density Saturation and Autocorrelation Characteristics of Interlayer Exciton Ensembles in MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterostructures
MoSe2/WSe2ヘテロ構造の層間励起子を、時間分解フォトルミネッセンスと2次自己相関測定で、幅広い励起強度と温度にわたって調べた。最も低いエネルギーの層間励起子の発光強度と寿命から密度と温度の図を求めると、励起子密度は約10^13cm^-2で飽和した。この値はファンデルワールスヘテロ構造の層間励起子で予想されるモット転移の密度と一致する。一方、2次自己相関g(2)(0)は最高密度まで約1のままで、発光は古典的なポアソン統計に従っていることがわかった。
Saturating $T^2$ resistivity in iron-based superconductors
多くの相関金属では、低温での抵抗率のT^2則が、高温ではより緩やかな増加に変わる。この原因がフォノン散乱か電子相関かを実験で見分けるのは難しい。本研究は、高温で抵抗が飽和する寄与を取り出す簡単な現象論を提案した。電子フォノン散乱が支配的な系と比べると、LiFeAs、KFe2As2、KCaFe4As4などの鉄系超伝導体では、伝導度がフェルミ液体的な1/T^2の項と温度によらない項の和で約250Kまで表せた。FeSeではネマティック転移より上で同様の振る舞いを示し、フント金属の電子相関の観点から議論した。
Dramatic pressure-induced slowdown and the soft glassy rheology of water at 2D material interface
分子レベルで閉じ込められた水の流れは注目されているが、既存のナノ流体素子では線形応答を超えた流れを調べられず、力学測定の結果もばらついていた。本研究は、音叉型原子間力顕微鏡を用いて、さまざまな2次元材料の界面に閉じ込められた水の、線形から非線形までのせん断粘弾性を測定した。その振る舞いは巨視的なソフトグラッシー材料とよく似ており、せん断による動きの加速を含む非線形モデルで説明できた。さらに圧力で水の動きが大きく遅くなり、緩和時間がマイクロ秒に達することを見いだした。
Steady-state cooperative emission of interlayer excitons in atomically thin light-emitting diodes
光の波長より狭い領域に集まった発光体は、互いに相関した協同的な発光を示すことがある。本研究は、2次元遷移金属カルコゲナイドの電子正孔2重層を用いた原子層LEDを作製し、電気的に注入した層間励起子を試料の端に閉じ込めて発光させた。光子相関測定では、大きな光子バンチングとその後のアンチバンチングなど、集団的な減衰の特徴が見られた。自由キャリアをドープするとこの特徴は消え、局在電子を入れると強まった。多体量子マスター方程式で定常的な超放射として説明できた。
Electronic driving of torsional modes in carbon nanotubes via orbital-phonon coupling
吊り下げたカーボンナノチューブ量子ドットで、電子によりねじれ振動モードを励起する仕組みを理論的に調べた。ナノチューブのバレー状態は軸方向に逆向きの軌道磁気モーメントをもち、バレー混合状態のエネルギー分裂は軸方向の磁場で制御できる。ねじれの角速度とバレー軌道角運動量の結合を定式化し、逐次トンネルのマスター方程式で電流とフォノン分布を計算した。バレー分裂がねじれフォノンのエネルギーと一致すると、軌道遷移によってモードが非平衡に励起される。電極にスピンやバレーの偏極は必要ない。
Differentiable powder X-ray diffraction enables analysis of evolving structures
オペランド測定では、変化する材料から数百〜数千の粉末X線回折パターンが得られるが、通常は1枚ずつ解析するため、弱い信号では構造の変化がノイズに埋もれる。全パターンを共通のモデルで解析するパラメトリック解析は有効だが、既存のプログラムではモデルの変更が難しい。本研究は、PyTorchによる微分可能なPXRD解析エンジンdiffPXRDを開発した。自動微分によりモデルを自由に変更でき、一括解析は逐次解析の7倍以上速い。正極材料のデータでは格子定数のばらつきを68.4%減らした。
GBClaw: An agentic AI framework for atomistic grain boundary research and mechanistic discovery
エージェント型AIは材料研究の自動化に期待されているが、専門知識の必要なメカニズムの研究への応用は難しい。本研究は、一般的な結晶粒界の構造と変形を調べるエージェント型AIフレームワークGBClawを提案した。一般粒界は実際の多結晶材料の大部分を占めるが、構造が複雑なためあまり研究されていない。GBClawは、LLMを司令役・専門エージェント・ツール・シミュレーション・階層的記憶と組み合わせる。ニッケルの14種の非対称傾角粒界に適用し、欠陥構造や多様な変形モード、すべり抵抗における欠陥の役割を明らかにした。
-2026/10/20--
Universal electrical resistivity in iron-based high-temperature superconductors
銅酸化物・鉄系・ニッケル系超伝導体の電気抵抗率は、値が大きく形もドープ量で大きく変わる未解決問題である。本研究は、Bloch-Grüneisen型の伝導とArrhenius型ホッピング伝導の2チャネルを並列に足し合わせる最近接並列抵抗モデルが、11, 111, 122, 1111, 1144, 42214型の鉄系超伝導体の面内抵抗率をよく再現することを示した。抵抗率の多様性はデバイ温度とホッピング活性化エネルギーの違いとして説明でき、電子格子結合定数も見積もった。
Two quantum spin liquid states coexisting in the kagome antiferromagnet herbertsmithite
量子スピン液体候補であるカゴメ反強磁性体ハーバートスミサイトについて、単結晶の高分解能非弾性中性子散乱と大規模DMRG・動的DMRG計算を比較した。測定したスピン相関から求めたエネルギー密度はハイゼンベルク模型の計算とよく一致し、ハミルトニアンの妥当性を確認した。計算からは、点群対称性を保つ状態と破る状態の、ほぼ縮退した2つのギャップ付き量子スピン液体が見つかり、両者の混合で中性子スペクトルがよく再現されることから、2つの状態が共存していると示唆した。
Monolayer van der Waals kagome lattice for high-temperature flat-band physics
これまでカゴメ物質の研究はほぼ3次元バルク結晶に限られていた。本研究はファンデルワールス型カゴメ物質群A2T3X4（A=K,Rb,Cs; T=Ni,Pd,Pt; X=S,Se）を用い、初の理想的な単層2次元カゴメ格子を実現した。ナノARPESにより単層までの電子構造を観測し、フェルミ準位直下に孤立したフラットバンドを確認した。ゲート制御でフラットバンドをフェルミ準位まで動かせ、モアレ系の220倍以上の電子密度をもつため、分数量子異常ホール状態などをより高温で実現する道が開けると期待される。
Gate-defined quantum dot and charge noise analysis in a Forksheet transistor
14nmのnMOS Forksheetトランジスタを10mKまで冷やして特性を調べた。極低温でもトランジスタ動作を保ち、特性はむしろ向上した。同時に、ゲートで形成した量子ドットを単一電子領域まで制御できることを示した。量子ドット領域で低周波の電荷ノイズを測定すると、1Hzでの平均振幅は10μeV/√Hz、最小値は3.3μeV/√Hzであった。Forksheet技術が、将来の量子プロセッサで量子回路と古典CMOS回路を同一チップに集積する有力な候補であることを示した。
Boundary Element Modeling for THz-SNOM Near-Field Probes
テラヘルツ走査型近接場光学顕微鏡（THz-SNOM）の近接場はAFM探針の形状に強く依存するため、形状と電場の閉じ込めの関係を理解することが重要である。本研究は、外部電場中の導体探針がつくる静電近接場を計算する境界要素法（BEM）を開発した。探針を先端の丸い円錐で表し、先端付近のメッシュを細かくした。COMSOLによる3次元計算と比べて近接場の減衰をよく再現しつつ、メッシュ数と計算コストを大幅に削減でき、用途に応じた探針設計の指針になる。
Kohler's Rule Holds in the Strange Metallic Hubbard Model
多くの強相関ストレンジメタルで、磁気抵抗がKohler則を破ることが報告されているが、原因はわかっていない。本研究は行列式量子モンテカルロ法でホールドープしたHubbard-Hofstadter模型の磁気抵抗を計算した。抵抗率がT線形でMott-Ioffe-Regel限界を超え、準粒子が明確でないにもかかわらず、幅広い相互作用とドープ量でKohler則が成り立った。Kohler則は局所的な一重項相関が現れるT*≈t以下で成立し、強相関やストレンジメタル性だけでは異常磁気抵抗は生じないことを示した。
A Chiral Superlattice Route to Spin-Split Topological Antiferromagnetism
新しい反強磁性体UOTeで、カイラリティと磁性の関係を調べた。もともとのUOTeはベリー曲率もスピン分裂バンドもない共線反強磁性体だが、自発的にカイラルな超格子を形成することを発見した。この超格子が電子の量子幾何を変調して大きなベリー曲率を生み、非線形ホール効果で検出された。150K付近では反強磁性秩序と結合し、バルク磁性体で最大級の異常ホール角約0.14が現れた。さらにスピン偏極電流の発生も確認し、同様の超格子を探す設計指針も提案した。
Maximum-Temperature Theorem for a Nanothermometer
理想的な点熱源の定常温度は従来の熱伝導理論では発散するが、実際の温度計は点の温度を測るわけではない。本研究は、等温な基準面で囲まれた領域内に置かれた体積Vsのセンサーについて、温度上昇の形状によらない厳密な上限を導いた。上限は全発熱量、熱伝導率の下限、センサー体積だけで決まり、熱源の分布や距離に依存しない。例えば50pWの発熱と直径60nm程度のセンサーでは上昇は約2mKにとどまり、ナノ温度計でケルビン級の上昇が報告される現象は定常熱伝導では説明できないことを示した。
Atomistic prediction of magnetic behaviour across chemistry, structure and temperature
磁性材料では原子構造と局所磁気モーメントが強く結びつき、温度や乱れでモーメントの向きや大きさが変わるため、汎用的な原子モデルでの予測が難しい。本研究は、48元素・約91万のスピン-格子配置（0〜1000K、0〜10GPa）で事前学習した基盤モデルMagPTを提案した。原子種・位置・ベクトル磁気モーメントを同時に扱い、同じ構造でもスピン配置の違う状態を区別できる。遷移金属合金の組成依存性、強磁性体の有限温度相転移、カイラル磁性体のスピンテクスチャ、高エントロピー合金などを幅広く再現した。
Water-Driven Porous Silicon as a Platform for Blue Materials
生物が水を使って物質輸送やエネルギー伝達を行うように、多孔質シリコンを使えば材料でも水を制御できると論じた展望論文である。多孔質シリコンは細孔構造・表面化学・半導体骨格を半導体プロセスで精密に設計でき、数nmの細孔内の水は骨格のひずみ、構造色、透明度、電気信号を変化させる。著者らは、大小の細孔の階層化による輸送と表面積の両立、表面修飾による水との相互作用の制御、極小細孔での水の性質変化の活用、という3つの方向性を示し、水で駆動する適応材料への展開を提案した。
Understanding compression-extension error asymmetry in universal machine-learning interatomic potentials
汎用機械学習原子間ポテンシャル（uMLIP）が、圧縮と伸長の変形で同じように信頼できるかを調べた。11種の学習済みモデルを、MPtrjとMinX-Eqの多数の構造に1〜10%のひずみを与えてDFTと比較した。±10%では全モデルで圧縮側の力の誤差が大きく、圧縮/伸長の誤差比は2.12と3.30だった。誤差を力の大きさの増加と相対誤差の変化に分けると、力のスケールを揃えれば比は1に近づくが、MinX-Eqでは圧縮側の誤差が残った。圧縮構造は学習データから外れやすいことも示した。
Synchronous and asynchronous Monte Carlo dynamics of mean-field spin glasses with rotationally invariant couplings: what they share and where they differ
回転不変な結合をもつイジングスピングラスについて、全スピンを並列更新する同期型モンテカルロ法（SyncMC）と、1つずつ更新する非同期型メトロポリス法を比較した。Guionnet-Maïdaの公式を用いて両者の動的平均場理論を結合スペクトルのR変換で導いた。SyncMCには瞬時の自己結合などの項が加わるが、これらは最も速い時間スケールにしか効かない。そのため遅い時間スケールの方程式（揺動散逸比やSK模型のParisi方程式）は同じになり、数値計算でも両者は更新回数が違うだけで同じ関係に近づくことを確認した。
HEXRD and HEXRDGUI: a flexible toolkit for X-ray diffraction analysis in dynamic compression experiments
X線回折解析のためのオープンソースPythonライブラリHEXRDとGUIアプリHEXRDGUIを、動的圧縮実験に応用した例を紹介した。複数検出器の一般的な幾何モデルに基づき、平面・円筒検出器や複数X線源など任意の装置構成を扱える。粉末リングやラウエ斑点による装置較正、Le Bail・Rietveld法によるパターン全体のフィッティングに対応し、NIFやOMEGA EPのデータも読み込める。pyFAIと同じ散乱角を数値精度で予測し、NIFの2線源データでは両方の線源で同時較正することで誤差を約0.18°に抑えた。
Random spin-3/2 antiferromagnetic Heisenberg chains revisited
ランダムなスピン3/2反強磁性ハイゼンベルク鎖におけるスピン縮約転移を、テンソルネットワーク強乱れ繰り込み群（tSDRG）で再検討した。この転移は、弱い乱れでの有効スピン1/2のランダム一重項相と、強い乱れでのスピン3/2のランダム一重項相を分ける。Damle-Huseの分類では、P2臨界線上に現れるP4多重臨界点に対応する。著者らはPn普遍クラスにおける相関関数の臨界指数を導き、エネルギーギャップ分布の平均と分散を用いた指標と組み合わせてP4転移点とランダム一重項相のリエントラント挙動を特定した。
NEP-kappa 2.0: A unified framework for phonon transport and nonequilibrium thermalization with machine-learning interatomic potentials
密度汎関数理論、物質専用の機械学習原子間ポテンシャル、学習済み汎用力場を統合したフォノン計算の枠組みNEP-kappa 2.0を発表した。調和格子力学、準調和・自己無撞着フォノン、3・4フォノン散乱による熱輸送、Wigner輸送、時間依存フォノン動力学を共通の流れで扱える。3C-SiC、BAs、Cs2AgInCl6に適用し、選択励起した3C-SiCでは光学フォノンのエネルギーの半分が約3.75psで音響モードへ移ることを示した。平衡の熱輸送と非平衡のエネルギー緩和を結びつける枠組みである。
Autonomous adaptive spectral analysis with an LLM agent for self-driving laboratories
自律実験室（self-driving lab）では、測定スペクトルから物性値を自動解析で取り出す必要があるが、想定外のデータでは解析が失敗する。本研究は、決まった数値解析スクリプトを大規模言語モデル（LLM）エージェントが監督する仕組みを作った。エージェントは結果を評価し、正しければそのまま採用、直せる失敗は範囲を限ったパラメータ調整で再解析し、信頼できなければNaNを返す。β-Ga2O3薄膜203件の透過スペクトルでは、失敗20件中16件を回復し4件をNaNとし、判断根拠も記録した。
Chirality destroys oriented active solids
3次元の一軸性固体に、カイラルかつアクティブな力がどう影響するかを流体力学理論で調べた。固定された背景媒質中では、奇弾性より低次のアクティブなカイラル力が一般に固体状態を不安定化することを示した。この不安定性は、細胞集団が細胞外マトリックス中を動く場合のように、異方的な媒質中の等方カイラル固体でも起こる。一方、対称性の高い極性エラストマーでは不安定性が消え、運動量保存系の2つの奇弾性のうち1つも消える。多くの生物系・物性系に当てはまると期待される。
Interfacial origin of magnetic compensation and topological-like Hall effect in crystalline lutetium iron garnet thin films.
希土類鉄ガーネットはスピントロニクス素子の重要材料で、カイラルなスピン構造も注目されている。本研究は、SGGG(111)基板上に成長させた様々な膜厚の単結晶Lu3Fe5O12（LuIG）薄膜を調べた。界面に厚さ約3nmのGdを多く含む層が形成され、これが約50Kの磁気補償温度の原因であることを示した。Pt超薄膜を接合した異常ホール効果測定では、トポロジカルホール効果に似た非単調な特徴が見られた。Gdの拡散による組成変化が反転対称性を破り、DM相互作用に寄与しうることを示した。
Methods of density functional theory in one dimension
密度汎関数理論（DFT）は存在証明によって正当化される理論であり、計算手法を調べることは理論全体を理解する助けになる。本論文は、1次元のKohn-Sham系を効率よく計算する数値手法と、時間依存を含む厳密な性質を求める方法を解説した。1次元で密度汎関数を実装するための式もまとめ、計算用ライブラリを公開した。さらに、厳密なKohn-Shamポテンシャルの時間発展に使える勾配法について、別の正当化の方法も示した。
Phase engineering of odd parity state in a quantum dot Josephson junction
量子ドットジョセフソン接合では、フェルミオンのパリティを制御することで新しい超伝導現象を調べられる。パリティ転移は通常電圧で制御するが、本研究は強く結合した量子ドット接合で、超伝導位相差φを用いた転移を調べた。位相差によって基底状態のパリティを制御でき、アンドレーエフ束縛状態のエネルギーがゼロを横切るところで転移が起きた。転移はφ=π付近で起こり、超伝導体と結合した単一準位量子ドットの単純なモデルとよく一致した。マヨラナゼロモードなどの探索に有望な系である。
Gini coefficient of scientists and universities
Google Scholarの引用データを用いて、科学者や大学の引用分布にローレンツ曲線とジニ係数を適用した。アインシュタインやファインマンを含むノーベル賞受賞者15人の論文では平均ジニ係数は0.81で、下位50%の論文が引用全体の2.7%しか占めず、上位10%が71%を占めた。世界の主要大学（プリンストン、ケンブリッジなど）でも、上位10%の研究者が大学全体の引用の約65%を生み出していた。引用分布はレイリー・ジーンズ熱化と凝縮の考え方でよく説明でき、世界の富の不平等と似ていることを示した。
Time-Reversal Symmetry Breaking in the Centrosymmetric Nonsymmorphic Superconductor RuB2
中心対称で非共型な結晶構造をもつ超伝導体RuB2を、ミュオンスピン緩和（μSR）、第一原理計算、ギンツブルク-ランダウ対称性解析で調べた。ゼロ磁場μSRで転移温度1.6K以下に自発的な内部磁場が現れ、時間反転対称性の破れの直接的な証拠を得た。横磁場測定からは、BCS弱結合に近いフルギャップ状態であることがわかった。計算からRuB2はスピン軌道結合をもつ多バンドのZ2トポロジカル金属であり、非ユニタリなスピン三重項状態が秩序変数の有力候補であると提案した。
Hidden piezo-Hall effect
隠れたスピン偏極の研究を発展させ、「隠れたピエゾホール効果」を提案した。これは、ひずみによって個々のセクターには異常ホール伝導度が生じるが、全体では打ち消し合ってゼロになる現象である。ひずみがないときはどのセクターにも異常ホール効果はなく、一軸ひずみを加えると逆符号の伝導度が現れる。d波型の隠れたアルター磁性体について、強束縛模型と実在物質RbV2Te2Oの第一原理計算で示した。ひずみ方向をx軸からy軸に変えると符号が反転し、熱ホール効果などへの拡張も期待される。
Origins of Faceted Anomalous Scaling
揺らぐ界面の粗さは複数の指数で特徴づけられ、そのうち「ファセット型異常スケーリング」は界面にファセット（ほぼ直線的な区間）ができることから名付けられたが、その統計的起源やファセットの必要性は不明だった。本研究は、この指数構造が傾き場の空間統計で決まることを示した。傾きの変化は通常の揺らぎとまれな大きなジャンプに分かれ、前者の異常スケーリングか後者の支配のどちらかで異常性が生じる。一般化Larkin模型と柱状KPZ方程式で解析的に確かめ、指数を厳密に導いた。
Spatiotemporal Imaging of Thermally Driven Metal-Insulator Phase Domain Propagation in VO2
相変化材料VO2薄膜において、絶縁体-金属の相境界が熱で動く様子を、ストロボ光散乱顕微鏡と有限要素シミュレーションで調べた。光で誘起した小さな金属相の領域が広がり、縮み、消えるまでの時空間変化を観測した。相境界の動きは熱の流れで決まり、励起強度、膜厚、基板の熱伝導率で制御できる。潜熱は熱的な慣性として働き相共存を長引かせる。一方で、相境界は熱拡散から予想されるより速く進むという逆説的な結果が得られ、温度場と等温線の動きの違いで説明できることを示した。
Two-Dimensional Quantum Droplets in a Mixture of Bose-Einstein Condensates
量子液滴は平均場を超えた効果の表れで、次元に強く依存する。1次元と3次元では実現されていたが、2次元ではまだだった。本研究は、準2次元の閉じ込めでボース・アインシュタイン凝縮体をスピン混合状態に移すことで、2次元量子液滴を観測した。この液滴は従来の量子液滴より安定で長寿命であった。また、負の散乱長をもつ別のスピン状態に移すと2次元タウンズソリトンが生じた。ソリトンは臨界原子数付近でしか安定でないのに対し、液滴は広い条件で自己束縛状態を保つことを示した。
Strain-induced disorder from Schottky gates on high mobility 2DEGs
GaAs/AlGaAsの高移動度2次元電子ガスでは、金属のショットキーゲートが電子の移動度を下げ、分数量子ホール状態を壊してしまうことがある。本研究は、ナノ構造をもつ超格子ゲートの下で整合性振動を測定し、移動度低下の原因がひずみであることを示した。実験結果はCOMSOLシミュレーションとよく一致した。通常のゲートでも、金属膜の粒状の構造が超格子と同じようにひずみ場をつくり、2次元電子ガスまで届くことを簡単なモデルで示した。ひずみ由来の乱れを減らす方法の開発に役立つ。
Statistical decision theory in thermodynamics
推定・仮説検定・分類などを統一的に扱う統計的決定理論を、確率熱力学の系に導入した。これにより、センシング、分類、不確定性関係を一つの枠組みで扱える。特に、最悪のパラメータに対して最適な推定量を使ったときの期待損失であるミニマックスリスクに注目し、Le Camの二点法でその下限を導いた。マルコフ過程の分類問題と分布推定問題では、ミニマックスリスクの下限が動的活動度で与えられることを示した。特定の動力学では、動的活動度やエントロピー生成を含む不確定性関係に帰着する。
Variational Block Correlated Coupled Cluster Monte Carlo
