巻号一覧
70 巻, 1 号
選択された号の論文の27件中1～27を表示しています
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原稿種別: 表紙
2015 年 70 巻 1 号 p. Cover1-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 1 号 p. App1-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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兵頭 俊夫原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 1-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 目次
2015 年 70 巻 1 号 p. 2-3
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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下田 正彦原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 4-5
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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浅井 吉蔵, 小林 義彦, 佐藤 桂輔原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 6-13
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー遷移金属化合物では,温度や圧力などの外部条件により原子(イオン)のスピン状態が変化することがある.このスピン状態が変化する現象をスピンクロスオーバー,(あるいはスピン転移)と云う.ペロブスカイト型,及び関連の結晶構造をもつCo酸化物はこの現象を起す物質群の1つとして注目されてきた.LaCoO_3はその代表的物質として1950年代より多くの研究が行われているが,スピン状態についての議論が変遷し,現時点においても統一的理解にいたっていない.本稿では,LaCoO_3の物性を概観し,何がこの物質のスピン状態及び転移の統一的理解を困難にしているのかを述べたい.LaCoO_3では,Co^<3+>に6個の酸素がほぼ立方対称に配位したCoO_6八面体が頂点を共有して3次元的に繋がり,この物質の磁性と伝導を担っている.LaCoO_3は全温度領域で常磁性であるが,最低温ではほぼ零である磁化率が温度上昇と共に増大し100K付近で極大を示すという通常の常磁性体では見られない振る舞いを示す.さらに,500K付近にも電気抵抗の急激な減少を伴った磁化率の異常がある.現在まで,LaCoO_3における100K近傍と500K近傍の磁気的電気的異常にCo^<3+>のスピン転移が関係しているという多くの提案がなされている.Co^<3+>のスピン状態の説明をする.球対称ポテンシャルのもとで5重縮退した3d軌道は,酸素のつくる立方対称の結晶場により,2重縮退のe_g軌道と3重縮退のt_<2g>軌道に分裂し,軌道のエネルギーは前者が後者に対して高い.結晶場中のCo^<3+>(3d)^6の電子配置は,結晶場の大きさと原子内交換相互作用との兼ね合いで決まる.前者の利得が優先されると,電子配置が(t_<2g>↑)^3(t_<2g>↓)^3で合成スピンがS=0の低スピン状態(LS)が,後者の利得が優先されるとHund則を満たす電子配置(t_<2g>↑)^3(e_g↑)^2(t_<2g>↓)^1でS=2の高スピン状態(HS)が実現する.更にその中間の(t_<2g>↑)^3(e_g↑)^1(t_<2g>↓)^2の電子配置でS=1の中間スピン状態(IS)もあり得る.これまでに知られているCo^<3+>,Fe^<2+>錯体中の(3d)^6電子配置では通常ISは出現せず,LS-HS間のスピンクロスオーバーが配位子場理論で説明されてきた.ところが,LaCoO_3では低温から100Kに向かって平均のスピン状態が非磁性のスピン状態(LS)から磁性スピン状態に変わるということは共通の理解であるが,その磁性スピン状態については論争中である.磁性スピン状態が電子格子相互作用の大きいJahn-Teller活性のIS状態であることを支持する実験的研究が数多くある一方で,HSが存在することを強力に支持する実験的研究もある.LaCoO_3では,個々のCo^<3+>のスピン状態が結晶場とHund則の競合という1イオン内の事象のみではなく,近接Coイオンのスピン状態間の強い相互作用がスピン相の決定に重要な役割を果たしていると思われる.本稿ではISとHSが共存する可能性を述べる.500Kの磁気的電気的異常の本質は,強相関電子系に特徴的な絶縁体-金属転移(Mott転移)であり,それに付随して新たなスピン転移が生じていると考えられる.この500K近傍の転移は全てのRECoO_3(RE=希土類元素)に共通の現象であるが,LaCoO_3のみで見られる100Kスピン転移との関連を述べる.ペロブスカイト型,及び関連結晶構造Co酸化物のスピン転移はスピンの自由度が電荷や軌道の自由度と結合した現象である.この物質群のスピン転移が多彩であるのは,この物質群がMott転移近傍に位置し,その電子状態が"柔らかい"ことが理由の1つと思われる.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (8050K) -
