物性物理学講座

当研究室では、低温物性理論、特に超流動ヘリウムや冷却原子気体などの量子流体における量子流体力学、量子乱流などの研究を行っています。

研究テーマ：固体中に存在する莫大な数の電子は、相互作用を通し互いに相関し、その結果として、超伝導、磁性などの相転移、および近藤効果や分数量子ホール効果などの多彩な量子状態が実現されることがこの半世紀の間に明らかになってきました。本研究室では、場の理論に基づく解析的方法、および計算機を用いた数値的方法を駆使し、多電子系の量子現象の根本に係わる問題に取り組んでいます。

研究内容： 非線形物理学では線形な方程式では表しきれない多様な現象を取り扱います．非線形性は複雑な時系列や美しい構造など豊かな現象を生み出すことでも知られています．生き物や社会現象など，いわゆる普通の”物理”では相手にしなさそうな対象を取り扱う柔軟さもあります．研究を進める上で，理論や数値モデルも大事なツールですが，実データの解析も重要です.

私たちは非平衡量子緩和のダイナミクスについて理論的研究を行なっています。非平衡状態とは、外界からエネルギーや粒子が物理系に流れ込み、さらに物理系から外界へ再放射される状態で、私たち人間を含めた生物系はその典型例です。わたしたちは、散逸効果を取り込んだ新しい量子論の枠組みを開拓し、非平衡状態の緩和過程を明らかにしています。特にスペクトルの特異点に起因する非平衡状態の緩和過程の特徴を明らかにしています。光と物質の相互作用の緩和過程の解明、ナノ電子系における電子移動現象、場の量子論を用いた量子真空不安定性に関する研究を行っています。

生物物理と光流体科学の融合により、ミクロな生体物質間の相互作用と揺らぎからマクロな秩序構造が形成する過程を研究しています。特に、光濃縮による多様な生命機能の制御原理の解明から新技術創成にも展開します。

１）光濃縮のハイスループット化の原理解明とバイオ応用

２）生化学反応の光誘導加速の原理解明と生体計測

３）フォトサーマルフルイディクス(光熱流体力学)に基づく流体制御と新規物性物理

研究内容：自然の鋳型を利用しつつ、色素構造を改変した人工の光合成色素蛋白複合体の創成、構造解析と世界最速クラスの超高速レーザー分光計測を駆使した光機能性の評価に関する研究。

研究内容：光が主役となる半導体等の素子を動作させた際の物理を実験的に研究しています。

1. 有機物質のLEDや太陽電池を動作させた際の電子状態変化を分光により追跡
2. 有機LEDを動作させた際の電子スピン物性を追求
3. 磁気共鳴計測によりスピン流の物性を追求

研究内容：物質の光学的性質（光と物質との相互作用）を実験的に研究しています。

1. 1. 新機能を有する新奇光物性材料の探索と作製
   2. 光と物質との相互作用を分光学的に研究
   3. 超高速現象を対象とした光物性の研究

研究内容：絶対零度（マイナス273℃）の極限に近い超低温度で、液体ヘリウムおよび金属の性質を調べる実験研究。特に、量子統計性の異なる超流動ヘリウム３・超流動ヘリウム４中の渦・粘性・音波・核磁気共鳴（ＮＭＲ）を研究。 我々の研究室では、超低温度まで冷却した超流動ヘリウムを用いて、巨視的量子凝縮相の研究を行っています。量子凝縮相はすべてのヘリウム原子が一つの波の性質へと凝縮する状態で、例えば流れの循環は波の位相が２πの整数倍に量子化されます。最近我々は、超流動ヘリウムで大きな渦の流れ（写真）を作成することに成功し、超流動の波の性質や流れの量子化の解明に取り組んでいます。

研究内容：分子の多様性・設計性を利用した様々なスピン空間構造をもつ新しい磁性体の合成と、新しい磁性現象の観測

当研究室では、X線結晶構造解析により求めた原子や分子、電子の空間的分布を基に、物質の物理的・化学的性質を解明する研究をしています。主にSPring-8の高輝度放射光を利用してX線結晶構造解析のためのX線回折実験を行っています。物質の結晶構造は温度や圧力、磁場などによって変化し、物質の性質や機能と深い関わりを持っています。私たちは、原子や分子の間の距離や電子分布の偏りなどを詳しく見ながら物性や機能の発現機構を調べ、物質科学の発展に貢献します。

研究内容：我々の研究室では、物質科学から熱電変換工学にまたがる幅広い研究を様々な視点でみつめ、物事の本質を明らかにし、熱電変換技術に貢献する事を目指しています。