量子ニューラル状態の成功に刺激を受け、量子モンテカルロ計算に適した結合クラスター法の変分版を提案した。波動関数の係数とその微分をヤング図形で表すことで、変分最適化の計算量を大幅に減らした。手法は汎用的だが、1次元と2次元のハイゼンベルク模型に、2体・3体励起を含むブロック相関結合クラスター（BCCC）を適用して示した。仮想温度に基づく重点サンプリングで収束が大きく改善した。競争力のある精度を達成し、拡張性の高い変分結合クラスター計算の枠組みとなる。
-2026/10/19--
QMBL: the Quantum Many-Body Leaderboard. A live record of published ground-state energies for lattice Hamiltonians
量子多体系の基底状態エネルギーに関する公開データを集約する、対話型リーダーボード「QMBL」を提案する。格子ハミルトニアンの変分計算の質は主にエネルギー値とその誤差で評価されるため、本リーダーボードは科学的合意形成の「エネルギー層」と位置づけられる。最新版v0.4.0には6つのモデル族、395インスタンスに対する1434個のエネルギー値が収録されている。そのうち153インスタンスは厳密解が知られておらず、記録を更新すること自体が未解決問題への貢献となる。
Thermodynamics of coupled electromagnetic and mass fields
Gibbs–Duhem関係式に物質や場の運動に伴う運動論的自由エネルギーの寄与を加え、化学・力学・電磁気的な輸送を統一的に扱う熱力学の枠組みを構築した。ラグランジュ形式を用いて拡散・運動量輸送・電磁ダイナミクスを共通の構造で記述し、Cahn–Hilliard方程式とKorteweg応力の結合も再現する。散逸的な輸送と非散逸的な輸送を区別し、等エントロピー極限では、伝播速度が力学系では音速に、電磁系では光速になることを示した。
Synergistic Self-Driven Nanoconfinement and Dynamical Heterogeneity in Deeply Supercooled "No Man's Land" Water
結晶化が速く実験での観測が難しい、深過冷却水の「ノーマンズランド」（150–235 K）を、TIP4P/2005モデルの分子動力学シミュレーションで調べた。常圧下で、構造的にも動的にも不均一な低密度状態（約0.925 g/cm³）が現れ、これはガラス状態ともスピノーダル状態とも異なる独自の過冷却液体であることがわかった。ナノクラスターがつくる「柔らかい骨格」が内在的なナノ細孔構造を形成し、残りの液体を自らナノ閉じ込めする。さらに、密度と圧縮率の非線形な温度依存性を説明した。
Comment on "Skyrmion Hall Effect in Altermagnets"
d波オルターマグネットでスキルミオンホール効果が生じると予測したJinら（PRL 2024）へのコメント論文。オルターマグネットでは副格子間でトポロジカル電荷が打ち消し合うため、Jinらは四重極テンソルA_ijをホール効果の起源とした。しかし、発散定理を用いるとA_ijは境界積分に帰着し、十分に滑らかで局在したテクスチャではゼロになる。著者らは、Jinらのマイクロ磁気シミュレーションで見られたホール効果は離散化による人為的な結果にすぎないと主張する。
Attraction from repulsion in an interacting Chern band: chiral superconductivity, generalized Hall crystals, and competing fractional Chern insulators
部分的に占有されたチャーンバンドでは、分数チャーン絶縁体（FCI）、超伝導、トポロジカル結晶が近接して観測されているが、これらの微視的な関係はわかっていない。本研究では、チェッカーボード格子上の斥力相互作用するスピンレスフェルミオンをテンソルネットワークで計算した。バンド分散を強めると、Jain系列のFCIはカイラルp波超伝導に転移し、半充填では量子化ホール伝導度をもつ一般化ホール結晶が現れた。金属状態の揺らぎが斥力から引力を生み、これが両方の秩序の共通の起源であることを示した。
Bulk-Defect Correspondence in Algebraic Classical Spin Liquids
代数的古典スピン液体では、局所的な拘束条件によって運動量空間の相関にピンチポイント特異性が生じ、その巻き付き数が低エネルギーの構造を決める。本研究では、2次元系において非磁性の空孔のまわりにできる実空間スピンテクスチャの巻き付きが、この運動量空間のトポロジカル不変量を反映すること（バルク–欠陥対応）を示した。ランクnのU(1)スピン液体について証明し、カゴメ格子・チェッカーボード格子、ハニカム・スノーフレークモデルで数値的に検証した。空孔は創発ゲージ理論を見分けるプローブとして使える。
A Comprehensive Survey of Crystal Structural Prototypes: Construction, Classification, and Applications
異なる物質に繰り返し現れる原子配列である「結晶構造プロトタイプ」について、構築法・分類・応用を包括的にまとめたサーベイ。AFLOWやICSDなどのプロトタイプライブラリと分類アルゴリズムを比較した。GraphIDを用いた解析では、出現頻度上位100のファミリーが構造全体の30〜67%を占める一方、72〜82%のファミリーは1構造しか含まないことがわかった。12種類の生成型結晶構造予測モデルを比較したところ、テンプレート検索がtop-1成功率で最も高かった。さらに、汎化性能を正しく評価するための新しい評価法を提案している。
Physics-Informed Machine Learning for Response Tensors in Crystalline Magnets: Application to Kagome Metals
非共線磁性体では、磁気テクスチャから応答テンソルを予測することが重要な課題である。本研究では、任意の結晶構造と磁気テクスチャに対して、完全な対称性不変記述子の基底を構築し、解釈しやすい機械学習の特徴量として用いた。主成分分析を改良して、階層的に安定で互いに無相関な秩序変数を導出した。これを磁性カゴメ格子の異常ホール伝導度の回帰・分類に適用したところ、回帰係数の二乗が順位に対してZipf型のべき則に従うことを見出した。
From quantum emitters to technological platforms: a perspective on semiconductor quantum dots
量子ドットは単一光子や量子もつれ光子の優れた光源であり、光量子技術の基盤として注目されている。本パースペクティブ論文では、2000年代初頭に量子エミッタとして登場した量子ドットが、現在の高度なフォトニックデバイスへと発展してきた歴史を振り返る。基礎研究と産業応用の相互作用に注目し、近い将来に実現が期待される光量子技術を展望する。
Non-Adiabatic Spin-Induced Currents in Magnetic Weyl Semimetals
反転対称性の破れた磁性ワイル半金属で、スピンの高速な歳差運動によって誘起される直流電流を、Floquet–Keldyshグリーン関数法を用いて理論的に調べた。スピンダイナミクスは時間依存するカイラルゲージ場として働き、電流はベリー曲率・量子計量・シフトベクトルで記述される。等方的なワイルコーンでは、駆動周波数の2乗に比例する注入電流だけが生じる。一方、コーンが傾くとシフト電流や別のタイプの注入電流が現れ、逆カイラリティのノードの寄与を足し合わせても正味の電流が残りうることを示した。
Termination-dependent surface Fermiology in the intercalated altermagnet CoNb$_4$Se$_8$
交代磁性体は、正味の磁化がゼロでも対称性によってスピン分裂したバンドをもつ。ARPESは電子構造を直接観測できるが、表面に敏感なため、表面状態をバルクバンドのスピン分裂と誤って解釈するおそれがある。本研究では、層状のインターカレート型オルターマグネットCoNb₄Se₈に対して、マイクロARPESとDFT計算を用い、Co終端とSe終端の2種類のドメインと、それぞれに特徴的な表面状態を特定した。オルターマグネティズムを正しく同定するには、終端に依存する表面の寄与を考慮することが不可欠だと示した。
topas-editor and TOPilot: tools for AI-driven analysis of diffraction and total scattering data
回折・全散乱データ解析ソフトTOPASを生成AIで自動化するツール、topas-editorとTOPilotを紹介する。topas-editorはVS Code拡張機能で、TOPASの構文を理解し、入力ファイルの作成・編集を支援する。TOPilotはPythonルーチンと機械可読なリファレンス文書の集まりで、AIによる自動解析を可能にする。複雑なRietveld解析、多数のデータセットの自動解析、指数付けから構造決定・精密化までの一連の処理、相同定、不整合構造の解析、PDFフィッティングなどで有効性を示した。Claudeを使って開発されたが、他のモデルでも利用でき、無償で公開されている。
pymatgen: 15 years of community growth, new functionality, and future prospects
材料科学向けPythonライブラリpymatgenの15年間を振り返る論文。pymatgenはオープンソースの協働によって、最大級の材料科学コードベースへと成長した。高度な計算材料科学ワークフローをどう支えているか、変化する要求にどう対応してきたか、拡大するコミュニティから何を学んだかを詳しく述べる。また、コミュニティ主導で進化していくうえでの課題と解決策を議論し、マテリアルズインフォマティクスの急速な変化を踏まえた今後の展望を示す。
Linear response for machine-learned interatomic potentials: phonons at arbitrary wave vectors from the primitive cell
機械学習原子間ポテンシャルによるフォノン計算は、ふつうスーパーセルを用いた有限変位法で行われるが、この方法が厳密なのはスーパーセルと整合する波数だけである。本研究では、メッセージパッシング型ポテンシャルの動力学行列を、ブロッホ位相で変調した変位に対する力の線形応答として、基本単位胞で任意の波数について厳密に求める方法を示した。群速度やグリュナイゼンパラメータも解析的に得られる。NequIPなどに適用した結果、標準的なスーパーセルでは振動数に0.1 THz単位の誤差が生じ、偽の不安定性が現れる場合もあることがわかった。
Oxygen on Rh(100) revisited with ultra-high precision
触媒として重要なRh(100)表面上の酸素の0.25 MLと0.50 MLの相を、定量LEED、変温STM、DFTで再解析した。Pendry R因子が約0.07と非常に低く、ピコメートル1桁の精度で構造を決定できた。0.25 MLの(2×2)-O相では、酸素は四配位ホローサイトに吸着し、基板の第2層に顕著なバックリングが見られた。0.50 MLの相では(2√2×2√2)R45°-4O構造が基底状態であり、100 K以下でも多数のナノドメインに分かれる。ナノドメインからの散乱がコヒーレントに重なって回折スポットが消えることが、真の周期性を長く見えにくくしていたと示した。
Learning the self-energy through equivariant neural networks
電子の自己エネルギーは複素数値・行列値で、しかも周波数に依存するため、機械学習で予測するのは難しい。本研究では、E(3)同変のメッセージパッシングネットワークを用いて、分子の原子種と座標から、虚周波数軸上のG₀W₀自己エネルギー行列の動的相関部分を予測した。予測した行列を、因果律とスペクトル密度の非負性が保証される表現で実軸に解析接続する。虚軸上の行列要素は1 meV以下の精度で再現され、水クラスターやQM9分子のスペクトル関数を高精度に再構成できた。新しい構造に対して、G₀W₀計算を明示的に行わずに済む。
Magnetic tunnel junctions of twisted La2/3Sr1/3MnO3 freestanding bilayers
水溶性の犠牲層を使ったリフトオフ技術によって、強相関酸化物の自立膜を積み重ねたりねじったりできるようになった。これまでのねじれ接合の研究は主に絶縁体を対象としていた。本研究では、ハーフメタル強磁性体La₂/₃Sr₁/₃MnO₃のねじれ二層膜で、膜の間のファンデルワールスギャップがトンネル障壁として働く磁気トンネル接合を実現した。上下の膜の磁化の相対的な向きに応じたトンネル磁気抵抗（TMR）と、菱面体晶ひずみに由来するトンネル異方性磁気抵抗（TAMR）を観測した。強相関ツイストロニクスへの新しい道を開く成果である。
Anyonic Neural Network Wavefunctions
相互作用のないアーベリアンエニオン気体の巨視的な振る舞いは、数十年にわたって未解明のままである。従来の厳密対角化は最大4粒子程度までしか扱えなかった。本研究では、エニオン統計に由来する非解析的な短距離挙動を厳密に満たすニューラルネットワーク波動関数「AnyNet」を開発した。N=4では厳密対角化とよく一致し、中間的な統計ではN=16まで、ほぼフェルミオン的な場合にはN=20まで計算して、摂動論と0.4%以内で一致した。調和トラップ中のエニオンや不純物に束縛されたエニオン原子も調べた。
Ionic switching between supermagnetic states
超常磁性ナノ粒子集合体の磁気状態（超磁性状態）は、ふつう合成時に決まり、変えるには外部刺激をかけ続ける必要がある。本研究では、室温でのLiイオン輸送を用いて、超強磁性（SFM）と超スピングラス（SSG）の状態を可逆的に切り替えられることを初めて示した。NiOを不完全にリチウム化すると、ナノNiのネットワークができて双極子相互作用が強まり、SFM秩序が生じる。脱リチウム化するとNiOが部分的に再生してSSG状態になる。この切り替えはすべての充放電サイクルで維持された。
-2026/10/16--
Quantum oscillations in a solvable model of a Kondo insulator
近藤絶縁体における量子振動（SdH・dHvA）への相互作用の効果を調べるため、各サイトにSYK相互作用を加えた周期アンダーソン模型を導入し、大N極限で厳密に解いた。相互作用がバンドギャップより大きくても絶縁状態は安定であり、両振動に対し別々のLifshitz-Kosevich公式の一般化を導出した。SdH周波数は相互作用でわずかに繰り込まれるがdHvA周波数は不変で、振幅もdHvAはほぼ影響を受けない一方、SdHはギャップの繰り込みにより大きく増強される。
Enabling large language model agents for high-fidelity many-body perturbation theory calculations
GW、GW-BSE、GWPTなどの多体摂動論計算は複雑なワークフローと専門知識を要する。Opus 4.7やGPT-5.5などの最先端LLMエージェントでも、ベンチマーク平均成功率はそれぞれ54%、36%、19%にとどまり、段階間の不整合が主なエラー要因であった。そこで専門知識と決定論的実行を組み合わせたフレームワークAI-Donkeyを開発し、全モデルで完全かつ実行可能なワークフローをばらつきなく構築できるようにした。極性半導体の電子格子結合の多体増強などにも応用した。
One-way electron mirrors from single-layer stacking shifts in rhombohedral graphite
線形性・時間反転対称性・エネルギー保存を破らずに一方向ミラーとして働く物性系はこれまでなかった。本研究では、6層菱面体グラファイトにおける単層の積層ずれが電子に対する一方向ミラーとして働くことを示した。STMでは、壁の積層欠陥側にのみ10nmスケールの干渉縞が現れ、菱面体側は透明であった。強束縛計算と波束動力学により、壁を挟んだ層分極の不一致と探針の選択的結合が非対称性の起源と判明した。積層ソリトンは外場で移動可能なため、可動な電子光学素子となりうる。
MASON: Materials Atomistic Structure builder Operated in Natural language
第一原理計算において信頼性の高い原子構造モデルの構築は重要だが難しい工程である。LLMエージェントは結晶学的操作を直接行う能力を持たず、複雑な構造の構築に苦戦する。本研究では、Model Context Protocol（MCP）経由でエージェントから呼び出せるAIネイティブな原子構造構築ツールキットMASONを開発した。自然言語の指示からCO/Pt(111)吸着モデルを構築する例を示し、自律的な第一原理計算ワークフローの基盤を提供する。
Modified anisotropy and distinct phase diagrams in the nearly isotropic S=1 triangular-lattice antiferromagnet Rb2Ni(SeO3)2
ほぼ等方的なS=1三角格子反強磁性体Rb2Ni(SeO3)2の磁気異方性と相図を、同型のK2Ni(SeO3)2と比較した。磁化率はg_c > g_abの容易軸異方性を示し、K化合物の容易面異方性とは逆であった。ゼロ磁場での単一のネール転移は約10Tで二つに分裂し、面直・面内いずれの磁場方向でも21〜37Tに磁化プラトーが現れた。両物質で異なる磁気相図が得られ、ほぼ等方的な三角格子反強磁性体では磁場誘起相が異方性に敏感であることが示された。
Strain-enhanced superconductivity in RuO2 thin films: Joint experimental and theoretical studies
TiO2基板上のRuO2薄膜の超伝導を実験と第一原理計算で調べた。膜厚20nmと30nmのRuO2(110)薄膜で約2.0Kの超伝導を観測した。計算では、膜方位によらず[001]方向の圧縮歪みがRuのd_z2由来の平坦バンドをフェルミ準位に近づけ、R点付近の面外音響フォノンを軟化させることで電子格子結合を強め、Tcを高めることが分かった。Tcは歪みにほぼ線形に増加し、20nm以上の膜で実験値とよく一致した。格子不整合歪みがフォノン媒介超伝導の制御に有効であることを示す。
Plasmon Collapse in a Directional Strange Metal
ファンデルワールス化合物MoOCl2を高運動量分解能の非弾性電子散乱と方向分解輸送で調べた。面内の一方の軸ではフェルミ液体的なコヒーレント輸送、直交方向では奇妙な金属的振る舞いを示した。フェルミ液体方向では長寿命のプラズモンが存在する一方、奇妙な金属方向では過減衰した励起が運動量とともに集団性を失い、臨界運動量q_c≈0.008Å⁻¹を超えると負の分散に転じ、約1.75eVの上限を持つ連続体に崩壊する。これらのスケールは膜厚に依らず、非コヒーレント電荷揺らぎ固有のものと示された。
Broadband radio-frequency TEM specimen holders for in situ biasing excitation and 100-ps-scale electron beam control
透過電子顕微鏡（TEM）内で実動作周波数の電気励起とサブナノ秒時間分解計測を行うため、同軸線路とインピーダンス制御された小型PCBを組み合わせた2・4チャンネルの自作RF試料ホルダーを開発した。ワイヤボンディング不要の着脱式接点を持ち、2チャンネル型は-3dB帯域7.9GHzを達成した。小型静電偏向器を駆動して約100psのパルスに対応できることを示し、200psのプローブ窓で分解能劣化のない高分解能像や0.5nsでの電子線ホログラフィーにも成功した。将来の完全電気式ポンププローブTEMの基盤となる。
Unique Charge-density-wave Order and Fluctuation-induced Phonon Softening in the Optimally-doped Trilayer Cuprate Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ
超伝導に最適なCuO2層数を持つ3層銅酸化物における電荷密度波（CDW）秩序の理解は不十分である。Bi系で最高Tcを持つ最適ドープBi2223について、Cu L3端およびO K端の共鳴非弾性X線散乱（RIXS）測定を行った。単一の面内波数q=(0.25,0)のCDW秩序を観測し、3層にわたりコヒーレントなCDWが形成されていることを示した。静的秩序から広がるCDW揺らぎも分離し、それがフォノン分枝と交差する所でフォノン軟化が起こることから、RIXSのフォノン異常はCDW揺らぎとの結合に起因すると結論した。
天才の仕事だ
From Action Principle to Stochastic Thermodynamics of Elastic and Viscous Active Matter
生体物質の複雑な力学特性に着目し、古典的な最小作用の原理と外力に対するレイリー形式から、アクティブ物質の確率的熱力学・弾性力学の枠組みを導出した。局所的な重心集団座標と流速を正準共役対とすることで、脂質膜のヘルフリッヒ理論、薄殻や変形液滴の線形・非線形弾性、アクティブ・パッシブ流体の流体力学などを統一的に記述できる。統計力学の定理を既存のソフト・生体物質モデルに直接適用でき、その応用例として揺らぎ下での弾性細胞核の境界駆動変形モデルを導出しシミュレーションした。
Microwave spectroscopic evidence of a moiré-commensurate electron crystal in monolayer graphene
モアレ整合した単層グラフェンの最低ランダウ準位の伝導度を、コプレーナ導波路を用いた広帯域マイクロ波透過測定（約50mK、15.4〜18T）で調べた。低周波と高周波の帯域差D(ν)に一連の極小が現れ、それらはランダウ充填率ではなく一定のキャリア密度に沿って磁場とともに移動し、モアレ整合電子結晶の特徴を示した。最も強い極小は分数量子ホール状態やホフスタッター状態に対応せず、モアレセル3つに電子1個のs=1/3にあり、理論予測された一般化ウィグナー結晶と一致する。
Putting a Temperature on Electron Correlation
電子相関の定量化をより効率的な相関問題の取り扱いへつなげる、基底状態に対する体系的な枠組みを提案した。nonfreenessなどの相関尺度は1粒子縮約密度行列のみに依存するため、相関エネルギーをその関数としてモデル化すると、平均場程度の計算コストで縮約密度行列汎関数理論の枠組みに自然に収まる。尺度に共役な変数は「相関温度」として現れ、相関尺度・汎関数理論・有効温度が結び付く。i-DMFTなどの手法を合理化し、ハバード二量体や小分子で概念を例示した。
Extended strange metal and superconductivity in partially filled moiré Hubbard bands
モアレ半導体はハバード模型を実現する舞台であるが、モット絶縁体から遠く離れた部分充填ハバードバンドの領域はほぼ未開拓であった。ツイスト二層WSe2において、ドープ密度とツイスト角の両方に広がる「拡張異常金属（ESM）」を観測した。ESMはクリーン極限で100mKまで持続し、複数の対称性の破れた基底状態にまたがり、相関の強い小ツイスト角でのみ現れることから、量子臨界性由来ではなく固有の物質状態であると示唆される。さらにモット絶縁体やファン・ホーブ特異点から離れたESMから新たな超伝導ドームが現れることも見出した。
From picometre displacements to a three-dimensional lattice gas of polar skyrmions
PbTiO3/SrTiO3超格子中の極性スキルミオン配列は短距離秩序しか持たないことが知られていたが、その3次元的な組織と微視的構造は不明であった。X線散漫散乱の3次元差分対分布関数（3D-ΔPDF）解析により、極性スキルミオンバブルが離散サイトを占有しつつ数近接程度の秩序しか持たない3次元格子ガスを形成し、その秩序は層内よりSrTiO3スペーサーを挟んだ層間で2〜3倍強いことを示した。バブル内では分極が主にネール型に回転し、PbとTiが同程度のピコメートル変位で共に回転していることが分かった。
Band-Resolved Superconducting Gaps via the Thermal Hall Effect in CeRu2
多バンド超伝導体では、通常のバルク測定で各超伝導ギャップを特定の電子・正孔フェルミ面に対応付けることができない。本研究では、比熱と常伝導状態の磁気輸送で制約した熱ホール伝導κxyを用いることで、補償型重い電子超伝導体CeRu2においてこの曖昧さを解消できることを示した。ギャップの大きさ（約13Kと約8K）とバンド移動度を定めることでκxxとκxyの電子的自由度が完全に決まり、低磁場でのκxyの符号反転から、大きいギャップが重いCe 4f電子面に、小さいギャップが正孔面にあることが判明した。
-2026/10/15--
Measurement-induced criticality for non-Abelian anyons: The monitored golden chain