小布施 秀明原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 14-24
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー金属を極低温まで冷やすと,電子が不純物などにより散乱され,その散乱波同士が量子干渉を起こすことにより,電子が空間的に局在し,絶縁体となる.アンダーソン局在として知られるこの現象の研究は,1958年のP. W. Andersonによる理論予測から幕を開けた.それから半世紀が経った現在,物性物理学におけるアンダーソン局在,そしてアンダーソン転移の重要性は一段と増している.このことは,近年,その存在が明らかとなった新規物質であるグラフェンやトポロジカル絶縁体における不純物効果に関する数多くの理論・実験研究が行われていることからも明らかである.特にトポロジカル絶縁体・超伝導体を分類する10種類のクラスは,アンダーソン転移の対称性クラスそのものであるなど,トポロジカル絶縁体の研究発展に対してアンダーソン転移の研究が果たした役割は大きい.さらに,アンダーソン局在の本質は干渉効果であるため,物質中の電子に限らず,近年,冷却原子,光,弾性波などの新たな系における実験も行われるようになった.これらの新しい実験では,従来,困難であったアンダーソン転移における臨界指数の実験的評価も可能である.このように,アンダーソン局在・転移の研究分野は,今なお拡大し続けている.本解説では,アンダーソン局在・転移のこれまでの研究発展を振り返ると共に,最近の実験・理論研究の新たな展開について紹介する.アンダーソン転移に関する過去の研究を振り返ると,この転移が2次相転移として理解できることを提示した,1979年のスケーリング理論に触れないわけにはいかない.スケーリング理論は,空間次元が2以下では,電子は温度ゼロの極限で必ずアンダーソン局在するという重要な結論も導く.しかし,この結論は全ての2次元不規則電子系に対して成立するわけではない.スケーリング理論に反し,2次元でアンダーソン転移が起こる系として,スピン軌道相互作用の強い系や量子ホール効果を示す系が挙げられる.これらの系に対して,スケーリング理論で見落とされている点を考えると,系の持つ対称性やトポロジカル項など,今日の物性物理において重要なコンセプトが現れてくるのは興味深い歴史的事実である.アンダーソン転移の臨界現象に関する包括的な理解は,この研究分野に残された大きな問題の一つである.アンダーソン転移で重要となる臨界指数として,臨界点近傍における局在長の発散を特徴付ける臨界指数と,臨界点におけるスケール不変な波動関数を特徴付けるマルチフラクタル指数がある.従来,これらの指数の定量的な議論は,数値計算を中心に行われたが,近年の実験技術の進展により,これらの指数を実験的に求めることも可能となった.また,理論研究の進展により,共形場理論を用いて,臨界指数を解析的に導出することが可能となりつつある.アンダーソン転移に対して共形場理論を適用する際に,鍵となるのが,臨界波動関数のマルチフラクタル性である.対数的共形場理論により,アンダーソン転移の臨界現象を理解する試みが現在進行中である.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (8509K) -
石原 秀至, 澤井 哲原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 25-30
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー例えば対流や液晶,化学反応では,系がもつ非線形や非平衡性の結果として振動や自発的なパターンが自己組織化的に現れる.構成要素が全く異なるものの,その背後には共通したメカニズムが働いていることも多い.例えば,ベルーゾフ・ジャボティンスキー反応(BZ反応)では,マロン酸などの反応基質が臭素酸イオンによって一過的に酸化される反応が拡散によって空間的に伝播し,同心円状やらせん状の進行波パターンが現れる.同様なパターンはPt表面上のCOの酸化反応でも現れ,こうした系の振る舞いは,「興奮系」という共通の枠組みから理解できる.非線形・非平衡系に固有でかつ動的なマクロ構造形成の理解は,実験・理論ともに,これまでよく進んできた.生きた細胞は非平衡系の最たるものであるが,系の複雑さゆえにその動態の特徴付けが難しい.それでも近年,細胞内の化学反応や輸送が直接観測できるようになったことで,マクロ非平衡系の秩序形成と共通する振る舞いが見えてきた.自然現象としての面白さもさることながら,様々な生命機能における役割の理解からも重要な視点を供する.