東京大学大学院工学系研究科 物理工学専攻 入試案内書

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1 平成 27(2015) 年度 東京大学大学院工学系研究科 物理工学専攻 修士課程 博士後期課程 入試案内書 Guide to Entrance Examination to the 2015, Department of Applied Physics, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo 物理工学専攻は, 物理学の最先端を研究し, その成果を社会と産業に生かすことを目的とした専攻である 物理学の基礎をもち, 新しい問題に挑戦する意欲のある人は, あらゆる分野で求められている 物理工学専攻は物理を基礎に, 自ら考え, 未踏の領域に挑戦し, 世界をリードする人材を育てることを目的としている 問い合わせ先 東京都文京区本郷 東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 TEL ホームページ

2 (I) 修士課程 (1) 入試説明会日時 : 平成 26 年 6 月 14 日 ( 土 ) 13:00~ 場所 : 東京大学本郷キャンパス工学部 6 号館 3 階セミナー室 A 備考 説明終了後, オープンハウス形式による研究室見学を行う 事前申し込みは不要 入試説明会への出席は受験するために必須ではない (2) 志望カード本案内書とじ込みの志望カード ( 修士課程用 ) に記入して出願書類と一緒に提出のこと 志望教員については, 本案内書研究室紹介を参照の上, 第 8 志望まで必ず記入すること ( 印, 印の教員は本年度は修士を受け入れない ) (3) 試験日程 a. 外国語 一般教育科目 試験科目試験日時備考 英語 (TOEFL-ITP) 数学 8 月 25 日 ( 月 ) 9:00~11:30 8 月 25 日 ( 月 ) 13:00~15:30 工学系研究科で共通に行う 試験場所は 8 月 22 日 ( 金 ) 午前 10 時に工学系研究科及び専攻の掲示板に掲示する TOEFL-ITP の試験場所は受験票送付時に通知する 出願時に TOEFL(TOEFL-iBT, TOEFL-PBT) 公式スコアーを提出できる場合, そのスコアーを外国語 ( 英語 ) 試験に替えることもできる ただし, 公式スコアーを提出した場合は, 英語 (TOEFL-ITP) を受験することはできない b. 専門科目 1) 筆記試験 試験科目試験日時 場所出題範囲出題数 解答数 物理学 Ⅰ 8 月 26 日 ( 火 ) 9:30~11:30 6 号館 2 階各講義室 力学, 電磁気学 2 問出題 2 問解答 物理学 Ⅱ 8 月 26 日 ( 火 ) 13:00~16:00 6 号館 2 階各講義室 熱学 統計力学, 光学 電磁気学, 量子力学, 物性物理学 4 問出題 3 問解答 - 1 -

3 (I)MASTER S PROGRAM (1)Explanation Session of Examinations Date : June 14, 2014(Sat.) 13:00~ Place : Eng. Bldg.6 3F Seminar Room A, The University of Tokyo, Hongo Campus Note After the explanation session, you can visit the laboratories freely. Registration is not necessary. Attendance at the explanation session is not required for application for admission. (2)Application Sheet All applicants must submit Application Sheet M from this booklet with other required application documents for Graduate School of Engineering. All applicants must list 8 prospective supervisors in order of priority. The professors marked with or will not accept master s students for this admission period. (3)Examination Schedule a.foreign languages General Education Subjects Subjects Dates Note English (TOEFL-ITP) Mathematics August 25 (Mon.) 9:00~11:30 August 25 (Mon.) 13:00~15:30 The actual location of the examination for applicants will be posted on the bulletin board for Graduate School of Engineering and Department of Applied Physics at 10:00 a.m. on August 22 (Fri.). Applicants will be notified of the location of the TOEFL-ITP when examination admission cards are forwarded. Students who submit official TOEFL scores (TOEFL-PBT, TOEFL-iBT) at the time of application may use the scores in lieu of foreign-language (English) examinations. Note, however, that students who submit an official score will not be allowed to take the TOEFL-ITP. b.specialized Subjects 1)Written Examinations Subjects Dates and Location Scope Problems Physics I August 26 (Tues.) 9:30~11:30 Bldg.6, 2F, Room 61,63 Mechanics, Electromagnetism Answer the 2 problems given. Physics II August 26 (Tues.) 13:00~16:00 Bldg.6, 2F, Room 61,63 Thermodynamics Statistical Mechanics, Optics Electromagnetism, Quantum Mechanics, Condensed Matter Physics Answer 3 problems out of the 4 problems given