非可換エニオン鎖で融合チャージの非可換測定のみを局所的に行う「測定のみダイナミクス」を研究。ランダムテンソルネットワークへの写像による数値計算で、1/Lスケーリングのリャプノフギャップ、弦長に対する対数的エンタングルメント、測定記録のシャノンエントロピーに現れる有効中心電荷を見出した。保存されるトポロジカルチャージはz=1で鮮明化し、O(L)時間でデコーダにより学習可能。監視されたゴールデンチェーン(k=3)を、トーリック符号(k=2)の自己双対臨界点の非可換一般化として位置づけた。
Non-Abelian quantum Hall states at strong Landau level mixing: finding anyons with first-principles AI
偶数分母の分数量子ホール状態に現れると予想される非可換エニオンについて、全電子・全ランダウ準位を含めたν=3/2スピン偏極系を初めて完全に解いた。運動量分解したニューラルネットワーク変分波動関数を微視的ハミルトニアンのみで最適化し、物理的な事前知識なしに縮退基底状態を発見。そのエンタングルメントから量子次元√2のイジング型非可換エニオンを同定した。さらに試行波動関数との重なりから、ランダウ準位混合が反パフィアン状態を安定化することを示した。
Full-Continuum Ultrafast Quantum Gas Microscopy
量子気体顕微鏡では従来、蛍光読み出し時に離散的な格子基底を仮定していた。本研究では超低温162Dy気体を、閉じ込めを全て外した連続空間で原子分解能の超高速蛍光イメージングを実現。Dyの大質量と広い光学遷移、高NA真空内対物レンズにより、4μs以内で単一原子を検出し、点像分布関数の半値幅254.8nm、単一原子判別忠実度99.72%を達成。重なった原子の位置と数を単一画像から推定する統計モデルも構築し、再構成忠実度98.7%を示した。連続系の計数統計や高次相関の測定を可能にする。
Nanoscale Mapping of Strain-engineered Excitons in Monolayer WSe$_2$
単層WSe2の歪みによる励起子変調を、極低温散乱型近接場光学顕微鏡(s-SNOM)で回折限界以下の分解能で直接観測した。単一光子発光源の作製に用いられるナノインデンテーションとパターン基板という2つの歪み導入法を比較。インデンテーションでは接着と破断による圧縮歪みで励起子がブルーシフトする一方、ピラー上への被覆では引張歪みが支配的だった。インデンテーションの歪みは従来推定より1桁以上小さく、単層の破れが原因と判明。単一光子発光は単純な閉じ込めポテンシャルでなく複雑な歪み相互作用に由来することを示唆する。
Engineering Correlated Transparent Conductors via Metal-Insulator Transition Proximity
透明導電体では光透過性と電気伝導性がトレードオフの関係にある。本研究は金属-絶縁体転移(MIT)近傍を設計指針とし、相関金属酸化物における両者のバランス制御を提案。Ti置換SrVO3エピタキシャル薄膜をモデル系として、光学窓がシリコン太陽電池に適した領域まで系統的に広がることを実証・説明した。一方でキャリア減少と乱れによりMIT近傍でコヒーレント輸送が失われる。Haacke性能指数解析により、MIT近傍に最適組成が存在することを特定し、電子充填を調整ノブとする材料設計戦略を確立した。
Beyond the lemon: Spectra of random Lindblad operators with a Hamiltonian component
開放量子系の時間発展を記述するリンドブラッド演算子のランダム版について、従来の純散逸的な場合に知られる「レモン型」スペクトルを超え、ハミルトニアン成分を含む場合を研究。複雑さの異なる3つのアンサンブルを解析し、前2者は標準的な確率論・自由確率論で厳密に扱える。ハミルトニアンと散逸部分が独立にランダムな一般的場合には、作用素値自由確率論と逐次ノイズ平均を組み合わせた新手法を開発し、スペクトル境界の一般方程式を導出。ハミルトニアン強度や散逸のランクによるスペクトルの圧縮効果を明らかにした。
Spectral signatures of spin textures and the emergence of a pseudogap
強相関電子系の擬ギャップ現象を、並進対称性を破る平均場解から説明する研究。2次元ハバード模型において、ドープされた反強磁性体はストライプに加え、ホールに富む界面で区切られた反位相反強磁性ドメインを持つ準縮退な自己無撞着解を多数示すことを発見。これらの解のスペクトル関数は、自己エネルギーのノード・アンチノード二分性、フェルミアーク、ラッティンジャー面など擬ギャップの特徴を明確に再現する。擬ギャップは実空間での反強磁性ドメインと金属的界面の相互作用の運動量空間像として理解できると提唱した。
Atomic ironing for conformal interfaces in freestanding oxide nanomembranes
転写された自立酸化物膜は局所的な湾曲、界面ボイド、基板との不完全な接触などの構造不均一性を持つ。本研究では、転写後の熱処理(「原子アイロンがけ」)によりこれらの乱れが大きく抑制され、バルク並みの結晶性を持つ自立酸化物ナノメンブレンが得られることを示した。SrTiO3膜をモデル系に、モザイク性、界面粗さ、光学バンドギャップの変化を系統的に解明。さらにツイストSrTiO3ヘテロ構造で原子的に結合した整合界面を実証し、積層・ツイスト酸化物構造による量子機能開拓の合成戦略を確立した。
Signatures of symmetry-stabilized Dirac fermions in correlated oxide CaNbO3 thin films
相関酸化物でトポロジカル電子状態を作ることは難しい。本研究は、酸素八面体回転を対称性制御パラメータとして用い、エピタキシャルCaNbO3薄膜でディラック的電子状態を安定化できることを示した。圧縮歪みの正方晶膜と緩和した斜方晶膜を比較し、異なる八面体回転パターンが非共型対称性を保ち、ディラック的な輸送特性を示すことを実証。138,000 cm²/Vsの高移動度、多チャネル伝導、シュブニコフ・ド・ハース振動を観測し、ランダウファン解析で有限のベリー位相を確認。第一原理計算で歪みによるノーダルラインからディラック状態への変化を明らかにした。
Chern insulator optics
チャーン絶縁体の光学活性は、通常のキラル媒質と異なり長波長極限でも存在し、円偏光の伝播に顕著な方向非対称性を示す。最近開発されたチャーン絶縁体の場の理論を用いてこの「非自然的光学活性」を研究。多層構造の垂直入射透過・反射係数を導出し、ファラデー角・カー角が低周波でのトポロジーの直接的な光学的指紋となることを示した。チャーン数の符号が逆の界面は光を完全反射する鏡として働く。さらにチャーン絶縁体相のMnBi2Te4薄膜では、トポロジカルに自明な媒質より桁違いに大きな回転が予測される。
Evidence for hidden order and its potential correlation with electron-hole asymmetry in iridate superlattices
ドープしたイリジウム酸化物超格子において、隠れた秩序の兆候を報告。絶縁状態と反強磁性状態の結合に予期しない電子-正孔非対称性が見られ、電子ドープ側では両者が結合したままだが、正孔ドープ側では分離する。構造解析により八面体の回転・傾きが主因ではないことを確認。磁気測定から、正孔ドープ領域でのみ現れる隠れた秩序の証拠を得た。この秩序はネール温度より上で出現し、反強磁性状態と密接に関連して非常に強い磁気散乱強度と異常に頑健な磁気コヒーレンスを伴う。スピン軌道結合物質での新奇秩序探索の舞台となる。
Odd-to-Even-Layer Switch of Spontaneous Excitonic State in $\rm{TiSe_{2}}$ Thin Films
TiSe2は電荷密度波に加え自発的な励起子形成を伴う高温励起子凝縮体の候補だが、直接観測は不足していた。温度可変ARPESにより、TiSe2薄膜で層数の奇偶により自発励起子状態が切り替わることを観測。奇数層ではCDWによる繰り込みを伴う鋭い一粒子的バンドを示す一方、偶数層では価電子帯の頂上に切り欠きが開き、伝導帯がフェルミ準位上に広がる信号を示し、自発励起子の形成を示唆。強束縛模型に基づく相関電子-正孔模型で再現し、層間バンド間結合が奇偶切り替えの鍵であることを示した。
Multiple Superconducting Phases under Pressure for Different Field Directions in UTe2
スピン三重項超伝導体の候補UTe2は、スピンと軌道の自由度に由来する複数の超伝導相を持つことが特徴である。本研究では、AC比熱測定により、3つの主結晶軸それぞれに磁場を印加した場合の圧力下における磁場-温度相図を決定した。多重超伝導相の圧力変化は磁場方向に対して非常に異方的であることが判明し、複雑な揺らぎに起因する豊かな超伝導現象が明らかになった。UTe2の超伝導秩序変数や対形成機構の理解に向けた重要な実験的知見を提供する。
Pressure engineering of the excitonic moiré-potential landscape and exciton-charge interplay in semiconductor moiré superlattices
半導体モアレ超格子では、モアレポテンシャルの形状が相関ボソン現象に中心的な役割を果たす。本研究はダイヤモンドアンビル圧力セルと高品質デュアルゲートWSe2/WS2ツイスト二層を統合し、極低温光学分光を行った。モアレ層内励起子の圧力変化から、励起子モアレポテンシャルの大きな変調を観測し連続体模型で説明、励起子バンドトポロジー制御の可能性を示唆。さらに圧力により電荷と励起子の相互作用を制御でき、層内電荷移動励起子はドープに鈍感化し、層間励起子は励起子-電荷斥力が増強した。静水圧がボース-フェルミ相互作用の強力な調整手段であることを示した。
Magnetic proximity beyond the interface: Layer-sequence-dependent exchange in WSe$_2$/CrI$_3$ heterostructures
TMD/2D磁性体ヘテロ構造の磁気近接効果は、通常界面磁性層の磁化で説明される。本研究では単層WSe2と三層CrI3のゲート可変ヘテロ構造を調べ、この描像は中性励起子のバレー分裂には十分だが、正孔ドープ時の電子構造には不十分であることを示した。CrI3に純反強磁性と反強磁性/強磁性混合の2種類の磁気ドメインを同定。中性励起子の分裂は隣接層の磁化反転で符号が変わる一方、正トリオンは混合ドメインで両ヘリシティに共鳴を示すなど質的に異なる応答を示した。荷電励起子は2D磁性体の層全体の磁気配列に敏感であることを明らかにした。
Seismology of Glasses
ガラスのエイジングと緩和は局所的な再配置によって進行し、それは周囲に長距離の力学応答も生じさせる。本研究はこれらの再配置を内部の「微小地震源」とみなす理論を構築し、事象の直接効果と遠方変位の効果を分離した。遠方擾乱は粘弾性媒質中を伝播・緩和し、弱いが多数の確率的背景摂動を生む。ランダム一次転移理論による局所事象記述と組み合わせ、動的構造因子の統一方程式を導出。特定の波数・時間窓ではX線光子相関分光で観測される圧縮指数緩和が生じ、高波数では局所ジャンプの不均一性により伸張指数緩和となることを示した。
Room-Temperature Metallic 2D Ferromagnetism Stabilized by Quantum Metric
層状エレクトライドYClで発見されたダイス格子バンドでは、フェルミ面ネスティングから密度波が予想されるにもかかわらず、ARPESで0.5 eVの一様なフラットバンド分裂が観測され、金属的2D強磁性が示唆されていた。本研究は、K・K'点のトポロジカルなバンド交差近傍の顕著な量子計量が磁気不安定性を再構成し、密度波より一様な強磁性を安定化すると提案。RPAとハートリー・フォック理論により室温を超えるキュリー温度を予測した。量子計量で安定化された初の室温2D金属磁性体の例であり、省エネ高密度磁気メモリへの応用も期待される。
Role of Gd 5d-Au 5d hybridization for the magnetic properties of Au-Al-Gd quasicrystal approximants
異なる低温磁気基底状態を示すAu-Al-Gd準結晶近似結晶の電子状態を、常磁性相において軌道選択的な軟X線・硬X線電子分光で調べた。その結果、Gd 4f電子はすべての試料で局在している一方、価電子状態は磁気基底状態の異なる近似結晶間で変化することが判明。特に、フェルミ準位近傍でGd 5d状態がAu 5d状態と混成しており、局在Gd 4f電子間のサイト間交換相互作用の局所的な経路となっていることを見出した。この混成強度は試料ごとに異なり、希土類系準結晶磁性の軌道分解した微視的描像を提供する。
Magnetic field induced modulation of heat transport in CrPS$_4$ probed by TaIrTe$_4$ transverse Seebeck thermometry
低次元磁性体の熱流制御は熱電・スピンカロリトロニクスで重要だが、磁場に依存する微小な熱伝導変化を検出する高感度プローブがなかった。本研究は剥離TaIrTe4を用いた横ゼーベック温度計測法を開発し、ファンデルワールス磁性体CrPS4の熱伝導の磁場変調を測定。結晶軸に45°の温度勾配で200 μV/Kを超える横熱起電力を示し、局所温度勾配の精密検出を可能にした。非局所配置でスピンフリップ・スピンフロップ転移に伴う熱伝導変化を分離し、マグノン-フォノン結合の変化に帰した。5 Kで磁場により8%以上の変調を示した。
Understanding the Mpemba Effect through a Rule of Thumb
ムペンバ効果(平衡から遠い状態の方が速く緩和する現象)を予測する簡単な経験則を提案。単一の低次平衡モーメントが温度に対して非単調であるとき効果が期待される。熱浴はこのモーメントを最遅緩和モードとして選び、その熱浴値からのずれが最遅モードの振幅を決めるためである。低次元オルンシュタイン・ウーレンベック過程で厳密に示し、平衡近傍の緩和をOU過程で近似して平均場模型に拡張。厳密に解いた平均場イジング反強磁性体では相転移から遠い領域を含むムペンバ相図の主構造を再現した。動力学を対角化せずに平衡量から異常緩和を予測する実用的手法を与える。
Observation of correlations beyond the single-particle picture in fermionic counting statistics
メソスコピック素子の電荷揺らぎ解析は、クーロン相互作用下でも電子輸送の一粒子描像が妥当かという根本的問題に光を当てる。相互作用系をフェルミオン一粒子描像に写像するには、電荷移動統計に厳しい制約があり、それは完全計数統計の階乗キュムラントに対する符号規則として定式化できる。本研究では最も基本的な模型系である単一準位量子ドットにおいて、この符号規則の破れを実験的に初めて観測し、実験データを定量的に再現する理論模型も提示。電子間相互作用による一粒子描像を超えた相関の存在を明らかにした。
Transverse magneto-gyrotropy driven by spin-induced ferroaxiality
強軸性秩序は空間反転・時間反転対称性を保つため光子のキラリティと直接結合しないが、磁気秩序と絡み合うとこの制約が外れる可能性がある。本研究はワイル磁性体EuCd2Sb2において、スピン駆動強軸性に由来する横方向磁気ジャイロトロピーを実証した。通常の極カー効果は光の伝播方向に平行な磁化に支配されるが、伝播方向に垂直な磁化に伴うジャイロトロピー応答を観測。面内磁場回転に対し120°周期を示し、創発強軸性状態の3回対称性を反映する。磁場方向による応答のベクトル制御が可能で、新しい形のマルチフェロイクスを示した。
Bulk superconductivity in quintuple-layer square-planar nickelate La6Ni5O12
ニッケル酸化物超伝導体はこれまで薄膜または高圧下のバルク試料に限られ、多様な実験手法の適用や応用が妨げられていた。本研究では、5層ルドルスデン・ポッパー化合物La6Ni5O16のトポタクティック還元により、5層平面四配位ニッケル酸化物La6Ni5O12で常圧バルク超伝導を実現。最適な還元条件で転移開始温度約18 Kの超伝導を、ゼロ抵抗と反磁性遮蔽の両方で確認した。磁化とトルク測定でボルテックスピン止めのヒステリシスを観測し、比熱で約18 Kの転移と約25%の超伝導体積分率を示し、バルク超伝導を強く支持した。
Analog Cosmology in a Quenched Bose-Einstein Condensate Bubble
殻状(バブル)トラップ中のボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)を、膨張・収縮する曲がった宇宙のアナロググラビティ・シミュレータとして用いる可能性を探る。相互作用強度を時間的にクエンチした薄い球殻BECを、次元縮約後のボゴリューボフ理論で扱い、時間変化するスケール因子を持つ正曲率宇宙の実験室アナログとなることを示した。指数的に減衰・増大する相互作用によるクエンチで誘起される自発的対生成を調べ、宇宙背景放射のサハロフ振動に類似した構造因子の振動を見出した。生成対のエンタングルメントを対数ネガティビティで定量化し、パワースペクトルから抽出可能であることも示した。
Influence of the Néel vector on the bulk electronic structure of MnTe measured from the $(1 \bar1 00)$ surface
交代磁性(アルターマグネティズム)は正味の磁化なしに運動量依存スピン分裂を生む。本研究では、表面で補償された磁気対称性を保ち表面効果とkz広がりを大幅に低減する(1-100)面で劈開したα-MnTe単結晶をARPESで調べ、3次元バルクバンド構造を高い鮮明さで分解した。交代磁性秩序とスピン軌道結合によるd波バンド分裂は理論予測と完全に一致。価電子帯最大はA点近傍にあり、輸送を支配するホールポケットを特定した。空間分解測定により、表面でのネール・ベクトルのピン止めの違いに伴うバンド分散の系統的変化を観測した。
Large-Tiny Spin-Stripe SDW Order in La$_3$Ni$_2$O$_7$ via $^{139}$La-NQR Spectroscopy: Reconsideration Based on the $Am2m$ Structure
La3Ni2O7の常圧相の結晶構造として、従来広く受け入れられてきたAmam構造に代わり、より低対称なAm2m構造が最近提案された。本研究では139La核四重極共鳴(NQR)により結晶構造とスピン密度波(SDW)状態のスピン配置を再検討。NQRスペクトルに見られる2つの異なるLa(2)サイトは、Am2m構造なら特別な仮定なく自然に説明できるが、Amamでは説明できない。Am2m構造に基づきSDW相を再解析し、大小の磁気モーメントを持つ2つの非等価Niサイトによる「大-微小スピンストライプ構造」と同定。常圧SDWの遍歴的性質を確立した。
Orbitronics in Zero-dimensional Graphene Nanoflakes via Electrode Coupling
グラフェンナノフレークで、構成原子に固有の角運動量がなくても軌道流が生じる新しい形のオービトロニクスが実現することを示した。六角形グラフェンナノフレークでは、逆符号の非ゼロ角運動量期待値を持つエネルギー縮退した固有状態が存在する。適切な配置で電極を置くと、一方の角運動量状態がリザーバーとより強く結合し、正味の軌道角運動量を運ぶカイラル電流が生じる。この循環軌道電流が作る磁場は、スピン中心やSQUID磁力計で実験的に検出可能である。0次元系でオービトロニクスを探求する新たなプラットフォームを確立した。
Physical limits to stochastic classifiers
状態間のランダムな遷移を用いて入力を処理する確率的物理コンピュータについて、制御パラメータの変化で解ける異なるタスクの数を定量化した。マルコフジャンプ素子に対し、所定の出力マージンで達成可能な分類タスク(固定入力の二値ラベル付け)の数の上限を導出。幾何学的パッキングと揺らぎ-応答不等式を組み合わせ、制御範囲と次元、遷移率感度、出力揺らぎ、エントロピー生成で上限を与えた。エントロピー生成と出力揺らぎの最大値の積が小さすぎると、素子は高々1つのタスクしか実行できない。厳密に解ける2状態スイッチで例示した。
Testing Replica Symmetry Breaking in the three-dimensional Edwards-Anderson model by using vanishing fields
無限次元で厳密なレプリカ対称性の破れ(RSB)理論は、消失磁場(強度がスピン数Nに対し1/√Nでスケール)がカオス的振る舞いを誘起し、それはゼロ磁場での重なり分布P(q)のみで決まると予言する。本研究は3次元エドワーズ・アンダーソン模型でこれを検証。まずゼロ磁場でP(q)を数値計算し、それを入力にボルトハウゼン・スニットマン合体過程に基づく表現で消失磁場下の状態統計を解析的に計算した。この予言を消失磁場下の数値シミュレーションと定量比較し非常に良い一致を得た。低温3次元スピングラスがRSB理論で記述されることを強く支持する。
Anyons at impurities: Fractional charge measurement and "wrong sign" binding
ツイストMoTe2の発光実験では、捕獲されたトリオンにエニオンが束縛される兆候が報告され、ν=-2/3と-3/5での束縛エネルギー比が分数電荷比5/3に近かった。本研究はトリオンを固定不純物とみなし、最低ランダウ準位模型の厳密対角化とJain波動関数でエニオン-不純物束縛を調べた。束縛エネルギー比は短距離・長距離いずれの相互作用でも5/3に近いが、中間距離や他のJain状態では大きくずれる。さらに準正孔・準粒子のどちらも、有利な局所密度振動を持つ軌道チャネルを選ぶことで任意符号の不純物に束縛される「逆符号束縛」を発見した。
Nodal nematic superconductivity in moiré graphene
回転対称性を自ら破るネマティック超伝導の実験的証拠は非常に少ない。本研究は魔法角ツイスト三層グラフェン(MATTG)において、固有の多成分ノーダル・ネマティック超伝導状態を実現・同定した。トンネル分光と量子輸送測定を統合し、低エネルギー準粒子の対称性を直接観測。面内磁場下でゼロバイアストンネル伝導度に顕著な2回対称異方性を観測し、それは温度や垂直磁場で超伝導とともに抑制された。異方性の主軸は超伝導ドーム内で最大90°回転し、モアレ超格子の6回対称性を自発的に破るノーダル超伝導状態を示唆する。
-2026/10/14--
Real-Space Interference from Quantum Metric
結晶中の孤立バンドにおける量子計量の分布が、局在束縛状態の減衰テールを通じて実空間干渉を生むことを理論的に示した。運動量空間の量子計量ホットスポットの位置と幅が複素波数を決め、複数のホットスポットがあると束縛状態の密度に干渉縞が現れる。振動周期はホットスポット間隔、減衰長は最も狭いホットスポットの幅で決まり、平坦バンドで特に顕著となる。ジョセフソンSTMの臨界電流の探針位置依存性で観測可能であると提案している。
IceCube data for astrophysical neutrinos exhibit q-statistical behavior
IceCubeの宇宙ニュートリノのエネルギースペクトルを解析し、宇宙線やLHCの陽子衝突と同様に全エネルギー範囲でq-ガウス分布によりよく記述できることを示した。得られた非加法的指数はq≈1.6と、宇宙線(q≈1.2)やLHC(q≈1.1)より大きく、非常に長距離の時空相関を示唆する。ブラックホールや暗黒エネルギーなどで非加法的エントロピーが重要な役割を担うという証拠を補強するが、具体的な物理機構は未解明である。
On physical implementability of reinforcement-learning-driven reasoning
2025年頃から機械学習分野で盛んに研究されている強化学習駆動型の推論過程について、それを物理的ニューラルネットワークとしてハードウェア実装できるかを検討した。報酬を外部ポテンシャルエネルギーとして与えるモデルにおいて、ダイナミクス中に思考の連鎖(chain of thought)が存在することは系のリアプノフ安定性と矛盾することを示し、物理実装に関する否定的な結果を提示している。
Experimental observation of Higgs oscillations and their power-law decay across pairing regimes in a cavity QED quantum simulator