本稿では,その具体例として,アメーバ状の細胞が示す複雑な変形ダイナミクスが,細胞内の化学反応と拡散によって出現する動的なマクロ構造として理解できることを紹介する.細胞性粘菌Dictyostelium discoideumや,好中球などの免疫系細胞でみられるアメーバ様の運動に伴う細胞膜の変形は,アクチンの重合と枝分かれによるフィラメント形成によって発生する力によって,膜が押し広げられることによると考えられている.アクチンのフィラメント形成は,いくつものシグナル伝達分子によって,その構築と解体が調節されているが,その主たるものの一つにホスファチヂルイノシトール3リン酸PI(3,4,5)P3(以後PIP3と呼ぶ)がある.これは細胞膜を構成する脂質の中では割合としては希少なものであり,これに特異的に結合するタンパク質の膜上の結合サイトを提供している.細胞性粘菌では,このPIP3やフィラメント状のアクチン(以後F-アクチンと呼ぶ)の濃度分布が,ガラスなどの基質に接着した細胞膜の内側にそって,らせんや進行波となって時間発展し,細胞端に到達した際に膜が伸張する現象が知られている(以後これをPIP3/F-アクチン波と呼ぶ).この波の運動を特徴付ければ,アメーバ状の膜の変形,その複雑さやランダムさがいかに生まれているかの手がかりが得られると期待できる.波の挙動はなかなか複雑である.新しく現れては伝播し,波面同士が正面から互いにぶつかると消滅する.そこで,波の位相マップを作成し,位相特異点に着目した解析を行ったところ,細胞の中では,特異点の対生成と,膜境界での消滅が繰り返されており,これが波のパターンの遷移,ひいては膜変形を特徴付けることがわかった.一連の解析結果から,PIP3/F-アクチン波がBZ反応に見られるような「興奮系の波」であることが示唆され,また,パターンの遷移は,特異点の生成消滅に関してはトポロジカルな生成消滅のルールを破らず,決定論的に振る舞っていることがわかった.一般に,PIP3はイノシトール環3位のOH基のリン酸化/脱リン酸化反応によって,その濃度が調節されており,先行研究から,リン酸化反応がF-アクチンを介した強い非線形性をもった反応動力学によっていると考えられる.これらの生化学反応と,膜上の拡散を連結した数理モデルから,PIP3の濃度波が興奮系の波であることが理論的にも数値的にも予測される.さらには膜変形をフェーズフィールド法によって表現することで,実際の細胞でみられる特徴的な形態の多くが再現されることが確かめられた.本稿で注目している細胞変形は非常に複雑に見えるが,そのランダム性はPIP3/F-アクチン波が新しくできる発火の場所やタイミングにその起源をもっている.波の生物学的な意義やその発生の大元の仕組みはまだわかっていないが,将来的に,波のコントロール,ひいては細胞の振る舞いも操れるようになるだろう.分子生物学的アプローチと非線形物理学の手法を組み合わせることによって,「分子レベルの相互作用」から「細胞膜の変形」という階層をまたいだ描象を与え,生命が示す自発性や巧みさの仕組みに迫りつつある研究分野の動向を感じていただければ幸いである.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (17499K) -
渡部 洋, 白川 知功, 柚木 清司原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 31-35
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー固体中の電子は原子核,結晶格子,自身以外の周囲の電子など多くの相手と相互作用をしながら運動し,各物質に特有な性質を産み出している.これらの相互作用の一つである「スピン軌道相互作用」は相対論的な効果を起源とし,量子力学初期の段階から知られているが,近年その重要性に大きな注目が集まっている.スピン軌道相互作用がもたらす効果は枚挙に暇が無く,エネルギーバンド構造の変化や磁気異方性をもたらすことはもちろん,トポロジカル絶縁体,(交換相互作用の異方性に起因する)量子スピン液体,マルチフェロイクスといった新しい概念さえも産み出すことが分かってきた.特に近年の大型シンクロトロンを用いたX線散乱の実験技術の向上によってスピンと軌道の結合の詳細が明らかになりつつあり,基礎・応用の両面から注目を集めている.スピン軌道相互作用が無視出来ない場合は,軌道角運動量Lとスピン角運動量Sがもはや良い量子数では無くなり,両者を合成した全角運動量が良い量子数となる.通常,全角運動量はJ=L+Sと表されるが,本稿で紹介する5d電子系イリジウム酸化物ではJ_<eff>=-L+Sを良い量子数とする特異な状態が実現しており,新たな強相関電子系の舞台として注目を集めている.本稿では5d電子系イリジウム酸化物の例として層状ペロブスカイト型構造を持つSr_2IrO_4を取り上げ,これまでの研究の現状について紹介する.この物質は特殊な磁気構造を持つ絶縁体であるが,従来のモット絶縁体の描像では説明出来ず,その電子状態の解明は長年の問題となっていた.我々はこの問題に対し,複数の計算手法を用いてSr_2IrO_4をモデル化した3軌道ハバード模型を解析した.