量子物性 - 物性・分子工学サブプログラム

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量子物性｜量子理論｜材料物性｜物質化学・バイオ｜物質・材料工学コース

量子物性

量子力学などの現代物理学は、古典物理学（力学や電磁気）では説明できない不思議な現象を詳しく解明でき、さらに、これまでにない応用の世界を拓くこともできます。この量子物性の研究分野では、現代物理学中で、特に、物質のミクロな性質（物性）に注目して基礎的な研究を行うとともに、実社会で役に立つ応用的な研究も進めています。物質としては、無機物および有機物から作られる、超伝導体、誘電体、半導体、磁性体、金属などを幅広く対象とし、量子力学などを用いてミクロな性質を解明しています。さらに、デバイス構造を利用して研究を進めることにより、これまでにない新しい現象の発見や、応用への展開を行っています。現代物理学の知識を活用して、最先端の研究を行いましょう。詳しくはそれぞれの研究室のホームページをご参照下さい。

スピントロニクス研究室（黒田研究室）
黒田眞司・金澤研

固体におけるスピンに関連する物性の研究ならびに物質探索を行っています。特に磁性元素を含む半導体、量子ドット、トポロジカル絶縁体などの「量子相」物質に着目し、それらの薄膜試料を作製し、種々の物性測定を行うことにより、スピンに関連した性質を明らかにします。スピンの性質が顕著に現れる新しい物質、新しい構造を開拓し、スピントロニクスへの応用を目指しています。

分子線エピタキシー法による無機半導体結晶成長装置

固体光物性工学研究室（松石研究室）
松石清人

励起波長選択ラマン散乱や遠赤外域から紫外光域までの分光学的手法を用いて、非晶質半導体、有機無機複合型半導体、半導体量子ドット、フラーレンナノチューブなどの光学的性質、光誘起現象を研究しています。新しい光機能性物質の創製、超高圧印加などの外場で誘起される光特性や構造物性、それを利用した物性チューニングにも注目しています。

ダイヤモンドアンビルセルを用いた超高圧下での顕微分光測定の様子

固体量子物性研究室（藤岡研究室）
藤岡淳

トポロジーと強相関という視点から量子物質の開発を行い、新しいエレクトロニクス・量子機能性の開拓を目指しています。遷移金属化合物を中心に物質合成を行い、精密物性測定や先端スペクトロスコピー(テラヘルツ・赤外分光、X線散乱など)を駆使して新しい電子・磁気・光物性を見出すことを目指しています。最近はトポロジカル半金属の金属絶縁体転移、磁性、熱起電力、電子ダイナミクスに興味を持って研究を進めています。

有機無機物性工学研究室（丸本研究室）
丸本一弘

導電性高分子や導電性低分子、ペロブスカイト、カーボン材料、遷移金属カルコゲナイド等を用いた新しい有機・無機電子デバイスの開発と特性評価・物性研究および高特性素子開発を進めています。伝導・光学特性評価や電子スピン共鳴等の手法を活用し、デバイス構造を用いた物性研究や新しいミクロ特性評価・物性研究法の開発等を行い、新しい電子デバイスの動作原理の解明を目指しています。

電子スピン共鳴測定用の電子デバイスと素子動作時（オペランド）スピン計測ミクロ解析装置

超伝導物性工学研究室（柏木研究室）
柏木隆成

ビスマス系高温超伝導体、グラファイト、固有ジョセフソン接合、NbSe3、希土類鉄砒素超伝導体などを用いて、高品質単結晶をナノ加工することで得られる新奇現象を基にした高温超伝導体の物性研究を行うと共に、超伝導テラヘルツレーザーの開発や新物質の開拓を進めています。

ビスマス系酸化物高温超伝導体Bi2Sr2CaCuO8+dの大型、高品質単結晶

固体伝導・光物性研究室（南研究室）
南英俊

絶縁体から超伝導体の電気伝導や光物性を研究しています。量子常誘電体が示す非線形光伝導現象の研究と、高温超電導体によるテラヘルツ光発振素子の開発（門脇研究室と共同研究）を進めています。

ビスマス系高温超伝導体によるテラヘルツ光発振素子の模式図

テラヘルツ帯分光研究室（森研究室）
森龍也

テラヘルツ帯の赤外・ラマン分光装置を主軸とし、凝縮系の物性研究を行っています。最近は、ガラスにおいてテラヘルツ帯に普遍的に現われるボソンピーク研究に力を注いでいます。また、ガラスのフラクタルダイナミクスや強誘電体の分光研究も行っています。

テラヘルツ時間領域分光装置（左）とグルコースガラスのボソンピーク（右）。