フロケ駆動した光共振器と非縮退87Rb原子を用いた共振器QED量子シミュレータで、アンダーソン擬スピンへの写像によりフェルミオン超流動を模倣し、BCSからBECにわたるペアリング領域のクエンチダイナミクスを観測した。秩序変数のヒッグス振動を観測し、弱結合領域ではべき指数|α|=0.65で減衰する一方、強結合領域では|α|>1とより速く減衰することを見出した。振動周波数は最小準粒子励起エネルギーで決まる。
Emergence of quantum transport in SnTe films upon structural refinement
トポロジカル結晶絶縁体SnTeの薄膜をBi2Te3バッファ付きサファイア基板上にパルスレーザー堆積で成長させ、成膜後アニールが結晶性と輸送特性に与える影響を調べた。高温アニールで[111]配向と化学量論性が改善する。10K以下ではゼロ磁場近傍のカスプ状磁気抵抗が弱反局在として観測されHLN理論で解析された。20K以上ではKohler則から外れる正の磁気抵抗が見られ、アニールが化学量論・結晶性・コヒーレント輸送の相互作用を強く左右することを示した。
Direct Observation of Chirality-Dependent Berry Curvature Dipole via Cross-Axial Nonlinear Hall Effect in Trigonal Te
キラル結晶である三方晶テルルにおいて、エナンチオマーに依存するベリー曲率双極子(BCD)を、軸を横切る配置の非線形ホール効果で直接観測した。従来の面内配置ではBCD寄与が消えるのに対し、左手系・右手系の素子で2次の横応答の符号がキラリティに応じて反転し、χ_yxzがχ_xxxの2倍以上となった。第一原理計算はH点近傍のハリネズミ状ベリー曲率テクスチャに起因するBCDを予測し、実験と整合する。
Atoms that Matter: Largest Materials Datasets Are 99% Redundant, and Local Chemistry Can Guide the Required 1%
最大の材料データセットOMat24の1%未満(650万原子)の部分集合でMACE機械学習力場を学習し、ランダム抽出、潜在空間クラスタリング(DIRECT)、局所環境の多様性を最大化する新手法EnvTokの3通りで選択した。いずれも全データモデルに力で数十meV/Å以内まで迫り、形成エネルギーや弾性率、高温高圧MDの安定性でも同等以上だった。情報量はサイズではなく化学環境の多様性で決まり、残り99%はほぼ冗長であると結論づけている。
Exotic metallic phase in a heterotic Kondo lattice: violation of Luttinger's theorem and absence of Kondo gap
ヘテロな層状構造をもつ近藤格子系の常磁性相を調べた。弱い近藤結合ではディラックフェルミオンと電荷中性のスピノンフェルミ面からなる分数ディラック液体が現れる。強結合ではスピノンとディラック電子が混成し、ほぼ平坦な混成バンドと重い電子バンドによる大きなフェルミ面が形成される。積層配置によっては近藤ギャップが開かず、ちょうど半充填でも金属状態が保たれ、臨界点を越えてラッティンジャーの定理が破れることを示した。
Chemical-Potential-Dependent Superconducting Spectroscopy on Bi2Te3/NbSe2 Heterostructures
トポロジカル絶縁体/超伝導体ヘテロ構造Bi2Te3/NbSe2を希釈冷凍機温度の高分解能走査トンネル分光で調べた。5QLと7QLのBi2Te3薄膜で、通常のs波単一ギャップとは異なる内側のキンクやピークを伴うコヒーレンスピークを観測した。化学ポテンシャル依存の測定とモデル計算から、これはNbSe2の複雑な秩序変数を受け継いだのではなく、Bi2Te3のバルク状態と表面状態がNbSe2の単一ギャップと選択的に近接結合した結果であると結論した。
Magnon Klein paradox
スピン波のエネルギー輸送を考察し、電子のクライン・パラドックスと同様に、反射率に関するマグノンのクライン・パラドックスは存在しないことを示した。基底状態が不安定であっても、エネルギーを運ぶ波が受動的な界面で1を超える反射率をもつことはエネルギー保存則に反する。文献で議論されてきたマグノンのクライン・パラドックスは、透過スピン波の符号を誤って割り当てたことに由来すると指摘している。
Finite-temperature adiabatic-connection reduced density-matrix functional theory: a unified framework for i-DMFT and TAO-DFT
化学結合解離に重要な強い静的電子相関を扱う分数占有法として、i-DMFTとTAO-DFTを統一する有限温度断熱接続縮約密度行列汎関数理論(FT-AC-RDMFT)を提案した。変分原理から自然軌道の固有値方程式とフェルミ・ディラック占有数が導かれ、i-DMFTは厳密交換、TAO-DFTは密度汎関数交換相関に対応する簡約として現れる。有限温度占有は混成・半局所汎関数でも解離挙動を改善し、V2O3の過大評価された体積弾性率も実験値に近づけた。
Kink boundary-induced polarity revealed by nonreciprocal charge transport in FeTe0.7Se0.3 superconductor
本来は中心対称な超伝導体FeTe0.7Se0.3において、成長時の応力緩和で生じるキンク境界によるひずみ工学で非相反電荷輸送を実現した。非対称な曲率をもつカスプ状キンクバンド境界が不均一なひずみ場と実効的な面内極性を生み、空間反転対称性を破る。面直磁場下で超伝導転移付近に電流・温度に強く依存する顕著な非相反輸送が観測され、平坦なナノシートでは無視できるほど小さいことから、キンク境界が対称性破れの一般的手法となることを示した。
Spiral Edge States in Topological 2D Sb2Te3 Crystals
双晶化しらせん状に成長した2次元トポロジカル絶縁体Sb2Te3結晶のエッジ状態伝導を調べた。この構造はトポロジカル欠陥でつながった2つのらせん・結び目状エッジ伝導チャネルを持ち、境界条件がエッジ状態の分散を変化させる。低損失EELS、磁気力顕微鏡、輸送測定を組み合わせ、ギャップ内の2つの孤立状態に関連すると考えられる0.155eVの励起を結晶エッジに局在して観測した。量子幾何の操作による新たな応用の可能性を示す。
EpNet-Si: Atomic Form Factors Learned from Band Structures
経験的擬ポテンシャル法(EPM)の原子形状因子が結晶構造間で転移しない問題に対し、同変ニューラルネットで局所環境から各原子の形状因子を予測するシリコン用EpNet-Siを開発した。パラメータ数6195で、77セルのDFTバンドのみで固有値ソルバーを通じて学習する。未知の192構造でもバンド誤差38meV、ギャップ誤差49meVと良好で、有効質量や変形ポテンシャルなどの物性もDFTと一致し、高速なバンド計算手法となりうることを示した。
DiffGA: Steering Frozen Diffusion Models for Materials Design via Evolutionary Search
逆材料設計で、目的関数がブラックボックスや微分不可能な場合にも対応するため、凍結した拡散モデルのサンプリング軌道に進化的探索を組み込む再学習不要の手法DiffGAを提案した。機械学習力場のグラフ埋め込みを用いたガウス過程代理モデルで高価な評価を置き換えコストを削減する。MatterGenを用いた3つの結晶設計課題で、拡散のみ・進化計算のみ・ファインチューニングなどの基準法を上回り、DFT再評価でも上位候補の妥当性を確認した。
Superlattice-Stabilized Fractional Chern Insulators in a "Berry Basin" Model
菱面体グラフェンの本質的特徴(平坦な底をもつ分散バンド、層自由度の運動量空間巻き付き、クーロン相互作用)に周期ポテンシャルを加えた「Berry basin」模型を導入し、分数チャーン絶縁体の安定化条件を調べた。整数チャーン絶縁体は超格子なしでも強結合で現れるが、分数状態の安定化には調べた全相互作用強度で有限の超格子ポテンシャルが必要だった。電子がモアレ界面から離れて分極するとより安定になる理由も議論している。
Framework for an AI-Ready ARPES Community Database
角度分解光電子分光(ARPES)は40年以上のスペクトルを蓄積してきたが、論文中心のワークフローでは実験記録のごく一部しか残らない。本パースペクティブはコミュニティワークショップの成果を報告し、AI活用に向けた共有データベース構築の道筋を提案する。短期的には標準化・検索可能・引用可能なデータセット、中期的にはラボ横断ツールと自動実験、長期的には量子物質の基盤モデルを目指し、データ組織、アクセス、クレジット、ガバナンス等を議論している。
豪華メンツすぎる
Realistic Simulation of Valence-band Photoemission Spectra by using First-principles Calculations on the Basis of FLAPW Method
FLAPW法のバンド計算から価電子帯光電子スペクトルを現実的に再現するため、原子サブシェルごとの光電子微分断面積を部分状態密度と光イオン化微分断面積の積の和として計算する手法を開発した。従来のマフィンティン球を自然に拡張した「ほぼ中性な原子球」を提案し、約10keVまでの非占有殻を扱う新コードも作成した。NaとNaClで検証した後、CuAlO2の硬X線光電子分光データに適用し、実験スペクトルを良好に再現した。
Approaching Irrational Quantization
整数・分数量子ホール効果の量子化を超え、無理数値への量子化が可能かを検討した。有限ネットワークの列が無限極限へ速やかに収束する無限幾何構造に基づく手法を開発し、規格化抵抗が無理数√3に収束する平面ネットワークを特定した。高精度に形状制御した有限近似を作製し、ランダウ準位が完全に占有された条件で1.735±0.001 h/e²の規格化抵抗を測定し、有限の物理系で無理数の量子化応答に迫れることを示した。
Magpie: A Graphical Magnon Software
線形スピン波理論に基づく完全グラフィカルなソフトウェアMagpieを紹介している。磁気モデルとマグノン分散関係の3次元可視化に重点を置き、オープンソースで高性能かつ移植性の高いC++で書かれている。モジュール構造により新たな計算モジュールの迅速な開発や外部アプリケーションへの組み込みが可能で、付属のコード生成器により他の線形スピン波ライブラリとのシームレスな相互運用性を確保している。
An empirical model for deriving information on ion dynamics from $μ$SR data via the conventional Kubo-Toyabe function analysis
イオンのジャンプ拡散によるミュオンスピン緩和を記述する拡張久保・鳥谷部関数(Edwards-Andersonパラメータ入り)と、近似として用いられる従来の久保・鳥谷部関数のパラメータを解析的に関係づける経験的モデルを提案した。従来解析で見られる線幅と揺らぎ率の異常な温度依存性(アーティファクト)を再現でき、電池材料の既報データに適用すると他手法と非常によく一致する活性化エネルギーと前指数因子が得られ、アーティファクトを強力な診断手段に変えた。
Defining Thixotropy
100年前にずり可逆なゾル・ゲル転移を表す語として生まれた「チキソトロピー」は、粘度の時間依存変化全般へと意味が拡大し、通常の非線形粘弾性と混同される恐れがある。歴史的伝統と既報の実験データを分析し、定量的かつ実験的に検証可能な3つの相補的定義を提案した。定義0は理想的な非弾性の参照、定義1は定常状態到達に異常に大きなひずみを要すること、定義2は静止中の緩和時間の無限増大を要求する。多様な材料で検証している。
Pressure Evolution of the Superconducting Order Parameter of Kagome Superconductor CsV3Sb5
カゴメ超伝導体CsV3Sb5の圧力下における超伝導秩序変数を、ソフト指向性点接触分光と抵抗測定で調べた。c軸方向では2つのs波ギャップ(2Δ/kTcが3.52より大きいものと小さいもの)が、ab面内では強く異方的なギャップが分解された。圧力P1とP2の間で平均結合比が増大し、P1以上では面内ギャップの異方性が抑制されるとともに、ボソン励起との結合増強を示唆するピーク・ディップ・ハンプ構造が現れた。CDWと超伝導の絡み合いに新たな知見を与える。
Destructive Interference of a Charge Density Wave in the Skyrmion Magnet GdRu2Si2
スキルミオン磁性体では電荷密度波が高次交換相互作用を誘起し、マルチQ基底状態を選択しうる。共鳴X線散乱と中性子回折を用いてGdRu2Si2のスピン・電荷結合の温度依存性を測定した。1つの臨界指数と2つの秩序化温度をもつ最小限のランダウ模型で、観測された6つの秩序変数すべてを再現した。マルチQ状態のスピン密度波成分が電荷秩序を駆動するが、磁気ヘリックスの出現が相殺的干渉によりそれを抑制することを示した。
Information Entropy as a Sensitive Diagnostic of Relaxation Dynamics in a Quasiperiodic Mott Insulator
周期格子から準周期格子への急なクエンチ後のボース・モット絶縁体の非平衡ダイナミクスを、第一原理多配置法MCTDHBで調べた。運動量分布、フラグメンテーション、相関関数、情報エントロピーを解析した結果、モット相関の融解は必ずしも多体状態の緩和を意味しないことがわかった。弱相互作用では相関が融解と回復を繰り返しエントロピーが大きく揺らぐ一方、強相互作用ではモット相関が保たれエントロピーが定常値に近づく。情報エントロピーが緩和の敏感な指標となる。
Mutual linearity from classical response theory
マルコフジャンプ過程と化学反応ネットワークで知られる「相互線形性」関係を、古典的な有限応答理論に基づく共通の枠組みで統一した。マルコフジャンプ過程において、ある1辺の遷移率を変えたとき全ての定常確率変化が共通因子をもつことを示す厳密な有限応答恒等式を導き、それを消去することで平衡から遠く離れても成り立つ確率・観測量・カレント間の関係を得た。線形系の係数変化やラプラス空間、化学反応ネットワークの既知の関係も再現される。
Emergent low-energy thermodynamics and universal $B/T$ scaling in $α$-RuCl$_3$
キタエフ量子スピン液体候補α-RuCl3の比熱を35Tまでの強磁場で詳細に測定した。磁場がc軸に近くない限り、低エネルギー熱力学は磁場に比例する単一の有効エネルギースケールによる普遍的なB/Tスケーリングを示した。この振る舞いは反強磁性相境界から最高磁場まで連続的に続くことから、マヨラナフェルミオンとフラックス励起を伴う摂動的キタエフ極限は、c軸から離れた磁場下のα-RuCl3の低エネルギー熱力学を記述する出発点として適切でない可能性を示唆する。
AI「ただし、これは「α-RuCl₃ はキタエフスピン液体ではない」と断定した論文ではありません。「面内の強磁場での比熱には、キタエフ模型特有の痕跡が見えない」という主張です。c 軸方向の磁場については、35 Tでは足りず、より強い磁場での測定が必要だとして結論を保留しています。」
ワイ「なるほど」
Non-volatile Orbital magnetoelectric effect in a two-dimensional electron gas
オービトロニクスの目標である軌道磁性の電気的制御について、LaAlO3/EuTiO3/Ca-STO(001)界面の酸化物準2次元電子ガスで、平衡軌道磁化の不揮発スイッチングを実証した。強誘電分極をその場電場制御しながらX線吸収分光を行い、X線線二色性でTi-3d結晶場分裂と軌道占有の可逆変調(強誘電的金属状態)を、X線磁気円二色性で分極に応じたEu2+軌道磁気モーメントの切り替えを観測した。
Spin-orbit torque effects in all-electrical spin-wave spectroscopy experiments
マグノニクス素子の要となるスピン波の電気的励起・検出について、Ptアンテナではスピンホール効果によるスピン軌道トルク(SOT)も生じうる点に着目した。105nm厚のエピタキシャルYIG薄膜でPtアンテナによるスピン波励起を、高周波エルステッド磁場と振動スピン流の2つの機構から調べた。生の透過スペクトルはエッチングによるYIG膜の変質やPt界面の不均一性に強く影響されたが、それらを除くとエルステッド場とSOTの複合励起と整合する結果が得られた。
Skyrmion gears: translation-to-rotation conversion of skyrmion clusters along periodic substrates
コンパクトなスキルミオンクラスターの並進運動を、周期的障害物基板との相互作用で集団回転に変換する仕組みを有効粒子模型で調べた。7個のスキルミオンからなるクラスターを1次元の斥力障害物列に沿って駆動すると、適切な間隔と相互作用強度で時計回りまたは反時計回りの歯車のような回転が生じる。並進速度、ホール角、角速度、ギア比などで特徴づけ、動的相図を作成した。回転はマグヌス力のない過減衰極限でも持続し、コロイド系などにも拡張可能である。
Revealing topological protection through unprotected operations in a Majorana parity qubit
最小キタエフ鎖間のパリティ振動によるマヨラナパリティ量子ビットの実験報告を受け、結合強度の雑音に対して本質的に保護されない量子ビット操作を通じて、鎖自体の指数関数的保護を明らかにする方法を示した。スイートスポットで結合した2本のNサイトキタエフ鎖の準静的デフェージングの解析理論を構築し、ラビ実験やラムゼー実験でコヒーレント振動数やコヒーレンス時間が鎖長とともに指数関数的に増加することを予測した。非ガウス統計や残留雑音の影響も扱う。
Berry curvature from plane-wave mixing: A three-band model with emergent symmetries
モアレポテンシャルやトポロジカル結晶化で安定化される2次元トポロジカル相において、ポテンシャルとスピノル構造の相互作用が重要である。バンド射影ポテンシャルを運動量の1次で打ち切った3バンド模型を導き、低エネルギーバンド構造とベリー曲率を記述した。ベリー曲率はポテンシャルの運動量依存性に強く依存し、U(1)や反ユニタリーなどの創発対称性をもつよう調整できる。その破れによりトポロジカル平坦バンド、二次バンド接触、複数ディラックコーンが現れる。
Pairing from repulsive interactions in twisted WSe2 from functional renormalization
変位電場の広い範囲で超伝導が観測されたツイスト2層WSe2について、ホール充填ν=-1、ツイスト角3.65°での相関電子相をハートリー・フォック、RPA、汎関数くりこみ群で解析した。第一原理から導いたゲート遮蔽クーロン相互作用の連続体模型と、ハバード型ワニエ模型の双方で、谷間コヒーレントなスピン密度波秩序に隣接してd波一重項とp波三重項が混ざった超伝導不安定性を見出した。谷間コヒーレントなスピン揺らぎがペアリングの起源と考えられる。
Evidence of an anisotropic Griffiths phase in a two-dimensional van der Waals magnet
2次元ファンデルワールス磁性体Fe5GeTe2で、自己インターカレーションに起因する高度に異方的なグリフィス相を報告した。キュリー温度とより高いグリフィス温度の間で、常磁性母体中の短距離秩序強磁性クラスターが磁気応答を支配する。磁化率の異常なべき発散、普遍的なリー・ヤンスケーリング、エントロピー異常がこの相を裏付ける。非解析的応答は面内磁場でのみ現れ、面直磁場では急変することから、クラスター内の局所相互作用が層状格子に強く結びついていることを示す。
High-Resolution X-ray Spectro-Microscopy of Au Microcrystallites
不均一触媒の機能理解に必要なナノスケール化学イメージングとして、X線分光タイコグラフィーをAu L3吸収端(約12keV)という高エネルギーで実証した。通常のfcc構造と非立方晶構造をもつ厚さ150nm~1.71μmのAu微結晶で、振幅・位相コントラストを45nmの空間分解能で取得した。得られたXANESスペクトルは標準的な透過・蛍光法と非常によく一致し、異常位相変化の定量的取得も可能であることから、多様な機能材料の高分解能化学イメージングへの適用性を示した。
Electric Edelstein Effect in Two Dimensions
2次元系において面直と面内の電場を交差させることでスピン偏極を生じる「電気的エーデルシュタイン効果(EEE)」を提案した。ゲート電場によりスピン偏極が材料固有から可変なものとなる。全磁気層点群の対称性解析から、強磁性体、反強磁性体、交替磁性体を含む広範な系で許容されることを示した。線形効果が禁制な中心対称系でもスピン偏極を生成でき、両電場を独立な2つのノブとして利用できる。MnSe2やSnSeでの顕著な効果を第一原理計算で予測した。
Observation of stacked vortex structure with number controllable Majorana zero mode in Bi$_{2}$Te$_{3}$/FeTe heterojunction
化学量論的な1QL Bi2Te3/FeTeヘテロ構造で、数を制御可能なマヨラナゼロモード(MZM)の分光学的証拠と、積層渦糸構造を観測した。STM/STSにより格子不整合による長周期モアレ超格子が超伝導ギャップをナノスケールで変調していることがわかった。渦糸は2層由来の束縛状態分岐を持つ積層コア構造を示し、X字状に分散する分岐と、分裂しないMZMおよび量子化CdGM状態からなる分岐が見られた。MZMは全渦糸で観測され、その数は磁場と島サイズで制御できる。
A Full-Spectrum Theory of Moiré Superlattices
Bistritzer-MacDonald模型に代表される従来のモアレ超格子理論は低エネルギーのディラックコーン近似と第一殻層間結合の打ち切りに制約される。本研究は、2次元から1次元への超格子巡回写像、層内ハミルトニアンの厳密なブロック巡回対角化、任意の縮退点まわりの擬縮退レーヴディン摂動論に基づく近似なしの統一解析手法を構築した。BM模型を低エネルギー極限で再現しつつヘテロひずみ系や高エネルギー領域に拡張し、高次マジック角などを予測した。
Polarons in Lead-Halide Perovskites: What the Structural Evidence Does and Does Not Establish
鉛ハライドペロブスカイトの光生成キャリアは大きなポーラロンとして運動し、格子歪みが荷電欠陥を遮蔽すると広く信じられているが、最近の3つの知見がこれに疑問を投げかける。熱的格子運動だけで有効質量が増加しうること、2D化で結合が強まり系統により結合経路が異なること、欠陥耐性の直接検証がポーラロン遮蔽を示さないことである。ポーラロン形成と欠陥耐性を区別するには、励起密度依存の格子歪み測定が必要であると論じ、検証実験を提案している。
ARES: a plane-wave density-functional-theory code in Rust
完全にRustで書かれた平面波DFTコードARESを紹介している。22クレートの階層構造で、ノルム保存擬ポテンシャルとPAW法、LDA/PBE汎関数、k点サンプリング、力・応力、構造緩和、バンド構造、状態密度などに対応し、MPI並列にも対応する。特徴は検証体制で、全数値要素を同一入力のQuantum ESPRESSOと比較する。6物質でフェルミ準位近傍のバンドエネルギーは中央値0.4meV未満で一致した。スピン偏極やGPU実行は未対応と明記している。
Imaging atomic-scale surface structure and superconducting gap of the misfit layered compound (SnS)1.17NbS2
自然に組み上がった超格子であるミスフィット層状化合物(SnS)1.17NbS2の原子スケール表面構造と局所超伝導を、構造評価、電気輸送、低温STMで調べた。X線回折と断面STEMでバルクのミスフィット構造を確認する一方、STMではSnS終端とNbS2終端の大きなテラスが観察され、表面原子配列はバルクと異なっていた。2Kのトンネル分光で両終端の超伝導ギャップはほぼ同一で、ミスフィット格子に対応する空間変調も見られなかった。