その結果,この物質はJ_<eff>=-L+Sを良い量子数とし,クーロン相互作用とスピン軌道相互作用が協力的に働くことで実現する特異な絶縁体であることを示した.また,電子間のクーロン相互作用が電子の運動エネルギーに比べて小さい系を弱相関系,大きい系を強相関系と呼ぶが,Sr_2IrO_4はちょうど両者が入れ替わる「中相関系」とも言うべき領域に位置していることを示唆する結果が得られた.これは5d電子の強い遍歴性に起因するものであり,実験・理論ともにアプローチが難しい領域であるが,それ故に金属・絶縁体転移のメカニズムを深く理解するための格好の場を提供しているとも言える.また,キャリアをドープすることでスピンと軌道が結合して出来た「擬スピン」がペアを組んだ超伝導が発現する可能性を示し,新たな超伝導体の候補と成り得ることを提案した.Sr_2IrO_4が最初に合成されたのは1950年代であるが,その面白さが理解されてきたのは実に今世紀に入ってからである.これは,様々な実験技術の向上と多軌道電子系に対する理論解析の手法の進展によるところが大きい.まさに「故(ふる)きを温(たず)ねて新しきを知る」の好例であろう.今後も「故くて新しい」スピン軌道相互作用に対する研究の進展が期待される.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (775K) -
白田 耕藏原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 36-44
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー光の発生や伝播を光子のレベルで操作制御することは光物理学のトピックスの一つである.また関連研究は応用の視点からも,量子情報処理を実現するための基盤技術として世界の各所で様々に展開されている.本稿では,我々がこの10年来研究を進めているナノ光ファイバーによる単一原子/光子の操作制御法について実験技術を中心に紹介する.ナノ光ファイバーとは,通常の単一モード光ファイバーの一部をサブミクロン直径(伝播光の半波長程度)まで極細化したものであり,応用の視点からは単一原子/光子の操作制御機能を将来の量子情報光ファイバーネットワークに直接的に組込み可能なことが要点である.一方,物理的には光のモード密度分布を直径が波長程度の微小なナノファイバー伝播モードに局在集中させることがその要点である.モード局在の結果,ナノファイバー近傍に配置した原子の光応答は自由空間と大きく異なるよう操作し制御することができる.典型例は原子の自然放出であり,ナノファイバー表面近傍では原子の自然放出は異方的となり,放出蛍光全光子の20%以上がファイバー伝播モードに放出される.即ち,ナノファイバー上に単一原子を配置すれば,その蛍光を量子情報処理のキー要素の一つである単一光子の列としてファイバーモード中に効率良く発生できる.また,ナノ光ファイバー近傍に原子を配置すれば,原子に共鳴する伝播光の散乱確率は大きく高まり,結果としてファイバー伝播光に対し高光学密度系を少数原子で生成できる.ナノファイバー伝播光の高光学密度原子系が実現すれば,光子レベルの超微弱伝播光を操作する共鳴非線形光学過程を様々に設計し実現し得る.更に,ナノ光ファイバー系に共振器を組込めば,異方的な自然放出や高光学密度原子系の機能は飛躍的に増強でき,物理的にもまた応用技術としても大きなインパクトを与え得る.最近では,ナノファイバー上に周期的な穴構造を直接に加工しファイバーブラッググレーティング(FBG)により反射機能を組込む技術も確立しつつあり,既に優れたナノファイバー光共振器も実現している.また直接加工法と相補的な方法として,ナノファイバーに外部グレーティングを接触させることにより,ナノファイバーにFBG機能を組込む方法も確立しつつある.最近ではこの外部グレーティングに不連続欠陥を導入することにより単一モードナノファイバー共振器も実現し,自然放出の大きな増大効果など共振器QED効果も観測されている.ナノ光ファイバーの方法は単一原子/光子の操作制御法として,その物理的及び技術的基盤は確立しつつあるが,諸機能を媒介する「原子」については更なる発展が必要である.本稿で紹介する研究では「原子」としてレーザー冷却原子系や常温のナノ結晶量子ドット系を用いているが,レーザー冷却原子系は物理的には理想に近いが応用技術展開を考えたとき,その生成/制御の複雑さはネックになるだろうし,量子ドット系は簡便な単一ドット操作や発光量子効率の高さの面で大きな長所を有するが,発光スペクトル幅の広さや発光が点滅するブリンキングなど問題点もある.今後はこれまでに確立してきた実験技術をベースに,理想に近い「原子」系の開発が期待される.抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (16614K) -
安藤 恒也原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 45-47
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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岩田 高広, 石橋 延幸原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 48-50