4 2) 口述試験ガイダンス 日時 場所備考 8 月 26 日 ( 火 ) 16:15~ 6 号館 2 階 63 号講義室 受験者全員に対して口述試験に関するガイダンスを行う 3) 口述試験 試験日時 場所 8 月 29 日 ( 金 ) 9:00~18:00 頃 6 号館 3 階セミナー室 スケジュール表を口述試験ガイダンスの際に配布する 口述試験に関する注意事項 1. 口述形式で学力試験を行う 2. 受験者は現在行っている卒業研究又はそれに準じたもの ( それらを行っていないものについては, 大学院入学後研究したい分野とその内容 ) について 7 分程度発表する準備をしておくこと 3. 各受験者は A4 用紙 ( 片面 )4 枚以内の発表用資料 ( 会場設置の書画カメラでスクリーンに映写するため 見やすいように文字の大きさ等に留意すること カラー印刷可 ) を用意すること その他 ( メモ, 参考書等 ) の持ち込みは禁止する 4. 評価項目は以下の通り 発表内容の理解度 関連する基礎的な物理学の知識の修得度 発表表現能力 5. 補足の為に黒板も使用できる (4) 選抜方法 入学者の選抜は, 筆記試験及び口述試験の成績により行う (5) 注意事項 a. 受験票送付時に通知する 平成 27(2015) 年度東京大学大学院工学系研究科入学試験受験者心得 を必ず熟読のこと b. 一般教育科目の過去の試験問題は工学系研究科ホームページ ( で PDF ファイルをダウンロードできる c. 専門科目の過去の試験問題は, 当専攻ホームページ ( で PDF ファイルをダウンロードできる d.toefl に関する詳細は 平成 27(2015) 年度東京大学大学院工学系研究科大学院入学試験外国語 ( 英語 ) 試験に関するお知らせ を参照のこと e. 外国人受験者に対しては, 筆記試験の際に和文に加えて英文の問題冊子も配付する - 3 -

5 2)Explanation Session of Oral Examination Dates and Location August 26 (Tues.) 16:15~ Bldg.6, 2F, Room 63 Note A detailed explanation of the oral examination will be given during this session. 3)Oral Examination Dates and Location Notes on the Oral Examination August 29 (Fri.) 9:00~18:00 Bldg.6, 3F, Seminar room The timetable will be announced at the explanation session of the oral examination. 1. The purpose of this oral examination is to evaluate the applicant's scholastic ability. 2. Each applicant will give a presentation on their graduate study (if you are not doing graduate study, you will give a presentation on your future research plan) for about 7 minutes. 3. Please bring presentation materials (A4 size, one-side printing, less than 4 sheets). In order to make the materials projected on the screen clearly, you should pay attention to font sizes in your materials. Color printing is allowed. You are not allowed to bring any additional items into the examination room (memos, books of reference, etc.). 4. The evaluation criteria are as follows. Understanding of the contents of your own presentation. Proficiency in fundamental knowledge in relevant area of physics. Presentation skill. 5. You can use a blackboard to supplement your presentation. (4)Selection Methods Admission decisions will be made comprehensively based on the results of the written examinations and oral examination. (5)Notes a.please carefully read the Notice for Examination Master s / Doctoral Program, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo- that will be forwarded with the examination admission card. b.entrance Examinations in the past for General Education Subjects can be downloaded from the following link : c.entrance Examinations in the past for Specialized Subjects can be downloaded from the following link : d.for further details on procedures for TOEFL, please refer to the Notice Regarding Foreign-language (English) Examinations in 2015 Graduate School of Engineering, The University of Tokyo Entrance Examinations. e.for foreign applicants, written examination booklets will be given both in Japanese and English