WannierSTM: Efficient superconducting scanning-probe spectroscopy from maximally localized Wannier functions
最局在ワニエ関数に基づく第一原理電子状態と非平衡グリーン関数法を組み合わせ、超伝導STMを効率的にシミュレートするPythonプログラムWannierSTMを開発した。標準DFTパッケージから実材料の性質を保つコンパクトな輸送ハミルトニアンを構築し、南部スピノル形式の有効ペアリングポテンシャルで超伝導を取り込む。電流電圧特性や微分コンダクタンスを閉じた解析形で評価でき高速である。スピン鎖や超伝導体上の2次元・分子磁性体への応用を示した。
Direct view of exciton and carrier dynamics in twisted bilayer graphene
H挿入SiC上のツイスト角約9°のツイスト2層グラフェンを、位置・時間・角度分解光電子分光で調べた。両層はホールドープされディラック点が30meVずれている。ファンホーベ特異点近傍で混成ギャップ内に独特のダイナミクスを示すスペクトル構造を観測し、2つの励起子チャネルの相殺的干渉による「ゴースト・ファノ」励起子と整合した。ディラック点付近では層選択的測定が可能で、両層の最高電子温度が大きく異なり、層間電場による超高速なエネルギー再分配が示唆された。
Knowledge-Guided Construction of Machine Learning Potentials for Reactive Behavior in Energetic Materials
エネルギー物質の反応挙動を記述する機械学習ポテンシャルを、少ないデータで信頼性高く構築する手法を提案した。追加の動径基底と元素ごとの化学的重みを組み合わせた改良球面調和基底sphmultiを導入し、ハイパーアクティブラーニングや最遠点サンプリング、知識に基づく重要イベントを統合した。DAAFについてわずか13,680構造で異性化障壁、熱分解活性化エネルギー、衝撃ユゴニオを再現し、MDで熱分解機構や衝撃下での異方的水素移動を明らかにした。
Non-Hermitian Statistical Geometry
2次元の粒子交換はボソン・フェルミオンを超えた統計を生むが、通常のトポロジカル相では交換の幾何は固い組紐・融合データに圧縮される。エルミート性を緩めることでこれらを複素空間の自由度へと柔軟化する「非エルミート統計幾何」の理論を構築した。隣接する組紐生成元の相対固有線幾何がゲージ不変な追加モジュラスを与え、組紐整合性がスペクトルと幾何を固定する。キタエフ・マヨラナ網などで実現・検証し、制御経路依存性も示した。
Unexpected stabilization of a single-$q$ charge density wave in pristine 1T-TiSe$_2$
50年来の古典的CDW系1T-TiSe2では、2×2の三重q秩序が等価な3成分からなると理解されてきた。角度分解光電子分光で折り返しバンドを追跡した結果、まず一方向の2×1単一q秩序が安定化し、残る2成分が低温で順次現れて三重q相が完成することを示した。3成分間の斥力的結合による自由エネルギー解析と、フォノン非調和性を含む第一原理計算がこの階層性を説明し、各成分の位相と振幅は非等価となる。
Molecular-Dynamics Verification of Effective Gravity under Heat Conduction
大域熱力学が予言する「有効重力」を、2次元レナード・ジョーンズ流体の標準的な分子動力学で検証した。下端を高温にした弱い熱伝導下では、液体が下か上かの転移がゼロ重力から有限の下向き重力へとシフトする。独立に測定した平衡飽和蒸気圧から大域熱力学の予測シフトを計算すると、観測と一致した。転移は静水圧差と両境界間の飽和圧差が釣り合う有効重力ゼロで起こり、ヒステリシスも有効重力で整理すると平衡応答と一致した。
Coherent Phonon Generation from Prethermal Carrier Populations in a Semiconductor
半導体の超高速レーザー励起によるコヒーレント光学フォノン生成は熱化したキャリア分布で理解されてきたが、テルルでバンドギャップ周辺の励起波長依存性を系統的に測定し第一原理計算と比較した。全対称A1モードの振幅は波長をギャップ越しに変えてもほとんど変化せず、熱化モデルと矛盾した。光学行列要素とバンド・運動量依存の変形ポテンシャルで重み付けた遷移分解の前熱化力で再現でき、励起状態寿命は数フェムト秒と見積もられた。
Transition-Metal-Induced Uniaxial Anisotropy in YFe$_3$
Feリッチ永久磁石候補YFe3は高い飽和磁化とキュリー温度をもつが、容易面異方性が応用を妨げる。第一原理スクリーニングでV、Nb、Taが容易軸への転換に有効であることを見出し、YFe2.33Ta0.67は2.3MJ/m³の大きな一軸異方性を示した。交換相互作用やモンテカルロ計算で強磁性秩序と熱安定性の維持を確認し、マイクロ磁気計算で高い保磁力も示した。実験ではV低濃度で単相が保たれるが、計算上の符号反転濃度(約11~14at.%)には達していない。
Accurately Generalizing Deep-Learning Hamiltonian Methods to Plane-Wave Density Functional Theory
DFTハミルトニアンを予測する深層学習法を、混成汎関数を含む平面波DFTへ拡張するため、少数の平面波固有状態と固有値から非直交原子軌道ハミルトニアンを構成する射影可能性ガイド法を提案した。射影可能性の高い状態を保持し、高エネルギー状態で部分空間を補うことで経験的シフトを不要とし、非局所演算子の寄与も自然に取り込む。MoS2とNa相で少ない基底で平面波バンドを高精度に再現し、PBE・HSEハミルトニアンを同変NNで学習できることを示した。
Reversible Magneto-ionic Modification of Metallic Magnetic Thin Films
垂直磁気異方性と大きなDMIをもつ金属磁性多層膜において、イオン液体ゲートを用いた電気的な酸素移動により、局所的かつ不揮発・可逆な改質を実現した。重金属/強磁性体界面の酸化状態変化を直接示し、酸化で有効異方性定数と保磁力が増加し還元で減少した。正電圧で酸素が引き抜かれ磁区核生成磁場が大きく低下し、負電圧では酸素が導入され磁壁ピニングが可逆に増大、磁気モーメントとDMIは減少した。磁壁・スキルミオン素子への応用が期待される。
Altermagnetic Ground States on the Ammann--Beenker Tiling
準結晶上の古典ハイゼンベルク模型における厳密な交代磁性(アルターマグネット)基底状態を同定した。アマン・ビーンカータイリングを例に、親の4次元超立方格子のパリティ構造を利用して基底状態を決定し、スピン群対称性[C2x||C8z]を保つ共面交替磁性秩序を見出した。並進対称性がないため運動量空間のスピン分裂は直接使えないが、遍歴電子と結合させることでg波対称性のスピン分解輸送を示し、非周期系での交替磁性を確認した。
Flexoelectricity and Flexomagnetism
均一ひずみと異なり空間反転で奇となるひずみ勾配は、ナノスケールや曲がった低次元系で容易に生じ、親結晶で禁制な結合を可能にする。本章はそれによる電気分極・磁性との結合をレビューする。まず確立したフレクソエレクトリシティについて、バルク・表面・動的寄与、微視的機構、2次元材料、第一原理計算法を概説する。次に電気磁気効果を橋渡しに、曲率への線形磁化応答や曲率誘起DM相互作用などのフレクソマグネティズムを広い意味で論じ、交替磁性との関連にも触れる。
Imaging Gate-Tunable Single-Layer Molecular Kagome Lattices
従来のカゴメ物質では関連する電子状態が複雑な3次元結晶中にあり単離・制御が難しく、分子性カゴメ網は金属基板上に限られていた。本研究は金属塩分子線エピタキシーにより、グラフェン電界効果素子などのファンデルワールス基板上に単層Ni3(HITP)2金属有機構造体を成長させた。低温STSで第一原理計算と整合するカゴメ由来の平坦バンドとファンホーベ特異点を分解し、ゲート電圧でこれらのスペクトル構造をエネルギーシフトさせる静電制御を実証した。
Time-Resolved Phonon Dispersions of Thermally Excited Graphite at the Nanoscale
運動量分解振動電子エネルギー損失分光(EELS)とパルスレーザー加熱、同期ゲート電子検出を組み合わせ、マイクロ秒スケールで加熱・冷却されるグラファイトのフォノン分散をナノスケールで時間分解観測した。利得と損失スペクトルから各時刻の温度を決定し、温度上昇に伴い光学フォノン分枝のエネルギーが低下し線幅が増加することを観測した。これは非調和相互作用によるフォノン繰り込みと散乱と整合する。50nsまでのゲートが可能で、より速いダイナミクスへの拡張が期待される。
Emergent Loop Geometry in Gauge-Equivariant Graph Neural Networks
ゲージ同変グラフニューラルネットワークは局所メッセージパッシングでゲージリンクの順序積を生成するが、その内部構造の幾何は受容野だけでは捉えられない。学習とは独立に、ノード・エッジ特徴の再帰演算が生成する閉じた格子ウォークの統計集団を調べた。経路長は急速に伸びる一方で空間的広がりはずっと遅く、深い層ほど比較的コンパクトな領域を繰り返したどる長い経路を生む。フェルミオン観測量のループ展開による物理的解釈を与え、層の深さの役割を幾何学的に示した。
Single anyons and anyon binding in a quantum Hall dot
グラフェン量子ポイントコンタクトに可変量子ホールドットを埋め込んだ素子で、単一エニオンの捕獲を実証した。ν=1では電子のクーロンブロッケードを介した後方散乱やスピンブロッケードを観測した。ν=1/3、2/3では3倍の周波数の共鳴が現れ、e/3電荷の単一エニオントランジスタと整合した。準粒子数1~5で不規則な付加エネルギー、10~20では準粒子と準ホールで規則性が異なる振る舞いを観測し、閉じ込めを調整すると電荷が2倍単位で増え、帯電エネルギー並みのエニオン束縛エネルギーが示された。
A hierarchy of exact lower bounds on the Laughlin spectral gap
球面上の第1ハルデン擬ポテンシャルハミルトニアン(ラフリン状態)のスペクトルギャップに対し、熱力学極限を含む任意のフラックス数で下限を導くブートストラップ手法を開発した。基底エネルギー0のHに対しH²≥εHを示せばギャップがε以上となるKnabeの観察に基づき、H²を解析的に評価できる部分と有限サイズの半正定値計画(SDP)で評価できる部分に分割する。数値SDPの結果を厳密な数学的証明に変換するアルゴリズムも提案し、広い応用可能性を示した。
-2026/10/12--
Entropic-ordered superfluid
「ソフト」な回転子を持つ改良版3次元XYモデルを用いて、任意の高温で超流動が実現する最小限の古典格子模型を提案。エントロピー的秩序により、正の臨界温度より上で大域的U(1)対称性が自発的に破れる。この高温領域での流体力学を調べ、揺動散逸定理との整合性を確認し、高温での大きなノイズ分散が超流動やゴールドストーンモードの長寿命性を壊さない理由を説明した。
Improving the lower bound on the Laughlin gap: An SDP search
OpenAIのプレプリントは、V1相互作用に対する球面上のラフリン状態のギャップが1/25以上であることを、Fock空間不等式H²≥γHにより示した。本研究は同じ論法でより大きな定数が得られることを示し、補助演算子を半正定値計画(SDP)の変数として扱い、厳密な有理数演算で γ*≈0.219 を証明。これによりギャップの下限は1/5に改善された（真のギャップは約0.4と推定）。証明とSDP探索はClaude Opus 5.5が著者の指示の下で行った。
OpenAIの数物問題解答の改善、時代の先端だ
The quantum geometry of the chemical bond
化学結合の指標と量子幾何テンソル(QGT)を結びつけ、化学結合がバンドの運動量空間の構造を決めることを示し、固体の化学的記述と物理的記述を橋渡しした。QGTは向き付き面積で重み付けされた三中心結合指数に分解でき、軌道対ごとの寄与からイオン結合・共有結合・超原子価結合・メタバレント結合を区別できる。非共線的な三中心結合がベリー曲率の源であることを特定し、結合モチーフから物性を設計する道を開いた。
Nonlocal Josephson coupling and current redistribution in a large-area graphene multiterminal Josephson junction
ミクロンスケールのグラフェンHall bar構造で多端子ジョセフソン接合ネットワークを実現し、離れた端子間の非局所結合を可能にした。4端子測定でスイッチング電流付近に顕著な負の微分縦抵抗(NDLR)を観測した一方、2端子測定では現れなかった。これを、スイッチング順序を決める非局所ジョセフソン結合と、スイッチ後に電流を再分配する非局所常伝導コンダクタンスの相互作用で再現した。超伝導-半導体ハイブリッド系の評価や非線形回路への応用が期待される。
Drude, Where's My Charge? End-to-End Learning of Polarizable Drude Force Fields for Polymer Electrolytes
固体高分子電解質のMDシミュレーション向けに、DFTのエネルギー・力・双極子から分極可能なDrude力場を直接パラメータ化する微分可能フレームワークAutoDrudeを開発。経験的調整が不要で、計算コストは固定電荷力場の1.2倍程度。PEO-LiTFSIでは、電荷スケーリング模型と同等の精度でイオン伝導度を再現しつつ、カチオン輸率の濃度依存性や低濃度での接触イオン対の欠如も再現した。DFTへの適合度だけではイオン輸送の正確さは保証されず、分極の明示的な取り込みが重要と示した。
オシャタイだ
Room-temperature ferroelectric p-wave magnet
p波磁性体は正味の磁化ゼロで奇パリティのスピン偏極を持ち、非相対論的スピントロニクスに有望だが、従来例は転移温度が液体窒素温度以下だった。本研究は、Tt対称性に依らず不整合スピンスパイラル秩序に基づく新たな経路を示し、マルチフェロイックBiFeO3のサイクロイド磁気構造が室温で強誘電性と共存するp波磁性を実現することを発見。約100 meVのスピン分裂を見出し、サイクロイドのカイラリティを電気的に制御してCPGE応答の符号を反転できることを示した。
Symmetry-Enforced Topology and Van Hove Saddle Points in Hexagonal TiAs
化学気相輸送法により化学量論的な六方晶TiAs単結晶の育成に初めて成功し、その振動・電子・トポロジー・磁気輸送特性を調べた。第一原理計算により、対称性指標Z4=2の非自明なトポロジーと、非共型ブリルアンゾーン境界での対称性保護された4重縮退を示した。フェルミ準位下約0.5 eVにリフシッツ転移に伴うVan Hove鞍点が存在する。磁気抵抗は2回対称の角度依存性を示し、ホール測定から正孔優勢で非補償な伝導が明らかになった。
Evolution and breakdown of chiral anomaly in Weyl semiconductor tellurium
ドープしたテルルを舞台に、フェルミ準位と磁場で大きく調整可能な巨大負の縦磁気抵抗を実現した。フェルミ準位をワイル点に近づけると、カイラル異常による負の磁気抵抗が強まり、室温まで保たれる。量子極限を超えると最低ランダウ準位でのカイラル異常の証拠となる正の線形磁気コンダクタンスが現れる。さらに極低温の極限量子領域では磁気抵抗が負から正へ反転し、電子相関による磁場誘起相転移の可能性が示唆された。
Graphene double quantum dot as a solid-state two-level system in the THz range
hBNで封止したグラフェン二重量子ドットが、THz帯に遷移周波数を持つ二準位系を実現することを示した。低温輸送分光と非平衡グリーン関数に基づくモデル計算により、結合・反結合状態が最大0.6 meV（0.145 THz）離れた人工分子の形成を確認。THz帯で実装困難な光子アシストトンネリングに代わり、トンネルレートなどのパラメータを直接評価できる。オンチップ集積可能で、将来のTHz量子技術や単一遷移での超強結合研究の基盤となりうる。
Interplay of disorder and spin liquid physics in the triangular-lattice antiferromagnet YbZn2GaO5
U(1)ディラック量子スピン液体の候補である三角格子反強磁性体YbZn2GaO5について、71Ga NMRとμSRで構造と磁性を微視的に調べた。NMRスペクトルから2つの非等価Gaサイトと広い四重極周波数分布が見られ、Ga/Znのサイト混合と局所的な結晶場の乱れが明らかになった。一方、緩和率は1.3 Kまでべき乗則を示し、μSRでは30 mKまでスピン凍結が見られない。大きな構造乱れがありながら、量子スピン液体的な励起が生き残っている可能性を示した。
Pulse-by-pulse imaging of reversible, collective reshaping in laser-excited gold nanorods
パルス光励起下の金ナノロッドを透過電子顕微鏡で追跡し、構造転移をフレームごとに定量化した。従来は前後のスナップショットからしか推定できなかった動的過程として、粒子内・粒子間での物質の再分配、双晶境界の核生成と伝播、数百nm離れたロッドの協調的な変形、そしてロッドがほぼ消失した後に元の形状に戻る「構造記憶」が観測された。パルス同期その場電子顕微鏡により、光誘起変形を構造と物性をオンデマンドで設定する手段とする可能性を示した。
The Stone-Wales trefoil: a new topological defect in graphene
高温におけるグラファイトの比熱はデュロン・プティの法則（3R）から大きくずれており、これは形成エネルギーが1.45 eV程度と低い欠陥の蓄積で説明できる。著者らは密度汎関数理論計算に基づき、そのような欠陥の候補として、成長の活性化エネルギーに匹敵するエネルギーを持つ新たなトポロジカル欠陥「Stone-Walesトレフォイル」を提案した。
Magnetic-field-induced detwinning of orientational domains in altermagnet α-MnTe: A single-crystal neutron diffraction study
交代磁性体α-MnTeでは、3つの面内ネール・ベクトル方向とその時間反転により6つの磁気ドメインが生じ、巨視的応答が平均化されてしまう。単結晶中性子回折により、[-1,1,0]方向の面内磁場で約2 Tで飽和する共通のドメイン配向が得られることを示した。2 K・2 Tでの精密化から、M∥[1,1,0]、磁気モーメント4.62 μB/Mn、ほぼ完全な配向ドメインの整列が得られた。60–88 Kでの異常も観測され、ピエゾ磁気・磁気弾性効果との関連が議論された。
Controlling the Atomic Reconstruction in Twisted MoSe2/WSe2 with a Monolayer hBN Spacer
ほぼ整列したMoSe2/WSe2ヘテロ二層膜では局所的な原子再構成が起こり、面内の均一性が損なわれる。本研究では、2層間に単層または二層のhBNスペーサーを挟むことで再構成を制御できることを示した。HAADF-STEMで両層の原子配列を直接観察し、スペーサーが再構成を抑制し構造の均一性を大きく高めることを確認。4D-STEMによる回転・膨張・ヘテロ歪みのマッピングでは、スペーサー無しの場合に比べ分布幅が1/2〜1/3に狭まり、剛体モアレ模型と一致した。
Giant geometric nonlinear transport in inhomogeneously strained Bi2Se3 single crystalline slabs
非中心対称物質では非線形伝導により第二高調波電圧が生じ、エネルギーハーベスタや周波数アップコンバータへの応用が期待される。本研究では、不均一に歪んだトポロジカル絶縁体Bi2Se3の巨視的スラブで、薄膜より6桁大きい10⁴ μm/Vという記録的な非線形応答を実現した。この巨大な増強は、バルク内の複雑な歪み勾配による古典的な幾何学的非線形輸送効果に起因する。巨視的な歪み工学が非線形輸送を高める有力な手段であることを示した。
A new approach to the Kondo effect: sophomore's dream function and Lee-Yang zeros
sophomore's dream積分を一般化した有効分配関数に基づく、近藤問題への解析的アプローチを提案。近藤クロスオーバーを、実軸上の特異点ではなく、複素平面上にほぼ等間隔に並ぶLee-Yang零点の梯子を通過する過程として表現した。その和からガンマ関数Γ(1/2+T_K/2πT)が普遍的なクロスオーバーの骨格として得られる。Euler-Maclaurin展開でNozièresのフェルミ液体論と接続し、SU(N)模型やアンダーソン模型、近藤格子にも拡張できる。
sophomore's dream積分、二年生の夢ってやつね
Doubly Metastable Synthesis for Accelerated Quantum Materials Discovery
新しい物理は新物質から、新物質は新しい合成技術から生まれるという観点から、拡散とエピタキシーという2つの準安定合成法を組み合わせた「拡散活性化エピタキシー」を開発した。狭い合成条件の範囲で4つの異なる相の安定化を確認し、そのうち3つはX線回折とSTEMのデータが既存の実験・計算結晶構造データベースのどの構造とも一致しなかった。この二重準安定合成が準安定合成の窓を広げ、量子物質探索に有望であることを示した。
Necessary conditions for benchmarking next-generation AI in materials discovery
現在のAIによる物質予測は大量のデータを生成するが、組成やCIFファイル、閾値依存の構造照合で新規性を評価すると、真に新しくない「新物質」が何百万も生まれかねない。本論文は結晶構造の新たな数学的定義に基づく結晶不変量の階層を用いて、構造の新規性を連続的に定量化する手法を提示。GNoMEデータセットを例に、世界最大級の材料データベースに予想外の規模の重複があることを示し、新物質を主張する前に自動的に課すべき必要条件を提案した。
-2026/10/8,9--
Zero Mode Operators and Charge-Conjugation Defects in Non-Abelian Fractional Quantum Hall-Superconductor Heterostructures
分数量子ホール–超伝導体ヘテロ構造における電荷共役欠陥に束縛されたゼロモードを研究。バルクWilson演算子を局在ゼロモード演算子へ写すbulk-to-boundary構成を非可換トポロジカル秩序へ一般化し、ゼロモードエニオンと局所ゼロモード演算子を区別した一般化代数を得た。Laughlin状態のZ2mパラフェルミオン構造を再現し、Moore-Read状態やRead-Rezayi状態ではFibonacci欠陥構造に特有のトンネル振幅比を予言した。
Remote magnon sensing detects the universal phase stiffness jump in Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
伝播する反強磁性マグノンを遠隔センサーとして用い、超伝導位相剛性を非接触・局所・全光学的に測定する手法を報告。CrSBrの強い励起子–マグノン結合でマグノン波束の群速度を精密に決定し、不足ドープBi2212と接合すると超伝導転移以下でMeissner遮蔽電流により群速度が増大することを見出した。平行磁場誘起のBKT転移に伴う普遍的な位相剛性ジャンプを直接観測した。
天才の所業。Eisaki一族のサンプルだ
Ambipolar metal-insulator transition in bilayer MoSe2
容量性ゲート結合でシート抵抗を検出する非接触ラジオ波反射測定法を開発し、二層MoSe2において電子とこれまで測定困難だった正孔の金属–絶縁体転移を同一素子で観測。両者の臨界密度は4倍異なるが、クーロン/運動エネルギー比は同程度で、STMで見られる固体–液体共存と対応する。各転移で磁気抵抗が鋭いピークを示し、Pomeranchuk的なWigner固体の磁場誘起拡大を示唆する。
新技術だ
Momentum-Locked Edge Excitons in 2D Molecular Crystals
平面二次元分子結晶において、二重縮退した分子励起から生じるFrenkel励起子バンドが運動量分解した非自明なトポロジーを持つことを理論的に示した。亜鉛フタロシアニン集合体に着想を得たモデルで、エッジ励起子の存在が境界の結晶方位に敏感に依存し、バルクバンドのZak位相で決まることを明らかにした。エッジ状態は運動量ロックした楕円偏光テクスチャを持ち、方向性光結合への応用が期待される。