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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山口 まり原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 51-53
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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篠原 康原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 54-55
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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菅 滋正原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 56-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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佐藤 勝昭原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 57-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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並木 雅俊原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 57-58
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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2015 年 70 巻 1 号 p. 58-
発行日: 2015年
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリーPDF形式でダウンロード (1987K) -
永宮 正治原稿種別: 本文
2015 年 70 巻 1 号 p. 59-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 1 号 p. 60-61
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 1 号 p. 62-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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松本 重貴2015 年 70 巻 1 号 p. 62-63
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 1 号 p. 64-67
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 1 号 p. 67-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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2015 年 70 巻 1 号 p. 71-74
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
ジャーナル フリー■第33回臨時総会の決議3 について ■第70回年次大会の宿泊・交通等の案内（今回は旅行業者による取扱いはありません） ■第70回年次大会の参加登録・講演概要集（Webアクセス権および記録用DVD版）購入のご案内（講演申込者以外の方への案内です） ■第70回年次大会講演概要集原稿の書き方および提出について ■訂正 ■ 2014年12月1日付新入会者 ■賞・助成等の募集予定一覧抄録全体を表示PDF形式でダウンロード (422K) -
原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 1 号 p. 74-75
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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原稿種別: 付録等
2015 年 70 巻 1 号 p. 76-
発行日: 2015/01/05
公開日: 2019/08/21
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