6 (Ⅱ) 博士後期課程 (1) 志望者は 平成 27(2015) 年度東京大学大学院工学系研究科博士後期課程学生募集要項 を参照するとともに, 願書提出前に必ず志望教員に連絡をとること (2) 志望カード 志望教員名及び志望分野に関する希望等を, 本案内書とじ込みの志望カード ( 博士後期 課程用 ) に記入して出願書類と一緒に提出のこと (3) 第 1 次試験 試験日時 場所試験科目出題範囲 備考 8 月 25 日 ( 月 ) 9:00~11:30 試験場所は受験票送付時に通知する 8 月 26 日 ( 火 ) 13:00~16:00 6 号館 2 階 63 号講義室 英語 (TOEFL-ITP) 専門学術科目 Ⅰ 本学の大学院修士課程を修了した者又は修了見込みの者については, この試験を行わない 出願時に TOEFL(TOEFL-iBT, TOEFL-PBT) 公式スコアーを提出できる場合, そのスコアーを外国語 ( 英語 ) 試験に替えることもできる ただし, 公式スコアーを提出した場合は, 英語 (TOEFL-ITP) を受験することはできない 出題数 解答数 :4 問出題 3 問解答出題範囲 : 熱学 統計力学, 光学 電磁気学, 量子力学, 物性物理学 本専攻修士課程を修了した者又は修了見込みの者については, この試験を行わない 8 月 27 日 ( 水 ) 9:00~12:00 6 号館 2 階 64 号講義室 専門学術科目 Ⅱ 志望教員の専門分野より出題する 8 月 28 日 ( 木 ) 15:00~18:00 頃 6 号館 3 階セミナー室 スケジュール表を 8 月 27 日に配布する 口述試験 発表時間 8 分, 質疑応答 7 分 発表内容 : 最近の研究内容及び博士後期課程に入 進学後の研究抱負 使用できる機器等 : 液晶プロジェクター ( ノート PC は各自持参のこと ), 黒板 - 5 -

7 (Ⅱ)Doctoral Program (1)All applicants must refer to the Guidelines for Applicants for the 2015 Doctoral Program, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo and make sure to contact your prospective supervisor before submitting your application. (2)Application Sheet All applicants must submit Application Sheet D from this booklet with other required application documents for Graduate School of Engineering. (3)Primary Examinations Dates and Location Subjects Scope Notes August 25 (Mon.) 9:00~11:30 Applicants will be notified of the location of the examination when examination admission cards are forwarded. English (examination based on TOEFL-ITP) This examination shall be omitted for persons who have completed or are expected to complete a University of Tokyo Master's degree program. Students who submit official TOEFL scores (TOEFL-PBT, TOEFL-iBT) at the time of application may use the scores in lieu of foreign-language (English) examinations. Note, however, that students who submit an official score will not be allowed to take the TOEFL-ITP. Answer 3 problems out of the 4 problems given. August 26 (Tues.) 13:00~16:00 Bldg.6, 2F, Room 63 August 27 (Wed.) 9:00~12:00 Bldg.6, 2F, Room 64 August 28 (Thurs.) 15:00~18:00 Bldg.6, 3F, Seminar room A detailed schedule will be given on August 27. Specialized SubjectⅠ Specialized SubjectⅡ Oral Examination Scope:Thermodynamics Statistical Mechanics, Optics Electromagnetism, Quantum Mechanics, Condensed Matter Physics This examination shall be omitted for persons who have completed or are expected to complete the Master's Program for Department of Applied Physics. Problems are on the prospective supervisor's field. Presentation: 8 minutes Q&A session: 7 minutes The applicant will give a presentation on their achievements in recent research and their doctoral research plan. The oral examination room is equipped with an LCD projector and a blackboard. (Please bring your notebook computer.) - 6 -