Topological Frenkel excitons in 2D molecular crystals
STM誘起発光を用いて、二次元亜鉛フタロシアニン分子結晶中のFrenkel励起子をナノメートル分解能でイメージング。クラスターサイズを変えることで量子閉じ込め励起から集団励起子バンドへの移行を観測し、実空間波動関数を直接分解した。結晶周縁に局在する励起子状態を同定し、理論との比較からバルク励起子バンドの非自明なトポロジーに起因することを示した。トポロジカル励起子の実験的証拠となる。
Multiorbital Anisotropy and Magnetic Excitations in Trilayer Nickelate Pr$_4$Ni$_3$O$_{10}$
XASとRIXSを組み合わせ、三層ニッケル酸化物Pr4Ni3O10の多軌道電子構造と磁気励起を解明。希土類共鳴が重ならないためNi L3端に直接アクセスでき、偏光依存測定で面内・面直のNi-O混成チャネルを分離した。運動量分解RIXSで不整合SDW波数に向けて軟化する分散的磁気励起を観測し、層内交換結合が面内相互作用に匹敵し希土類置換に頑健であることを示した。
Quasicrystalline oxide interfaces by twisting SrTiO3 membranes
エピタキシャルSrTiO3メンブレンを剥離・所定角度でねじって接合することで、準結晶界面を設計する手法を提示。45°ねじれ二層は8回対称の八角準結晶界面、30°ずつ回転した三層は12回対称界面を形成することを電子回折・電子タイコグラフィ等で確認した。機械学習ポテンシャルによる計算、X線吸収分光、テラヘルツ誘起SHG円二色性により、ねじれ角依存の電子・非線形光学応答も明らかにした。
Polarized neutron diffraction with ex-situ $^3$He neutron spin filter and two-dimensional detector for noncollinear incommensurate magnetic order
従来の三軸分光器による偏極中性子散乱は水平散乱面内の測定に限られ、多方向に変調ベクトルを持つ複雑な磁気秩序の解析が困難だった。本研究は3He中性子スピンフィルターと二次元検出器を組み合わせ、面外散乱の偏極解析を可能にする装置と、3He偏極の不完全性を補正して逆格子空間の3次元強度分布を得るデータ処理法を開発。マルチフェロイックMn3WO6で面外不整合磁気反射の偏極依存強度を観測した。
Heat Transport of the $β$-Fermi--Pasta--Ulam--Tsingou chain in the long-wave limit
β-FPUT鎖の異常熱伝導指数を分子動力学で求めるには巨大系が必要となる問題に対し、長波長連続体記述を導出。微視的相互作用の三次応力を保持する非線形弾性場をLangevin熱浴と結合し、力とエネルギー流を同じ応力から構成する流束保存型離散化を用いた。約10^3節点程度で、運動論予測κ∝L^{2/5}に一致する指数0.399±0.004を得た。ただし伝導率の絶対値はメッシュ解像度に依存する。
Inhomogeneous cluster DMFT study on p-n junction Mott gap closing in Hubbard lattice
正方格子Hubbard模型でホール/電子ドープ領域からなるp-n接合を考え、外部ポテンシャル勾配によるMottギャップ閉鎖を不均一2×2プラケットクラスターDMFTで研究。ポテンシャル降下が開いたプラケットの基底–第一励起エネルギー差に匹敵すると金属相が安定化し、その値は降下方向にほぼ依存せずU=5.8tで約0.35t。対角方向の降下では分子軌道の縮退が保たれ、ゼロエネルギーのコヒーレントピークがより強くなる。
Optimization-Based Thickness Estimation and Depth-Resolved FIB-Induced Damage Characterization via Multislice Electron Ptychography
マルチスライス電子タイコグラフィ(MEP)では試料厚さが入力パラメータとして必要だが、実際には未知であることが多い。本研究は厚さ・デフォーカス・スライス数をベイズ最適化で同時決定し、4D-STEMデータから局所厚さを推定。楔形Si試料でEELSと10–17%のオフセットで一致した。さらに深さ分解MEPでFIB加工によるアモルファス表面層を分離し、加工電圧に応じて3.2–26.4 nmと単調増加する損傷層厚を評価した。
Correspondence between Asymptotic Quantum Many-Body Scars in Closed Systems and Diffusive Nambu-Goldstone Modes in Open Systems
閉じた系の弱いエルゴード性の破れと、開放系の拡散的流体力学に共通する構造を発見。レインボー量子多体スカー(RQMBS)の親ハミルトニアンと、強いU(1)対称性と局所電荷デフェージングを持つ強散逸開放系の有効Lindbladianの間にスペクトル対応を確立した。漸近的RQMBS状態を構成し、ベクトル化によりSWSSB秩序を持つ状態へ写されることを示し、二次の親ハミルトニアン分枝が拡散的南部–ゴールドストーンモードに直接対応することを明らかにした。
Vanishing Altermagnetism and Emergent Ferromagnetism at the Two-Dimensional Limit of CrSb
MBEでSrTiO3基板上に二層単位厚さのCrSb(0001)薄膜を成長し、膜厚依存の磁気転移を発見。1二層膜は強い垂直磁気異方性を伴う室温強磁性を示す一方、2二層膜では強磁性が消失し、バルクの交替磁性とも対照的である。DFT計算により、露出したCr表面が軌道再配列を誘起して層内強磁性交換を強め層間反強磁性結合を抑制することが、交替磁性から強磁性への次元クロスオーバーの起源と示された。
Origins of Universal Machine Learning Force-Field Errors in Multicomponent Materials
高エントロピー設計・元素置換・陰イオン混合に着想を得た7,599個の多成分構造のベンチマークを構築し、11の事前学習済み汎用機械学習力場をDFTと比較評価。誤差は訓練データの被覆度や局所幾何の不均一性と関連し、特に圧縮側の力誤差は伸長側の1.81–1.95倍に達した。元素ごとの難しさはバンドエネルギー応答と相関し、高次の球面調和表現が誤差を低減することも示した。力場選択や訓練データ設計の指針を与える。
Solphin: Photovoltaic efficiency analysis for bulk materials using Python
周期系DFT計算に基づく太陽電池材料評価のためのPythonパッケージSolphinを発表。光起電力計算の生成・後処理・解析を行い、光起電力性能指数、詳細釣り合い限界効率、分光学的限界最大効率(SLME)などを計算できる。新規材料探索の時間とコストを削減し、材料の光起電力ポテンシャル評価の利便性・再現性を高めることを目的として、使いやすく効率的に設計されている。
Fourth-order perturbation theory for the Frohlich polaron: Analytic structure of the weak-coupling series and the crossover to strong coupling
3次元Fröhlichポーラロンの基底エネルギーと有効質量のRayleigh-Schrödinger摂動級数を結合定数αの4次まで計算し、有効質量の3・4次係数を新たに得た。級数は有限の収束半径を持ち、係数はα≈8.5付近の指数約1.4のべき特異点で記述される。弱結合係数のみのPadé近似はα≤5で拡散モンテカルロと1%以内で一致。特異点は正の実軸近くの複素共役対であり、強結合へのクロスオーバーを示すと結論した。
Beyond Equilibrium Raman Thermometry: Fermi-Level Control of the Anti-Stokes Response in Graphene
単層グラフェンの反ストークスラマン応答のゲート依存性を調べ、平衡フォノン分布からの逸脱を発見。マイクロ液滴分光電気化学、誘電体バックゲート、化学ドーピングを用い、フェルミ準位をディラック点から離すとGモードの反ストークス強度が強く可逆的に抑制される一方、ストークス強度はほぼ不変であった。フェルミ準位依存の電子位相空間が重要な役割を果たすと示唆され、電子–フォノン結合と非平衡フォノンダイナミクスの高感度プローブとなる。
Quantum-vortex excitons beyond band topology
通常の半導体では最低励起子は節のないs型だが、平坦Chernバンドではクーロン位相整合により量子渦励起子が最低束縛状態として安定化することを説明。Yin-Yangカゴメ格子でスピン軌道結合を増やすと、バンドChern数を変えずに最低励起子が渦状態から巻き数ゼロ状態へ転移することを示した。この順序反転は光吸収スペクトルで暗い渦励起子から明るい励起子への移行として観測可能であり、励起子トポロジーとバンドトポロジーの違いを明らかにした。
Mapping Strain and Spatial-Modulation Phase from Local Wave Vectors in Scanning Tunneling Microscopy
STM像から局所歪みを抽出する標準的なLawler-Fujita法は二次元位相アンラッピングを要し、刃状転位などの位相欠陥近傍で破綻する。本研究は実空間で局所波数ベクトルを直接測定する局所波数マッピング(LWM)法を提案し、位相が不定でも頑健であることを示した。シミュレーションで検証した後、4Ha-NbSe2と2H-NbSe2の実験データに適用し、CDWの不整合性、格子歪み、CDW位相渦を分解した。プログラムは公開されている。
Gaussian Scrooge Ensemble from Deep Thermalization in Free-Fermions
環境を測定した後に部分系に普遍的な純粋状態アンサンブルが現れる「深い熱化」を、自由フェルミオン鎖で研究。ガウス性を保ち粒子数保存を破る局所測定を用いた。測定結果は部分系の局所保存量の情報を部分的に含むが、熱力学極限で無視できることを論じ、部分系の一般化ギブスアンサンブルで決まるフェルミオン・ガウスScroogeアンサンブルが出現することを示した。数値計算で有限温度での後期射影アンサンブルを記述することを確認した。
Correlating DC SQUID Performance with the Location of Trapped Magnetic Flux Using Scanning SQUID Microscopy
超伝導回路のグランドプレーンに設けた穴(moat)は残留磁束の悪影響を緩和する手段として知られる。本研究は走査SQUID顕微鏡(SSM)でDC SQUID近傍の様々なmoat配置の磁束捕捉効果とボルテックス位置を撮像し、同一冷却中に回路を乱さず性能を測定して、ボルテックス位置と回路性能を直接相関させた。moat配置に関わらず磁束量子の優先的ピン止めサイトが存在することを示し、回路設計や故障解析へのSSMの有用性を実証した。
Landau Theory for Non-relativistic Magnetism Beyond Altermagnetism
非相対論的磁性系の現象論的Landau理論を共線的な場合から共面・非共面秩序へ一般化。点群の多次元既約表現で記述されるk=0磁気秩序について4次までの自由エネルギーを構成し、正方晶・三方/六方晶・立方晶で異なる理論を得た。低対称共線相への崩壊か、3He のA・B相に類似した相互直交な共面/非共面秩序が現れ、後者がスピン空間群を実現することを示した。磁化、スピン伝導度、多極子、ピエゾ磁性などの観測量も計算した。
SC$^\sharp$: superconductivity intertwined with topological order
超伝導と内在的トポロジカル秩序が単なる共存を超えて絡み合う様式を、渦の位相的性質に着目して(2+1)次元ギャップ付き超伝導体（凝縮電荷2ne）について分類した。最も強く絡み合うSC♯相では、h/(2ne)磁束の素渦が可逆超伝導体の渦とバルクエニオンに分解できず必ず非可換となり、量子次元が√6以上でフィボナッチ融合則を満たせないことを示した。エニオン凝縮による系統的構成法も与えている。
Millisecond phonon lifetimes in piezoelectric nanomechanical resonators
GHz帯の圧電ナノメカニカル共振器はフォノン寿命がマイクロ秒程度に留まり、圧電材料固有の損失が原因と考えられてきた。本研究では、イオンミリング表面の化学的修復とシャドウマスク金属化を組み合わせてニオブ酸リチウムのフォノニック結晶共振器を作製し、3.6 GHzで最大21ミリ秒の内部フォノン寿命（Q値4×10^8超）を達成した。寿命は材料損失ではなく測定回路との外部結合で制限されていることを示した。
Symmetric Mode Ansatz: Theory of Magnon Collective Modes in Chern Insulators
ツイストMoTe2などモアレ系の整数・分数チャーン絶縁体では、逆スピンが逆のチャーン数を持ちイジング強磁性とギャップ付きマグノンが生じる。著者らは一般化単一モード近似「対称モード仮説（SyMA）」を開発し、整数充填で数値計算と極めて良く一致し、分数充填でも定性的に正確であることを示した。厳密可解なハバード模型群を用いて、マグノンギャップをチャーン数・ベリー曲率・量子計量で上下から評価し、一様な量子幾何が磁性安定化に十分であることを明らかにした。
Supercurrent as a bulk probe for topological phase
トポロジカル超伝導相の判別は、境界の信号に頼る間接的な手法が主流で論争が続いている。本研究はラシュバスピン軌道結合と磁場を持つ1次元超伝導ナノワイヤーを考え、強いスピン軌道結合下ではトポロジカル相内で超流動剛性（したがって超伝導電流）が半分に抑制されることを示した。これは化学ポテンシャルに対し非単調な信号を与え、ヘリカル模型で解析的に説明される。運動インダクタンス測定によりバルクのトポロジカル相転移を検出できることを提案している。
Hierarchical Relaxation in Large-twist-angle Moire Drives Supermoire Formation
大角度ツイスト二層系で現れるスーパーモアレ格子の微視的形成機構を明らかにした研究。力場シミュレーションと超解像・層分解マルチスライス電子タイコグラフィーによる実験検証を組み合わせ、ピコメートルスケールの層間Se-Se反発が駆動力となり、約1 nmの短距離モアレ緩和と約10 nmの長距離スーパーモアレ変調が階層的に共存することを示した。大角度モアレ系でもピコメートル級の格子緩和が電子物性理解に不可欠であることを示唆する。
Band Tail States: Speed Bump or End of the Road for Two-Dimensional Semiconductors?
2次元半導体エレクトロニクスの性能を引き出す鍵としてバンドテイル状態（BTS）に着目した研究。シリコンのウルバッハエネルギー約10 meVに対し、単層2D半導体は空間的ポテンシャル不均一性により約100 meVと粗いバンド端を持つ。物理モデルと実験の比較から、BTSが実効移動度の低下とトランジスタの緩慢なターンオンを引き起こし省電力動作の基本的限界となることを示した。高ゲート容量、歪み工学、二層チャネルの利用でE_Uを約50 meV以下にすれば緩和可能だと提言している。
Reading Altermagnetic Domains with Photon Drag
光子運動量による二次光電流（光子ドラッグ）を用いて交代磁性体の磁気秩序の対称性とネール磁区を読み出す理論研究。正方晶d波オルターマグネットでは、磁区偶・奇成分が4nと4n+2という異なる角度高調波に現れ、90°回転した2回の測定で磁区奇の電流を分離できる。直線偏光ではシフト項のみ、円偏光では注入項などが磁区奇となる。通常の反強磁性体では磁区奇電流は生じず、観測にはスピン軌道結合が不可欠であることも示し、全光学的な磁区読み出しの道を開く。
Probing and Manipulating Quantum Materials with Strong-field Terahertz and Mid-infrared Radiation
量子物質の低エネルギー励起やギャップの多くはテラヘルツ（THz）・中赤外（MIR）領域にあり、強力な位相安定電場は非線形ダイナミクスの観測と特定自由度の非平衡駆動の両方を可能にする。本レビューは、強電場THz・MIR光を用いた量子物質の探索と制御の最近の進展を、非線形電子ダイナミクス、集団モード結合、対称性に敏感な応答、電子構造や秩序状態の電場誘起変化を中心に概観し、特に極限条件総合施設（SECUF）による成果に焦点を当てている。
Giant Magnetization Enhancement at Ultrathin Limit of an Orthoferrite
低次元磁性はメルミン・ワグナー揺らぎにより有限温度での実現が難しい。本研究では原子レベルで膜厚制御したErFeO3エピタキシャル薄膜を作製し、室温での磁気応答がバルクより大幅に増強されることを示した。2 nm厚の膜で最大3.7 μB/f.u.に達した。薄膜形状に起因するエピタキシャル歪みと表面での軌道再構成による特徴的な磁区構造が巨大磁化増強の起源と考えられ、構造制御によって2次元極限でも磁気秩序が実現できることを示した。
うまくM-W定理の前提を回避したら、そりゃできるのでは？
Enhancement of the Topological Hall Effect through Engineering the Skyrmion Size and Shape
スキルミオンによるトポロジカルホール効果は磁気テクスチャの電気的検出手段として有望だが、その小ささが応用の妨げとなっている。本研究は角運動量固有状態に基づく手法を用い、弱結合極限で疎に分布したスキルミオンのサイズと形状がホール効果に与える影響を理論的に調べた。電子の平均自由行程がスキルミオンサイズ程度以上の清浄系では、ホール効果はサイズ・形状に強く依存し、k_Fλ～1で最大となり、磁壁幅で大きさを制御できることを示した。
High Efficiency in Large Supercurrent Rectification with Superconducting Coil
超伝導ダイオードは順方向と逆方向の臨界電流差で超伝導電流を整流する素子で、実用化には高い整流効率と大きな臨界電流差の両立が必要である。本研究は、外部磁場とコイル自身が作る磁場の補償を利用するコイル形状超伝導線素子を提案・実証した。Sn10-Pb90はんだ線を用いたコイルで、500 Oeにおいて効率79%・ΔIc 140 A、530 Oeで効率84%・ΔIc 125 Aを達成し、大電流での高効率整流を確認した。超伝導パワーエレクトロニクスへの応用が期待される。
Displacement-Field-Induced Ionization of Defect States in High-Quality hBN
hBNで封止したファンデルワールスヘテロ構造では、強い面直変位電場下でもhBNは電子的に不活性と仮定されることが多い。本研究はhBNに挟まれた単層グラフェンを電荷センサーとして用い、変位電場の増加に伴いグラフェンとhBN間で電荷移動が起こり、約0.5 V/nmで1～2×10^10 cm^-2の追加電子ドープとキャリア密度不均一性の増大が生じることを示した。これらはhBNバンドギャップ内欠陥準位のイオン化と整合し、デバイス設計や実験解釈に直接影響する。
Data-Driven Variable-Exponent Analysis for Photoemission Yield Spectroscopy: An Autonomous Self-Diagnosing Framework Based on Integrated Residual Metrics
光電子収量分光（PYS）データから物理情報を自動抽出するためのデータ駆動型解析枠組みを提案。従来の固定指数解析や対数変換は低信号域で不均一分散により不安定になるため、元の信号空間で動作する1/n-Scan法を基盤とし、赤池重みによる不確かさ評価とNMAE・RMR・ダービン・ワトソン統計量・ΔR²などの残差指標を統合した自己診断系を構築した。ドープSiとAuに適用し、高濃度p型Siでの二成分重なりを統計的異常として自律検出できることを実証した。
Strain-engineered long-distance supercurrent in an altermagnetic CrSb based-Josephson junction
交代磁性体は正味磁化がなく運動量依存のスピン分裂を持つため、漂遊磁場なしに非従来型超伝導を実現する舞台として期待される。本研究は歪みを加えたオルターマグネットCrSbのエピタキシャル薄膜を用いたジョセフソン接合で、150 nmの横方向間隔を越える散逸のない超伝導電流を観測した。これは通常のスピン一重項コヒーレンス長を約2桁上回る。磁場誘起の量子干渉パターンも明瞭に観測され、超伝導スピントロニクスへの新たな道を示した。
Generation, Accumulation, and Utilization of Data in the Automatically Controlled End-Station of a Soft X-ray Beamline
AI支援材料探索には文脈や来歴を保持した機械可読な実験データが不可欠である。本研究はNanoTerasuの軟X線ビームラインBL08Uにおいて、試料搬送やXAS走査を自動化するPIONEERシステム、メタデータを因果関係に基づくリレーショナルモデルで管理しグラフ可視化するOMNES、そして機械学習解析を統合したデータ中心型研究フレームワークを提示した。データ生成・蓄積・活用を連続的なワークフローとして結び、BNのXASスペクトル解析を適用例として示している。
From band reconstruction to Bogoliubov dispersion: How dz2-band enhances iron-based superconductivity
鉄系超伝導の理解は従来フェルミ準位上のバンドに基づいてきたが、本研究はフェルミ準位より深いdz2バンドが超伝導対形成を強化しうることを示した。走査トンネル顕微鏡で鉄系超伝導体の結晶格子を機械的に変形させると、深いdz2バンド由来の特徴が上方シフトしてフェルミ準位の主要超伝導バンドと混成することを観測した。準粒子干渉イメージングにより混成と超伝導ギャップの増大を可視化し、バンド混成が超伝導材料最適化の有効な手段であることを示した。
Demonstration of ultrafast coherent sub-picosecond magnon pulses
超高速マグノニクスでは、高速性と長距離伝搬、狭い波形の維持を兼ね備えたマグノンパルスが求められてきた。本研究は、隣接する白金層からの広帯域テラヘルツスピン軌道トルクにより、オルターマグネット絶縁体α-Fe2O3（ヘマタイト）中で0.4ピコ秒のマグノンパルスを励起した。位相分解THz透過測定から、パルスが23 nm/psの一定速度で弾道的・コヒーレント・無分散に160 nm以上伝搬し角運動量を輸送することを示した。高波数までの分散関係を卓上で測定する手法も提供する。
Achieving room temperature plasticity in TiO2 ceramics by flash processing
セラミックスは室温での脆性が応用を大きく制限している。本研究は電場と熱場の結合に基づくフラッシュ処理（FP）法により、TiO2セラミックスの室温塑性を大幅に改善し、マイクロピラー圧縮で15.4%の大きな塑性圧縮ひずみを達成した。この塑性は負荷中の積層欠陥と双晶境界の増殖によるもので、FP法で導入された高濃度の酸素空孔がそれを助けていると考えられる。FPが欠陥工学を通じたセラミックスの室温塑性向上に簡便かつ有効な手法であることを示した。
Probing $L_z$ Orbital Angular Momentum via Wavefunction-Interference-Induced Charge Order
軌道角運動量（OAM）はバレーホール系やラシュバ系の理解やバンドトポロジーの把握に重要だが、光電子分光による検出は干渉アーティファクトに弱く占有状態に限られる。本研究は三角格子原子単層において、L_z軌道位相と隣接原子のブロッホ位相による干渉で局所状態密度の極大が異なるワイコフ位置へずれることを利用し、STMで実空間からL_z特性をマッピングする手法を示した。Tl/Si(111)とIn/SiC(0001)単層で異なるトポロジカル相に対応するLDOS分布を同定した。
Can end-to-end learning from raw electronic structure explain magnetic anisotropy?
電子スペクトルから直接学習する機械学習モデルが磁気異方性の物理を本当に捉えているかを検証した研究。原子スケール磁石の磁気異方性エネルギーをスピン・軌道分解状態密度から予測する双方向GRUと1次元CNNを比較したところ、精度は同等でも学習したスペクトル依存性は部分的にしか一致しなかった。SHAP解析で二次摂動論と整合する共通特徴を同定し、摂動論由来の入力追加が領域外転移を改善することも示した。物理的解釈には多面的な証拠の収束が必要だと結論している。
Photoinduced Odd- and Mixed-Parity Magnetism in Collinear Antiferromagnets
偶パリティのスピン分裂を持つ交代磁性体が注目される中、完全補償された共線磁性体で奇・混合パリティ磁性を実現するのは難しかった。本研究はフロケ理論と第一原理計算を組み合わせ、単層CoS・CoSeを例に、円偏光が奇パリティf波、楕円偏光が奇パリティp波のスピン分裂を誘起することを示した。一軸歪みと円偏光の組み合わせでもp波状態が得られ、電場を加えると混合パリティへ変化する。光によるPT対称性の破れは異常ホール応答も生む。
Symmetry-Dependent Polarity Reversal of Bulk Spin-Orbit Torque in Single-Layer MnCoGa
スピン軌道トルク（SOT）の大きさと極性の制御はスピントロニクス素子に不可欠である。本研究は単層ホイスラー合金Mn1.6Co1.4Gaでバルク SOTを実現し、3～20 nmの膜厚範囲で磁化反転を達成するとともに、強く歪んだ極薄膜と厚膜で反転極性が逆転することを見出した。第一原理計算からトポロジカルバンド構造由来の大きな固有スピンホール伝導度は符号を変えないことが分かり、極性反転は格子歪みによる対称性の破れがスピン流からバルクSOTへの変換を変えるためと結論した。
Emergent gold-induced interfacial magnetism in monolayer FePS$_3$
2次元反強磁性体FePS3と極薄金膜のヘテロ構造において、金が単なる支持体ではなく磁性を大きく変え、界面磁気モーメントを誘起することを示した。金支援剥離による大面積フレークと元素選択的X線吸収マッピングで単層からバルクまで層ごとに調べた結果、9 T・5 Kで金上の単層はSiO2上に比べXMCDが3倍に増強し、軌道/スピン比が約40%減少した。RIXSと多重項計算から界面電荷移動とFe 3d-Au混成が起源と特定し、効果は5層で消失する。
Strange-metal behavior in correlated molecular conductors
κ-BEDT-TTF塩は典型的なモット系だが、空間変調したHg含有アニオンを持つ金属化合物κ-(BEDT-TTF)4Hg3-δX8（X=Br, Cl）はこの分類に当てはまらない。輸送測定と広帯域光学測定により、高温まで続く温度に線形な抵抗率と、周波数依存伝導度のω^-0.7のべき乗則という「ストレンジメタル」の特徴を観測した。散乱率はプランキアン散逸に対応する。この応答は非整合アニオン層を持つ系でのみ現れ、大規模な空間変調と直接関係することを示した。
Field-resolved hierarchy of superconducting energy gaps in PdTe
PdTeの超伝導状態を、密閉された^3He浸漬環境での低温ソフトポイントコンタクト分光で調べた研究。アンドレーエフ反射スペクトルから単一ギャップBTKモデルでは説明できない約0.5 meVと1.1 meVの2つの超伝導エネルギースケールを観測した。両者は同じTcに向けて抑制されるが、磁場依存性では約4.5 kGと7.5 kGの異なる特性磁場を示す。低い方はゼロ抵抗状態の消失に対応し、高エネルギー側の応答はより強い磁場まで残ることから、磁場耐性の異なる超伝導応答の階層が明らかになった。
Dynamical many-body control of high harmonic generation in a Mott insulator
強相関物質における高次高調波発生（HHG）は未開拓の分野である。本研究は典型的モット絶縁体La2CuO4で23次までのHHGを観測し、駆動電場強度に依存しない4 eVのカットオフがハバードバンドで決まる固有のエネルギースケールであることを示した。時間分解高調波分光によりキャリア生成・バンド内加速・バンド間再結合の寄与を分離し、臨界励起密度以上の光ドープが多体状態の再編成を引き起こしバンド曲率を繰り込んでバンド内非線形電流を抑制することを明らかにした。
Direct Quantification of Molecular Helicity-Dependent Effective Magnetic Fields in Chiral Polypeptide/Ferromagnet Heterostructures
キラリティ誘起スピン選択性（CISS）に関連し、吸着したキラル分子が隣接強磁性層の磁気状態に与える長距離効果を定量した研究。絶縁スペーサーで分子と磁性体を分離しても、らせん構造を持つキラルポリペプチドの自己組織化単分子膜が、鏡像体に依存する有効磁場を強磁性多層膜に及ぼすことを示した。これはキラルフォノンが媒介する可能性がある。分子のない参照領域を持つMOKE顕微鏡でヒステリシスのシフトを精密測定し、有効磁場が鏡像体で符号反転し鏡像体過剰率と相関することを示した。
Measurement-induced enhancement of the $X$-parity lifetime in a Majorana tetron
マヨラナテトロン素子で測定されたワイヤー間X-パリティ寿命に着想を得て、静電ノイズ下の読み出しドット・テトロン結合系の最小模型を理論解析した。測定ドットとの結合自体がエネルギー分裂を生み、ノイズ誘起遷移を有限周波数へシフトさせて低周波揺らぎに対し状態を安定化させることを示した。素のテトロンのコヒーレンス時間が数十ナノ秒でも、測定配置ではマイクロ秒程度のスイッチング寿命が得られる。分散領域と近共鳴領域の両方を解析し、連続読み出し下の寿命が固有のT2*を大きく超えうることを示した。
Pressure-induced double-dome superconductivity in doped kagome metal Cs(V0.86Ta0.14)3Sb5 without charge density wave
カゴメ超伝導体CsV3Sb5は電荷密度波（CDW）と超伝導の複雑な相互作用を示す。本研究はCDWが抑制されTcが約5.29 Kに向上したTa置換体Cs(V0.86Ta0.14)3Sb5について48 GPaまでの高圧実験を行った。Tcは0.33 GPaで4.90 Kにわずかに低下した後0.61 GPaで5.70 Kの最大となり、12.3 GPaで0.98 Kまで減少、さらに高圧で再上昇して47.7 GPaで4.46 Kに達する。この二重ドーム超伝導は長距離CDWがなくてもV系カゴメ超伝導体に内在的であることを示した。
True vs false Fermi surfaces in the Pseudogap regime and their transformation with doping and temperature in the Hubbard Model
ハバード模型の擬ギャップ領域について、改良型二粒子自己無撞着法（TPSC+）でエネルギー・運動量分布曲線を同時解析し、DiagMCと比較した理論研究。擬ギャップ領域ではフェルミ液体の用語が破綻し、運動量空間で極大を持つがゼロエネルギーで窪む「偽のフェルミ面」と真のフェルミ面を区別する必要があることを示した。擬ギャップは臨界的な熱スピン揺らぎにより駆動され、整合揺らぎはまず反節点でギャップを開きフェルミアークを残す。低温では弱結合でもホール的フェルミ面が現れることも見出した。
-2026/10/7--
$\mathcal{PT}$-symmetry as Effective Time Reversal Symmetry for Anderson Localization in a Collinear Antiferromagnet
共線反強磁性体BaMn2Bi2において、長距離磁気秩序で一般の時間反転対称性が破れていても、PT対称性が実効的な時間反転対称性としてアンダーソン局在を支配することを示した。磁気伝導度は磁気結晶異方性に強く左右され、PT関連副格子を傾ける横磁場では量子干渉が大きく抑制される一方、副格子に沿う縦磁場ではほとんど影響を受けない。PT縮退の頑健性は交換相互作用と磁気異方性で決まることを明らかにした。
CrystalJev: thinking fast and slow with atomistic foundation models for materials discovery
原子間ポテンシャル基盤モデルを遅いシミュレータではなく高速な意思決定器として扱う枠組みCrystalJevを提案。凍結したポテンシャルを未緩和構造に一度だけ適用し、較正された確率と有限サンプル保証付きで安定性などの問いに答える。65のMatbench Discoveryモデルで検証し、1回の順伝播で構造緩和の約1/30のコストでほぼ同等の判定が可能。情報価値理論により高コスト計算を必要な候補にのみ割り当てる。700件の新規DFT計算による事前登録テストでも安定割合の過大評価は最大2.1ポイントだった。
Identifying Plastic Inorganic Semiconductors Requires More Rigorous Criteria
層状GeSeをモデル系に、マクロ圧縮・曲げ・マイクロピラー圧縮・偏心ピラー圧縮で変形挙動を調べた。層に垂直な圧縮では約23%のひずみに破壊なく耐える一方、c軸アームチェア方向の曲げでは脆性へき開が生じ、通常のピラー圧縮では脆性破砕、偏心荷重ではせん断成分により層間すべりが活性化した。単一の方向・スケール・試験では塑性を判定できず、複数条件を組み合わせた厳密で統一的な評価基準が必要であると主張している。
Direct-Write Chemical Vapor Deposition
先端径10μmのガラス製マイクロノズルを走査ステージに搭載し、超高真空中で加熱基板上に局所成膜する直接描画型CVD装置を開発。TiN被覆Si上に厚さ500nm・線幅30μmのAl線を一筆で描画することに成功した。ノズルからのクヌーセン気体放出と表面拡散を結合した輸送モデルを導入し、前駆体の実効拡散長Ldを抽出。Ldは高温で17.4μmから3.2μmへ縮小し、局所CVDの解像度限界を予測する定量指標となることを示した。
Local-moment magnets on all close-packed lattices are equivalent
fcc格子をはじめとする無数の最密充填構造上の古典磁性体の間に、隠れた対称性が存在することを示した。最近接J1と次近接J2結合に限れば、全ての最密充填格子はLuttinger-Tisza近似のレベルで等価となり、基底エネルギーや積層面へ射影した基底状態波数が一致する。Heisenberg・XY・Ising模型の統一相図を構築し、多重Qスパイラルを含めても各相の基底縮退度は同じであることを示した。一方、揺らぎには対称性が及ばず、order-by-disorderによる差異が期待される。
Direct synthesis of moiré graphene with twist-tuned hybridization
独立に作製した2枚のグラフェン層をMEMSで機械的に組み立て、その場で回転させられる再構成可能なモアレプラットフォームを開発した。ラマン分光によりモアレポテンシャルの形成とねじれ角の連続的・決定論的制御を確認。バンド折り返しで活性化したLOフォノンから分散とモアレ波数を可視化し、2Dモードで角度依存のバンド混成を、0°付近ではG模式の非対称からフォノン折り返しを観測した。素子間ばらつきのない参照データを提供する。
Conditions for Altermagnetism in RuO2
ルチル型RuO2の磁気基底状態をめぐる論争に対し、既存の実験・理論の批判的検討と、エピタキシャルひずみ・点欠陥・ドーピング・界面の第一原理計算を組み合わせて検討した。バルク測定は非磁性と整合的で、薄膜の磁気シグナルは構造環境に強く依存する。基板由来のエピタキシャルひずみが交代磁性を最も促進し、安定化する基板・方位の組み合わせを予測。ホールドープやCr・Mn置換は磁性を強め、Ru空孔はむしろ弱めることを示した。
Reliability of AI/ML Computational Searches for Magnetic Materials: Databases, Validation, and Synthesizability
AI/MLによる磁性材料探索では、競合磁気状態の不完全なサンプリング、化学的乱れ、有限温度物性の欠如により、見かけ上正確でも物理的に信頼できない予測が生じうる。独立なMLモデルと電子構造・磁性・動力学・熱力学・速度論・実験の検証を組み合わせた階層的ワークフローを提案。秩序-無秩序転移温度とタンマン温度の関係に基づく合成窓記述子を導入し、Fe3CoB2はT=0で安定でも秩序化が速度論的に実現不能な例として示した。
Luttinger Liquid Behavior in a Single-Layer Nickelate La1.4Sr0.6NiO4
多層ニッケル酸化物の高温超伝導を受け、層間結合の影響を排したNiO層本来の物性を調べるため、単層ニッケル酸化物La1.4Sr0.6NiO4を高分解能ARPESと理論計算で研究した。高エネルギーキンクや軌道依存のバンド繰り込みなど強い電子相関を観測。対角方向に直線的なフェルミ面をもつ準1次元電子構造が現れ、べき乗則のスペクトル関数、温度スケーリング、スピン電荷分離などラッティンジャー液体的振る舞いを示すことを明らかにした。
Bichargon Hall Effect
電荷秩序絶縁体において、±2eの量子化電荷をもつ電荷秩序の集団ボソン励起「バイチャーゴン」が担うボソン的電荷ホール効果を予言した。熱励起したバイチャーゴン気体は電場に対しては直流伝導を示さないが、温度勾配により拡散流が生じ、面直磁場のローレンツ力で正負の電荷が逆方向に偏向されて有限のホール電流と端での電荷蓄積が生じる。電気的絶縁体でも荷電ボソン準粒子による電荷ホール応答が現れることを示した。
Determination of Burgers-vector directions of threading edge dislocations in GaN by phase-contrast microscopy
位相差顕微鏡はGaN中の貫通転位を迅速・非破壊に観察できるが、コントラストとバーガースベクトルの関係は未確立だった。X線トポグラフィーでバーガースベクトルが既知のアモノサーマルGaNで関係を確立し、HVPE成長GaNに適用、TEMやLACBEDで検証した。暗コントラスト最小から明コントラスト最大への方向を反時計回りに90°回転した向きが刃状転位のバーガースベクトル方向と一致し、コントラストは面内ひずみεxx+εyyを反映することを示した。
A self-learning scientific agent for X-ray diffraction
粉末X線回折のための自己学習型科学エージェントGan Jiangを提案。相同定・多相分解・物理制約付き全パターン解析を担う独自のツール群上に構築され、失敗の診断、スキル指示とコードの改訂、再利用前の検証によって経験を実行可能なスキルへ変換する（言語モデルの再学習は不要）。学習したスキルは専門家設計のスキルを上回る精密化性能を示し、DeltaXRDbenchの単相・多相同定で最高性能を達成、単相top-1精度は既存最良手法を大幅に上回った。
みんなAIにX線回折解析やってもらいたすぎるだろ
Long-Range Nonequilibrium Correlations as a Thermodynamic Speedometer
局所的な微視的ダイナミクスにもかかわらず非平衡定常状態に現れる長距離相関を、境界駆動の対称単純排他過程で調べた。厳密な非局所大偏差汎関数を、弱い時間依存駆動下の有限時間熱力学的不可逆性と関係づけた。長距離相関を流体力学モードに分解すると、最も遅いモードの遅れは各駆動周波数での過剰エントロピー生成率による上限を満たし、準静的極限で上限に近づく。大偏差汎関数の曲率、長距離相関、有限時間散逸を定量的に結びつけた。
Unraveling hidden Raman modes in $α$-MnTe: Effects of long-range dipole-dipole interactions on phonon bands
交代磁性体α-MnTeのラマンスペクトルにおける実験と理論の食い違いに取り組んだ。長距離の双極子-双極子相互作用を考慮することがフォノンバンド構造の正確な評価に不可欠で、高周波光学モードとその群論的表現が大きく変わることを示した。議論の多い175cm⁻¹ピークにはLO・TOのA1/A'ラマン活性モードが寄与し、歪みで強度が増す。140cm⁻¹ピークはゾーン外寄与による高次ラマン過程、120cm⁻¹ピークはゾーン中心と外の両方に由来すると同定した。
MnTeの謎フォノン、不純物説以外もまだあるんだ
Gradual Localization of Itinerant Cobalt 3d Electrons in the Pyrochlore Ferromagnetic Metal LuInCo4
コバルトのパイロクロア格子をもつ遍歴電子強磁性体LuInCo4の微視的磁気状態を、粉末および単結晶中性子回折で調べた。ゼロ磁場ではCo磁気モーメント0.9μBのq=0共線強磁性構造でよく記述され、反強磁性秩序や長周期らせん変調は見られなかった。q=0周りの散漫磁気散乱は冷却とともに逆格子空間で広がる。これらから、遍歴Co 3d電子の段階的な局在化により強磁性不安定性が増強されることが低温メタ磁性転移の起源である可能性を提案した。
Incoherent Spectral Weight Emerging from a Van Hove Singularity in a Kagome Metal
ARPESで見られる滝状（waterfall）スペクトル構造は強相関や電子-ボソン結合と結び付けられることが多い。カゴメ金属LuFe6Ge6を偏光依存ARPES、DFT、DMFTで調べ、L点で数百meVにわたる垂直なスペクトル構造を観測した。その軌道成分は主にFe dyzで、始点はEF下約0.3eVのファンホーベ特異点と一致する。DMFTでは電子相関は弱く、光電子の非弾性散乱に起因する可能性を提案。強相関なしでも滝状構造が現れうることを示した。
Ultra-small-angle graphene twistronics with monolayer spacers: From interlayer hybridisation and moiré effects to high-temperature magnetotransport oscillations
単層hBNスペーサーを挟んだ小角ねじれグラフェン多層系（ねじれ二層、および2種類の積層順の二重二層）について、モアレ超格子の特徴と層間混成を解析し、スペクトルと量子輸送効果を予測した。自己無撞着Hartree計算を含む効率的な模型を提示し、面直変位電場によるミニバンド形成の増強、ミニバンド端やファンホーベ特異点を同定。リフシッツ転移とブラウン-ザック振動の関係を論じ、層間混成の半古典的磁気振動により高温まで残る1/B周期の抵抗振動を予言した。
Geometric Photon-drag Effect in Unconventional Magnets
光子の運動量が電荷キャリアに移って直流光電流を生む光子ドラッグ効果について、速度ゲージの密度行列形式で有限光子運動量による非垂直遷移を考慮し、注入・シフト伝導度を導出した。Rashbaスピン軌道結合をもつp波磁性体とd波交代磁性体で解析した結果、反転対称性が破れていてもq=0の従来の光起電応答はブリルアン帯積分後に消え、直流光電流は光子ドラッグのみで生じる。両者は対称性に応じて異なる成分をもつことを示した。
Quantum twisting microscopy as a momentum-resolved probe of quantum geometry and sublattice symmetries
ねじれ積層ファンデルワールス系などの2次元フラットバンド系では、ブロッホ状態の運動量依存性（量子幾何）が相の発現を左右するが、その測定は困難である。副格子偏極した探針をもつ量子ツイスティング顕微鏡（QTM）を用い、走査運動量経路に沿って副格子パウリ行列の期待値を測定する手法を提案した。これによりグラフェン系モアレの候補不安定性を特徴づける対称性を直接判別でき、量子計量や量子幾何テンソル全体も抽出可能であることを示した。
Algebraic Tensor Network Renormalization and Holographic duality
一般化対称性を取り入れたテンソルネットワーク繰り込み（TNR）は共形場理論の離散時空的定式化として提案されてきたが、完全なホログラフィック定式化は欠けていた。融合圏Rの圏論的制約を局所テンソル空間に組み込み、Loop-TNR下で保持するR-TNRを定式化。Ising、三重臨界Ising、3状態Potts模型で、広い初期パラメータが同一のギャップレス固定点に流れ、エニオンセクターごとの共形タワー、スケーリング次元、構造定数を高精度で得た。
-2026/10/6--
Magnon chiral damping beyond the Dzyaloshinskii-Moriya interaction
マグノン減衰が波数に対して非対称となる「カイラル減衰」は、従来ジャロシンスキー・守谷（DM）相互作用に起因するとされてきた。本研究では線形スピン波理論とLLG方程式に反対称ギルバート減衰を導入し、別の機構を理論的に提示する。単一副格子模型では有効減衰はDM相互作用に依存せず、非局所減衰により波数依存性が生じ、反対称成分が波数に線形な非相反減衰を生む。二副格子系では副格子間の反対称減衰がDMなしでも非相反性を生み、その大きさはDM由来より約1桁大きい。
Harnessing Measurement Error as a Thermodynamic Resource in Two-Reservoir Information Engines
情報エンジンの性能は通常、測定誤差によって制限されるが、本研究はそれが普遍的ではないことを示す。二準位系を用いた二熱浴情報エンジン（TRIE）を提案し、仕事出力・効率・仕事ゆらぎと測定誤差の単調関係がデーモンの制御パラメータで決まることを示した。これにより任意の測定誤差下で有用な仕事を取り出す条件や、誤差によって性能を同時最適化できる領域を特定した。さらに低温熱浴のみがデーモンのコストを賄う場合、第二法則に反せずカルノー効率を超えうることを示し、40Ca+イオンによる実験案も提示した。
Information Entropy and Dissipation Potential in Stochastic Nambu Nonequilibrium Thermodynamics
確率的南部非平衡熱力学（NNET）における散逸ポテンシャルS_NBと情報エントロピーの関係を調べた。南部流を含むフォッカー・プランク方程式の定常分布を導出し、南部流がS_NBを保存しアインシュタイン型関係が成り立つとき、定常分布はS_NBで決まる指数重みに従うことを示した。その結果、S_NBはシャノンエントロピーそのものではなく、非平衡定常状態を支配する準ポテンシャルであると結論づけた。さらにマシュー関数としての解釈、南部カノニカル分布、鞍点近似によるゆらぎの共分散も導いた。
The ALPS project release 3.0: open source software for strongly correlated systems
強相関量子格子模型（量子磁性体、格子ボソン、強相関フェルミ系）のシミュレーション用オープンソースソフトウェアALPSのリリース3.0を報告する。量子モンテカルロ、厳密対角化、DMRG、DMFT用連続時間QMCソルバーなどを提供する。主な変更点は、pip/Spackによる配布、GitHubへの移行とCI導入、MITライセンスへの変更、Jupyterチュートリアルを含むドキュメント刷新、C++17対応などのコード近代化とDMRGの大幅更新、旧コンポーネントの削除、Zenodo DOIによるアーカイブ、NSF POSEによるガバナンス体制の整備である。
Transport, Hall Effect, and Collective Dynamics of Driven Particles in Active Chiral Media
円運動するキラル活性粒子集団の中を、湯川相互作用する粒子を直流駆動して輸送させる系をシミュレーションで調べた。駆動粒子はジャミング相、キラル粒子との相互作用で有限のホール効果が現れる非線形な無秩序（塑性）領域、そして駆動粒子と非駆動粒子が相分離しホール効果がほぼ消える高駆動の線形領域を示す。キラル粒子側も駆動粒子から強い抗力とホール効果を受ける。これらの動的相は縦・横方向の輸送曲線の特徴と対応しており、軌道サイズ、熱ゆらぎ、密度の関数として相図を作成した。
ToF-PAX-RIXS: A Time-of-Flight Spectrometer for combined ARPES and RIXS
飛行時間型運動量顕微ARPESと、光電子分光によるX線解析（PAX）に基づくRIXSを組み合わせた小型装置ToF-PAX-RIXSを開発した。単一のマルチモード電子光学系で両測定を同一試料・同一条件で順次行える。PAX-RIXSモードでは散乱軟X線を金属コンバータで光電子に変換し、そのエネルギーと位置から散乱スペクトルと運動量移行を同時に得る。CaCuO2のCu L3端で性能を評価し、従来のグレーティング型RIXSの主要特徴を再現、実効分解能120 meV以下を達成した。Ca添加YBCOでARPESとRIXSの相関測定も実証した。
天才の所業
Distilling universal machine-learning potentials for moiré lattices across one million atoms
モアレ物質の原子再構成は大規模構造の第一原理計算を困難にする。本研究では、遷移金属ダイカルコゲナイドの組成・対称性・積層・ねじれ角を網羅したDFTデータセットで汎用原子モデルをファインチューニングし、機械学習ポテンシャルMoiréMLIPを構築した。力の誤差は6〜8 meV/Åで、より小さいねじれ角や未知構造にも転移可能である。知識蒸留により軽量版MoiréMLIP-miniを作り、単一GPUで100万原子規模の計算を可能にした。交互ねじれMoTe2三層に適用し、モアレ・オブ・モアレのドメイン壁に局在した階層的分極ネットワークを明らかにした。
Agentic Resource Allocation for Batch Multi-Objective Bayesian Optimization in Autonomous Materials Discovery
材料探索は合成・評価のコストが高く、多目的かつ広大な設計空間を持つ。従来のベイズ最適化（BO）は固定の探索・活用方針に依存し、自律実験室で変化する制約に適応できない。本研究では資源制約下の合金設計のための多目的バッチBOフレームワークを開発し、LLMを用いた適応的配分戦略を含む4戦略を比較した。7元系高エントロピー合金とFe-Co-Ni系軟磁性合金を対象に、予算削減や期間短縮などの擾乱条件下で評価した結果、混合配分戦略は少ない最適化コストで多くの相互情報量を獲得し、適応戦略が固定戦略を上回った。
MOSAIC: Addressing Space for Local, Steerable, and Scalable Atomistic Generation
分子・材料の生成モデルには、原子配置の局所制御と大規模不均一構造の構築が求められる。本研究は空間をアンカー付き領域に分割し、各領域に原子スロット（占有・元素種・アンカーからの変位）を持たせるメッシュ・粒子ハイブリッド表現Mosaicを提案した。これはモデルではなく表現であり、様々な生成モデルと組み合わせられる。分子生成では結合性と妥当性が向上し、細かな空間制御が可能となった。材料スケールでは粗いレイアウト条件付きの多結晶生成を実現し、局所性により100万原子超の構造生成を有界な組み立て問題として扱えることを示した。
Emergent magnetic nonanalyticity in Dirac altermagnets
対称性で許される応答が実際に現れるとは限らないことを、交代磁性のディラック電子系で示した。ディラック点を移動させる摂動はリフシッツ再構成を引き起こし、本質的に非解析的な有効ポテンシャルを生む。ディラック・アルターマグネットでは対称性Cで対をなすスピン偏極ディラックコーンの縮退が解け、遍歴磁化が生じる。その結果、ピエゾ磁性は対称性上許される線形応答が消え、M∝sgn(ε)ε²という非線形・非解析的な形になる。第一原理計算で単層Fe2Sを候補物質として提案した。
Micromagnet engineering for enhanced addressability of donor-cluster arrays in silicon
シリコン中のリンドナーは長いコヒーレンス時間とCMOS互換性を持つ量子計算基盤だが、個々のスピン量子ビットの独立なアドレッシングがスケール化の障壁である。本研究では、STMで作製したリンドナークラスター配列とオンチップ微小磁石を統合したアーキテクチャを提案した。微小磁石の磁場勾配により、超微細相互作用のばらつきのみに頼る方式より広い周波数範囲でアドレス可能となる。マイクロ磁気シミュレーションで形状を最適化し、120以上の量子ビットを単一アンテナで周波数多重化できることを示し、磁気測定でも検証した。
Development and Application of a Magnetoelectric Coupling Measurement System for Strain-Mediated Effects
ロックイン検出に基づく動的な磁気電気（ME）結合測定システムを開発し、歪み媒介型ME結合を持つPMN-PT/NFOおよびCFO/BTO複合体を評価した。PMN-PT/NFOはME係数約1.85 mV/mm·Oeを示し、CFO/BTO（約0.147）より大幅に大きかった。磁場に対する反対称な依存性と180°の位相反転から、両試料とも結合が歪み起源であることを確認した。PMN-PTの高い圧電性とNFOの低い磁気異方性が大きな応答をもたらす一方、CFOの高い異方性とBTOの弱い圧電性が出力を制限しており、磁気的柔らかさと圧電強度が最適化の鍵であることを示した。
Spatiotemporal imaging of microwave magnetic fields via magnonic coherent splitting
マイクロ波磁場の時空間イメージングは高周波回路の電流や非平衡スピンダイナミクスを可視化するが、室温・光学系不要・過渡計測を兼ね備えたプローブは少ない。本研究ではYIGのフェリ磁性秩序を利用し、ポンプ誘起マグノンモードとのコヒーレント結合によって対象磁場の振幅をスペクトル分裂に変換し、全マイクロ波で読み出す手法を開発した。感度58 pT/√Hz、応答時間130 nsを達成した。導波路でシミュレーションと一致する磁場マップを得たほか、マイクロ波増幅器の不均一なスイッチング動作や接触不良による磁場抑制も検出した。
Does a pole in the self-energy imply a violation of the Luttinger theorem?