8 (4) 第 2 次試験 2 月上旬に実施する 期日 場所等の詳細は, 第 1 次試験合格者に追って通知する なお, 10 月入学希望者に対しては, 第 1 次試験の口述試験の際にあわせて第 2 次試験を実施する ( 詳細は出願受付後に通知する ) (5) 注意事項 a. 受験票送付時に通知する 平成 27(2015) 年度東京大学大学院工学系研究科入学試験受験者心得 を必ず熟読のこと b. 過去の試験問題の入手方法については, 本案内書表紙記載の問い合わせ先に問い合わせること c.toefl に関する詳細は 平成 27(2015) 年度東京大学大学院工学系研究科大学院入学試験外国語 ( 英語 ) 試験に関するお知らせ を参照のこと d. 平成 27(2015) 年度東京大学大学院工学系研究科博士後期課程学生募集要項 に記載されている出願日程 B(2 月入試 ) については, 当専攻は実施しない e. 外国人受験者に対しては, 筆記試験 専門学術科目 Ⅰ の際に和文に加えて英文の問題冊子も配付する - 7 -

9 (4)Secondary Examination A secondary examination will be held in early February. Date, location, and details of the examination will be sent to persons who have passed the primary examination. For applicants who wish to enroll in the Doctoral program in October 2014, the secondary examination will be held in conjunction with the oral examination of the primary examinations. (Details will be notified to each applicant after the application period.) (5)Notes a.please carefully read the Notice for Examination Master s / Doctoral Program, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo- that will be forwarded with examination admission card. b.for information of past examinations, contact the department office. c.for further details on procedures for TOEFL, please refer to the Notice Regarding Foreign-language (English) Examinations in 2015 Graduate School of Engineering, The University of Tokyo Entrance Examinations. d.we will not accept applications for Application Schedule B (February admission) specified in the Guidelines for Applicants to the 2015 Doctoral Program Graduate School of Engineering, The University of Tokyo. e.for foreign applicants, the examination booklet of Specialized SubjectⅠwill be given in both Japanese and English

10 物理工学専攻各教員研究室紹介 印の教員は本年度は大学院学生を受け入れない 印の教員は博士後期課程学生のみ受け入れる 新領域 は新領域創成科学研究科所属 ( 工学系研究科兼坦 ) 教員をあらわす 新領域創成科学研究科は別途独自の入試を行うので, 志望教員リストに新領域の教員を入れる場合は物理工学専攻事務室に問い合わせること 物理工学 ( 物性理論 計算物理 ) 教授今田正俊物性理論 量子多体問題の理論 強相関量子系の理論と応用 銅酸化物などの遷移金属酸化物 有機伝導体などの強相関電子系 人工微細構造やナノスケール系などを対象に 量子多体現象を追究する 高温超伝導や磁性 金属絶縁体転移などの量子相転移の機構を明らかにし 量子臨界現象の理論を研究する 量子スピン液体 トポロジカル絶縁体などの新たな量子相の物理を解明する また強い非平衡状態に置かれた多体系が従う基本法則の解明と 強励起現象や輸送現象の解明を進める 一方 新奇概念を現実物質の中に実現し 新現象を発見 予測し 新物質を設計するために 第一原理計算手法と強相関模型研究を融合し そのための量子シミュレーション法などの手法開発も行なう 教授押山淳 / 特任講師岩田潤一物性理論 計算物質科学 ナノサイエンス 量子論の第一原理に立脚した計算科学および理論物理の手法により 実際の物質を舞台とする様々な現象に内在する微視的なからくりを明らかにし 得られた知見をもとにして 新しい性質 機能を有する新物質 新構造の予測を目指す 今日のテクノロジーを支える半導体等の材料 未来を支えるナノ材料 さらには蛋白質 核酸に代表されるバイオ物質をターゲットとし 現象の解明 予測を行う 電子の多体効果 原子構造と電子状態の相関 電子とイオンのダイナミクス が豊かな諸現象を生み出しており それらの解明のための計算科学の手法開発も重要な研究テーマである 教授永長直人強相関電子系の物性理論及び素子設計 一粒子描像を越えた多体効果を 場の量子論や計算機実験により調べる 具体的には 高温超伝導体やマンガン酸化物 量子スピン系 量子ホール系 トポロジカル絶縁体の理論と マルチフェロイックスやスピントロニクスの基礎物理とその応用を集中的に研究している また 以上で得られた知見を基に スピンやマヨラナフェルミオンを用いた量子情報処理の物理過程についての研究にも取り組んでいる 准教授伊藤伸泰世の中の森羅万象を できる限り正確に記述し予測する客観的な枠組 ( モデル ) をつくることが理論物理学の目標である この目標に向かって あるときは実験事実に導かれ あるときは思考実験 ブレインストーミングを試み空想を膨らませ またあるときは博物学の密林に分け入って多様な現象の採集を試み とさまざまなアプローチを試みている 特に たくさんの要素からなる現象を コンピュータを駆使して解析 研究している コンピュータのおかげで モデルの可能性が格段に広がった 微分方程式に代表されるような解析的なものだけでなく 代数的 離散的 ゲーム論的なモデルも自在に使えるようになっている 物質の相転移 流れといった一見して物理的なものから 生物生態 社会 経済 その他の現象が対象である この広がりも コンピュータのおかげで統一的な研究対象となっている このような研究を通して現実世界 ( リアリティ ) へ迫るとともに リアリティとは何かを追求している