ラッティンジャー定理はフェルミ面体積と電子密度を結びつけ、フェルミ液体で成り立つが、自己エネルギーに極がある場合は破れると広く信じられている。本研究はそれが必ずしも正しくないことを示す。自己エネルギーの極に由来する2つのギャップバンドと、小さな繰り込み因子Zを持つ狭い準粒子バンドからなる系を考えた。Zがバンド幅も繰り込むモデルIでは、任意のZ>0でラッティンジャー・ワード解析が完全に成立し、ギャップバンドがない場合と同じ結果となる。バンド幅が繰り込まれないモデルIIでは、Zが密度依存の臨界値を超えると定理が回復する。
Peeling off Abelian Anyons and Proliferation Transitions
(2+1)次元トポロジカル量子場理論（TQFT）の可逆な1形式大域対称性を調べた。この対称性の普遍的な記述により、TQFTからアーベル型エニオンをすべて「剥がし取る」ことができ、系の残りの詳細とは独立に対称性とその帰結を議論できる。さらにアーベル型エニオンをチャーン・サイモンズ項付きU(1)ゲージ場で記述し、スカラー場と結合させた非トポロジカルな「転移場理論」を構築した。この理論は元のTQFTから、ギャップレス相または別のTQFTへの相転移を示す。先行研究を拡張し、各相における大域対称性の運命を詳しく記述した。
The Hidden Cost of Two-Dimensional TEM Reconstruction of Magnetic Nanoparticle Morphology
透過電子顕微鏡（TEM）は3次元物体の2次元投影しか得られず、ナノ粒子形状の推定を難しくする。本研究では準球形の酸化鉄ナノ粒子について、合成した3次元粒子集団をランダムに配向させて投影し、実験の等価直径・軸比分布と比較する統計的逆再構成法を開発した。投影直径分布の再現にはサイズ多分散性が必要で、さらに三軸楕円体を導入すると両分布を同時に再現できた。得られた形状をマクロスピンモデルの形状異方性に反映させると、磁気温熱療法の発熱応答が粒子形状と多分散性に強く依存することが分かった。
Superconducting landscape of the strongly correlated bilayer Hubbard model
2つの強相関層を結合させることは斥力起源の超伝導への新たな道を開くが、層間結合が最適化を複雑にする。本研究では動的頂点近似（DΓA）を用い、二層ハバード模型の超伝導相をフィリングと層間ホッピングの空間で網羅的に調べた。中程度の層間ホッピングと半充填からの適度なドープで、バンド間s±波ギャップを持つ高いTcの最適領域を特定した。半充填に近づくと強い自己エネルギー効果が低エネルギースペクトル重みを減らし超伝導を抑制するが、長距離ホッピングによるフェルミ面の変形がこの抑制を弱めTcを高めることも示した。
Floquet dressing of bulk metallic bands in 2H-NbSe2
周期的光駆動で電子状態を制御するフロケ・ドレッシングは、これまで主にトポロジカル絶縁体表面や半導体、2次元ディラック半金属で実現されてきた。バルク金属では強い遮蔽と速い散乱のため実現が疑問視されていた。本研究では時間分解ARPESにより、2H-NbSe2のバルク由来金属バンドでフロケ・ドレッシングを同定した。親バンドの分散を保つ光子シフトしたレプリカがポンプ・プローブ重なり時のみ現れ、ポンプ偏光の回転でレプリカ強度が運動量空間で再分配された。この挙動はフロケとボルコフのコヒーレント干渉モデルでよく説明される。
Multi-bit Ferroelectric-NAND for High-throughput Massive Database Search
大規模データベース検索はフォン・ノイマン型計算機のメモリ帯域とエネルギーの制約を受ける。超次元（HD）計算は並列性と頑健性に優れるがメモリ需要が大きい。本研究では強誘電体NAND（FE-NAND）による記憶内計算を提案し、広いメモリウィンドウと高い耐久・保持特性を持つ4値（QLC）FE-NANDストリングを作製した。単一セルでの多値内積演算を実証し、物理シミュレーションでハイパーベクトル間のハミング類似度計算を示した。TLC/QLCでも90%以上の検索精度を達成し、プロテオミクスの検索タスクで約1000倍の高速化と1万倍以上の省エネを示した。
サムスンとジョージア工科大学か
Computing at the Edge Enabled by Indoor Photovoltaics and Ferroelectrics
AIの急拡大はデータセンターの電力・水資源を逼迫させる。その代替として、多数の小型自律ノードで局所的に計算を行うエッジコンピューティング（分散知能、DI）があるが、信頼できる局所電源の欠如が障壁となっている。本パースペクティブでは、室内光発電（IPV）によるエネルギー収穫と、ニューロモルフィック・インメモリ計算による計算コスト低減の進展を踏まえ、DIに求められるIPVの要件と新材料の現状を議論する。さらに（反）強誘電体材料が静電エネルギー貯蔵と低電力インメモリ計算の両方のボトルネックを打破しうると主張し、収穫・貯蔵・計算の協調設計の重要性を説く。
Paramagnon softening upon doping in oxychloride cuprate superconductors
銅酸化物高温超伝導体の相図を理解するには、磁気励起と交換相互作用のドープ依存性が重要である。本研究ではオキシクロライド銅酸化物NaxCa2-xCuO2Cl2について、最高ドープ量までパラマグノン分散を調べた。X点（0.5,0,0）でのパラマグノンのバンド幅は、大きくブロードになるものの実験誤差内で変化しなかった。一方、ノード方向Γ-Mではドープとともに顕著に軟化し、最高ドープでゾーン中点で約150 meV、反強磁性相の約半分までエネルギーが低下した。第3近接ホッピングまで含む一バンドハバード模型の計算がこの方向依存性を正確に再現した。
Unveiling High-Energy Ultrafast Responses Driven by Fermi-Level Gap Opening in Charge-Density Waves
超高速ポンプ・プローブ分光は相関電子系の研究に不可欠だが、フェルミ面近傍の小さなギャップ形成が高エネルギーのバンド間遷移領域のスペクトル変化にどう影響するかは不明であった。本研究では典型的な電荷密度波（CDW）物質EuAl4のキャリア緩和ダイナミクスを系統的に調べた。光励起によりCDWギャップが大きく縮小し、このバンド繰り込みがギャップ端に関わるバンド間遷移を強く変調して、対応するプローブエネルギーで顕著な過渡反射率変化を生むことを見出した。低エネルギーの秩序変数ダイナミクスと高エネルギー応答を直接結びつける枠組みを与える。
Radio-frequency electron cascade in semiconductor quantum dots
量子ドットにおけるコトンネリングは、エネルギー的に到達不能な仮想中間状態を介して初期・終状態の電荷状態をつなぐ高次トンネル過程であり、複数の接合をまたぐ同時電荷移動を可能にする。本研究では、ファウンドリ製の2種類のシリコンデバイスを用いて、高周波（rf）駆動による相関コトンネリングとその分散読み出しへの応用を理論・実験の両面から調べた。rf駆動が相関した周期的単一電子遷移を誘起し、系の電荷分極を増強することを示した。3つ以上のドットを用いるrf電子カスケード読み出しの一般理論を構築し、ゲート検出型デバイスでも実証した。
Complete Entanglement Structure of the Kitaev Honeycomb Spin Liquid from Exact Tensor Networks
キタエフ・ハニカム模型の多体波動関数を厳密な2次元テンソルネットワークで記述し、スピン液体の性質に関する残された問題に取り組んだ。ランダムな積状態から量子数射影とグッツヴィラー射影（いずれも結合次元2の局所MPO）を順に施すことで全固有状態を構成した。基底状態と励起状態は同じ結合次元を持つが、シュミットスペクトルが異なり面積則と体積則を区別できる。トポロジカルエンタングルメントエントロピーはグッツヴィラー射影後に全固有状態で現れ、励起状態もトポロジカル秩序を持つことを示した。カゴメ・三角格子模型への拡張も示唆した。
Field-free dual superconducting diode via photon-assisted interference
極低温エレクトロニクスでは従来の半導体ダイオードの性能が低下するため、超伝導ダイオードが注目されるが、多くはクーパー対か準粒子の一方の輸送に限られ、複雑な構造や外部磁場を要する。本研究では通常のAl/AlOx/Alトンネル接合に二周波マイクロ波駆動をかけ、多光子支援トンネリングにより散逸のない輸送と散逸的輸送を独立に制御した。駆動振幅を変えると超伝導電流ダイオードから理想的な準粒子ダイオードへ移行し、ショットキーダイオードを超える整流効率を得た。順方向ゼロ抵抗と逆方向の強い抑制を兼ねた「絶対ダイオード」も実証した。
Parisi's solution of the Sherrington--Kirkpatrick model from synchronous Monte Carlo dynamics
ソンポリンスキーとジッペリウスは連続時間緩和ダイナミクスからSK模型のパリジ解を導いた。本研究では全イジングスピンを同時更新する離散時間の同期モンテカルロ（SyncMC）で同じ計画を実行した。SyncMCはガウス補助場によりスピンを条件付き独立にし、対称結合系のボルツマン分布を厳密にサンプルする。離散時間での厳密な揺動散逸関係を示し、時間スケールの分離を仮定するとSyncMCの長時間構造がパリジ方程式を再現することを示した。最大4096スピンの数値計算もレプリカ対称解を排除し、パリジ解と整合する結果を与えた。
Terahertz nanoscopy of quantum-geometric photovoltaics in bilayer graphene
バルク光起電力効果（BPVE）は量子幾何と非線形光応答を結ぶが、従来の遠視野測定では接触・界面由来の光熱電信号と区別できなかった。本研究では極低温・偏光感応のテラヘルツ近接場顕微鏡を開発し、二重ゲートのAB積層二層グラフェンに適用した。バンドギャップとテラヘルツ光子エネルギーの共鳴付近で光学伝導度の増強と空間分解されたBPVEを観測した。偏光依存性は結晶対称性と量子幾何で決まる2回対称性とシフトベクトルの向きを示し、キャリア密度・温度依存性から三方歪みや電子・正孔非対称性の兆候も捉えた。
Gate-tunable large second-order and third-order nonlinear Hall effect in topological insulator BiSbTeSe2
非線形ホール効果（NLHE）は次世代電子デバイスへの応用が期待される。本研究では二重ゲートのトポロジカル絶縁体BiSbTeSe2デバイスで、大きな2次および3次NLHEを観測した。いずれもゲート電圧で大きく制御可能であり、2次NLHEは従来のトポロジカル絶縁体系より高い生成効率を示し、室温まで安定に観測された。スケーリング解析から、2次NLHEはスキュー散乱とベリー曲率双極子またはサイドジャンプの寄与、3次NLHEはベリー接続分極率テンソルと高次スキュー散乱の寄与と整合することが分かった。
Intrinsic spin-orbit coupling in graphene stacks
単層グラフェンのスピン軌道相互作用（SOC）は電子構造にほとんど影響しないため通常無視され、他のグラファイト系でも同様に扱われてきた。本研究では炭素の全価電子軌道と原子内SOCを含むモデルから、グラフェン積層系の固有SOCを計算した。多層系での主要なSOC項は、ラシュバ型スピン反転過程と層間ホッピングの組み合わせである。この固有項は有限の菱面体積層系の相図とフェルミ面を変化させ、弱磁場下での磁化の密度依存性に特徴的な違いを生む。単層とは異なり、多層系ではSOCを無視すべきでないことを示した。
Rotation Breaks Kibble-Zurek Universality
有限時間クエンチで2次元ボース・アインシュタイン凝縮体が形成される際、トラップの回転がキブル・ズーレック（KZ）普遍性を上書きすることを示した。確率的グロス・ピタエフスキー・シミュレーションでは、回転によるキラルなバイアスが渦の数をクエンチ時間によらずファインマン・オンサーガー値近くに導く。クエンチと同時に回転を徐々に上げると、低周波数ではKZスケーリングが回復し渦数はその値を下回る。生成された渦は無秩序な格子を作るが、ピン止めポテンシャルにより低回転でもアブリコソフ格子に秩序化できる。回転は臨界ダイナミクスの制御ノブとなる。
Out-of-Plane Oscillating Electric Fields Unlock Low-Temperature Nonequilibrium Superionicity in Quasi-Two-Dimensional AgCrSe2
超イオン伝導体は固体中で高速なイオン輸送を示すが、通常は可動イオン副格子の秩序・無秩序転移温度以上でしか高伝導状態にならない。本研究では電場応答型の機械学習分子動力学により、準2次元AgCrSe2に面直方向の振動電場を印加すると非平衡的に超イオン伝導が実現することを示した。転移温度約475 Kより十分低い300 Kで、面内Ag+伝導度が約1.7 S/cmに達した。これは熱的無秩序ではなく、電場駆動による2つの等価副格子間の動的無秩序に起因する。周波数に応じて完全スイッチング、動的無秩序、秩序状態へと変化する。
Nonthermal nonlinear many-body excitonic dynamics in high-purity silicon
光ポンプ・テラヘルツ第3高調波発生分光を用いて、室温の高純度シリコンにおけるピコ秒スケールの非熱的多体電荷ダイナミクスを調べた。シリコンの励起子は束縛エネルギーが室温の熱エネルギーより小さいため熱平衡では不安定だが、非共鳴パルス光励起後、ピコ秒スケールで過渡的な励起子状態が形成されることを高分解能非線形分光で同定した。束縛されない電子・正孔対とは異なり、この非熱的励起子ダイナミクスは特徴的な時間発展、電荷密度への明確な依存性、そして非摂動的な非線形テラヘルツ応答を示す。
Beyond the Flat-Band Paradigm: Open Orbits as a Route to Correlated States in Dispersive Moiré Minibands
分数チャーン絶縁体（FCI）の実現は主に理想的な量子幾何を持つ孤立フラットバンドに依存してきた。本研究は、hBN上の単層グラフェンの強く分散したバンドにおいて、磁場誘起の強相関を生む機構を提案する。第2モアレミニバンドの古典・量子クロスオーバー領域（B<1.5 T）では、鞍点ファン・ホーブ特異点による開軌道がキャリア伝播を抑制し、クーロン相互作用が相対的に重要となる。高分解能磁気輸送測定で分数傾きの輸送特徴や相互作用による非圧縮性の兆候を観測し、これを発展途上の「初期FCI」挙動と位置づけた。
Compressed magnetic Moment Tensor Potentials via low-rank matrix and tensor factorizations
磁性を扱う機械学習ポテンシャルである磁気モーメントテンソルポテンシャル（mMTP）について、各種の行列・テンソル分解を用いたパラメータ削減版を提案した。圧縮したポテンシャルは検証データでの予測性能を損なうことなく、パラメータ数を約1.5〜3分の1に削減した。Fe-Al系とCrN系を対象に磁気的・構造的・振動的性質および分子動力学シミュレーションで性能を評価し、圧縮版の結果が元のモデルと数値的に一致し、DFT計算や実験データとも整合することを示した。
The future of 3D NAND flash technology
3D NANDフラッシュはAI時代の基盤となる不揮発ストレージであり、モデル学習から大規模推論、コールドデータ保存までを支えている。千層級の積層と1ダイあたり数十兆素子を目指す中、スケーリングの制約はプロセスやリソグラフィではなく、横方向の電荷移動、静電結合、読み出しディスターブ、輸送限界といった電荷蓄積の物理そのものに移りつつある。これらの相互作用が世代ごとに動作マージンを圧縮する。本パースペクティブでは、単一のデバイスロードマップではなく、チャージトラップ、強誘電体、代替チャネル材料などを用途別に協調最適化すべきだと論じる。
時代の先端NANDだ。
The phonomagnet: Spontaneous order of phonon angular momentum
磁性は通常、電子のスピン・軌道角運動量の集団秩序から生じるが、本研究はフォノンの角運動量が自発的に秩序化することで新しい形の磁性「フォノ磁性」が生じうることを示した。スピン・フォノン角運動量結合により、局所イオン角運動量間に有効交換相互作用が生まれる。その強さはスピン感受率に依存し、強磁性量子臨界点近傍でフォノ磁性相が予測される。フォノン版のハイゼンベルク、Γ、DM相互作用も導出した。第一原理計算とラマン分光データから、VI3を候補物質として同定し、強磁性転移温度以上で報告されていた弱い磁気異常を説明する枠組みを与えた。
Unraveling Fermi liquid charge and heat transport in RuO$_{2}$
RuO2は多軌道フェルミ液体であり、多様な実験データがそろっているため、定量的な多体電子構造理論の厳密な検証対象となる。本研究ではDFT+DMFT計算により常磁性RuO2の分光・輸送特性を計算し、中程度の相関を持つフェルミ液体であることを明らかにした。光学伝導度、電気抵抗率、熱起電力で実験と（半）定量的に一致した。一方、計算した電子熱抵抗率は低温の実験値を大きく下回り、フェルミ液体領域での電荷流と熱流の緩和の違いという謎が浮かび上がった。電子・フォノン散乱による解決の可能性も検討した。
Imaginary magnetic fields for ultracold atoms
ラマン結合と状態依存の粒子損失を用いて、極低温原子に一様な虚数磁場を生成する4準位スキームを提案した。損失のある2つの補助状態を消去し、残る2つのラマン・ドレスト状態の一方に射影すると、原子運動は一定の回転を持つ虚数ベクトルポテンシャル、すなわち空間的に一様な虚数合成磁場の影響を受ける。この磁場中のガウス波束ダイナミクスを解析的に導き、非エルミート系に特有の波束幅依存の輸送を調べた。2準位非エルミート・ハミルトニアンと断熱射影による記述が数値的に一致することを確認した。
-2026/10/5--
Reply to "Comment on 'Topography of Fermi arcs in t-PtBi2 using high-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy'"
t-PtBi2のフェルミアークに関する自著ARPES論文へのコメントへの反論。著者らは以前、フェルミアークがワイル点間でEFを横切る分断された表面状態であり、3Kまで超伝導ギャップは見られないと報告した。コメントではi波対称の超伝導ギャップが19Kまで存在すると主張されたが、これはフェルミアークの位置の誤認、バンドギャップと超伝導ギャップの混同、meVスケールのギャップ抽出に不適な補間画像の使用によるものだと反論。同試料のSTMでTc=3Kの表面超伝導が確認されている点とも整合すると結論づけている。
カミンスキーvsボリセンコ、熱い
Chiral Vacuum Engineering of Quantum Hall Matter
カイラル共振器中の2次元電子ガスが、共振器真空との共鳴・反共鳴相互作用を区別することを理論的に示した。ヘリシティが同回転の場合はモードが反交差して真空ラビ分裂を示し基底状態は裸の真空のまま、逆回転の場合はモードが交差し2モードスクイーズド基底状態となる。これらはそれぞれSU(2)とSU(1,1)対称性に由来する。さらに、有限のポラリトン幅でホール抵抗に掌性依存の補正が生じ、SdH振動にも非対称応答が現れることを予言。電流揺らぎによるスクイーズド状態の検出法も提案し、THzカイラル共振器で実験的に到達可能と示した。
How Does Hard Magnetic Soft Matter Deform?
硬磁性粒子を分散させたエラストマー（硬磁性ソフト材料）は、ソフトロボットや医療デバイスの無線駆動材料として注目されるが、巨視的ひずみと粒子の微視的回転を結びつける写像について統一見解がなく、競合するモデルが同一荷重下で矛盾する予測を与えていた。本研究では既存モデルの欠陥を示す反例を構成し、第一原理に基づく最適な変形写像の枠組みを構築した。得られた閉形式の法則は既存モデルを統一し、それらが一般理論の異なる極限であることを示す。磁気駆動ソフトデバイスの合理的設計に道を開く。
Magnetic-field response of generalized Wigner crystals in twisted MoTe$_2$
ねじれMoTe2ホモ二層の層偏極領域における分数正孔充填状態の磁気輸送を測定した。垂直磁場は充填2/3の抵抗ピークを抑制する一方、1/3のピークを数桁増強し、いずれも整合密度付近にとどまる。これらは電荷配置の異なる一般化ウィグナー結晶であり、異なる磁気格子を形成するためスピン偏極に対して対照的に応答すると解釈される。半充填付近では、抵抗極大が磁場にほぼ二次で移動し、強い輸送異方性を示すストライプ相と整合する状態を観測。モアレ電荷秩序状態の磁気制御への道を開く。
Quantum materials QED with van der Waals crystals
グラフェンと六方晶窒化ホウ素（hBN）を積層したファンデルワールス多層共振器が、電磁共鳴間の混成を高度に制御できることを実証した。磁場でグラフェンのランダウ準位間遷移をhBNフォノンと共鳴させることで、中赤外域で広帯域かつモード選択的な強結合を観測。共振器形状と層配置が結合強度とモード選択性を共に決定することを示した。現実的なパラメータでは、モード分裂がhBNのレストシュトラーレン帯幅を超え、超強結合領域への直接的な経路となる。調整可能な多モードQEDのスケーラブルな基盤を確立した。
Topological insulators on complex networks
周期格子を超えた真の複雑ネットワーク自体がトポロジカル絶縁相を担えることを示した。複数のトポロジカル目標を矛盾なく満たす設計枠組みを開発し、高次数ホフスタッター格子や正則・スモールワールド・ランダムネットワーク上でトポロジカル絶縁体を実現。到達可能なトポロジカル特性の拡大、次数に依存したホフスタッター型からハルデン型チャーン絶縁体への転移、特にスモールワールド型の優れたロバスト性と再構成可能性など、ネットワーク固有の特徴を明らかにした。ネットワークの複雑さを大容量・再構成可能なトポロジカル絶縁体の資源として位置づける。
Sideband fingerprint of the Leggett mode in terahertz two-dimensional coherent spectroscopy of multiband superconductors
多バンド超伝導体の2つの凝縮体間の相対位相振動であるレゲットモードは、通常ラマン活性で光と非線形にしか結合せず直接検出が難しい。本研究は理論的に、テラヘルツ2次元コヒーレント分光（2DCS）の非線形2Dスペクトルにおいて、検出周波数ω_L±Ω（Ωは入射パルスの中心周波数）のサイドバンド放射としてレゲットモードの直接的な指紋が現れることを示した。鍵は有限パルス幅による広いスペクトル成分で、モード周波数を事前に知らずとも共鳴励起が可能となる。温度や準粒子緩和に対する頑健性も示し、Ω掃引による明確な同定法を提案した。
Cup and Cap Topological Neural Network
トポロジカル深層学習（TDL）はノードだけでなく辺や三角形など高次単体上の特徴を学習するが、境界作用素やホッジラプラシアンに基づく従来手法では、1層あたり1次元しか特徴を上下に移せないという制約があった。本研究ではコホモロジーのカップ積・キャップ積を導入し、データ中の三角形などの多体相互作用を考慮してノード変数（0-コチェイン）を学習するCup and Cap Topological Neural Network（CCNN）を提案。TopoBenchデータセットで評価し、他の単体複体ニューラルネットワークと競合する性能を示した。
Symmetry Engineering Enables Deterministic Ensemble Polarization Control in Hexagonal Boron Nitride
欠陥アンサンブル系では多数の欠陥の配向平均により光学異方性が失われ、決定論的な偏光軸が得られない。本研究は六方晶窒化ホウ素中の負帯電ホウ素空孔（V_B^-）アンサンブルに対し、リソグラフィで作製したナノリッジ配列で異方的な面内引張ひずみを加えて対称性を破ることで、発光双極子をひずみ対称軸に揃える「対称性エンジニアリング」を提案。偏光分解PLにより、偏光度がひずみ異方性の大きさに比例し、発光方向が結晶方位によらず設計軸に従うことを示した。偏光で規定されたスピン読み出しやフォトニック集積の基盤となる。
Decohering Kitaev's Sixteenfold Way: A Holographic Approach
2次元トポロジカル秩序におけるエニオンのデコヒーレンスを、キタエフの16重の道におけるフェルミオンのデコヒーレンスを例に研究した。カイラル相は可換射影ハミルトニアンを持たないと考えられ直接解析が難しい。そこで、トポロジカル秩序をWalker-Wang模型に持ち上げ、別のWalker-Wang模型へ転移させ、バルク自由度をトレースアウトするという3段階の手続きで、デコヒーレンス後の密度行列が得られると予想した。16状態いずれでもフェルミオンのデコヒーレンスは本質的混合状態トポロジカル秩序を生じ、これは3次元バルクが常にフェルミオン的トーリック符号へ転移することに対応する。
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