11 Introduction of Research Groups The professors marked with will not accept graduate students for this admission period. The professors marked with will accept only doctoral students for this admission period. The professors marked with FS also belong to Graduate School of Frontier Sciences. Graduate School of Frontier Sciences hosts their entrance examination separately. If you would like to choose one of those professors as a prospective supervisor, please contact the office of Department of Applied Physics. Applied Physics (Condensed Matter Theory, Computational Physics) Professor Masatoshi IMADA Condensed matter theory: We study quantum many-body phenomena in strongly correlated quantum systems including transition metal oxides such as copper-oxide high Tc superconductors, organic conductors, and nanoscale artificial structures. We clarify mechanisms of high temperature superconductivity, magnetism and metal-insulator transitions, by which we establish theory of quantum critical phenomena and quantum phase transitions. Novel quantum phases including quantum spin liquids, and topological insulators are also studied. We explore basic laws that many-body phenomena far from equilibrium follow and apply them to strongly excited states and transport phenomena. To realize novel concepts in the real world, we combine first-principle methods with model studies for strongly correlated systems, for which we develop quantum simulation methods. Professor Atsushi OSHIYAMA/Project Lecturer Jun-ichi IWATA All materials are composed of nuclei and electrons, which interact with each other. Forces that govern this microscopic world are described by quantum mechanics. Oshiyama group at The Department of Applied Physics, The University of Tokyo strives to elucidate the mechanisms of phenomena that occur in materials using techniques of theoretical physics and computational science. We are revealing the underlying mechanisms of phenomena in nature based on the principles of physics and applying this knowledge to predict new phenomena. In particular, we aim to unravel various mysteries in nanomaterials and biomaterials and to achieve breakthroughs in materials science and condensed matter physics. Additionally, we strive to design novel materials that possess innovative functions based on this knowledge at the atomic scale. Such investigations of materials design based on quantum theory can, in turn, expand the frontiers of theoretical physics and computational science, and eventually advance basic science. Professor Naoto NAGAOSA Theories of strongly correlated electronic systems and theoretical design of devices. We study the many-body effects beyond the single-particle picture in terms of the quantum field theoretical methods and numerical simulations on computers. Subjects of research include theories of high temperature superconductors, CMR manganites, quantum spin system, quantum Hall system, topological insulators /superconductors, multiferroics, and spintronics. Based on the knowledge from these studies, we will explore theoretical design of quantum information processes using spins and Majorana fermions. Associate Professor Nobuyasu ITO Originated from a molecular theory of thermodynamics, statistical physics has been extending its fields to various systems and phenomena which are comprised of many elements. In addition to thermal properties of materials, biological, ecological, economic, social systems are now studied actively by statistical physicists including this Ito's group. This group is challenging such problems theoretically using top-end highperformance computers

12 准教授求幸年量子多体系 特に強相関電子系が示す特異な物性に関する理論的研究 遷移金属化合物や希土類化合物 分子性固体など広範囲な物質系を対象に それらが示す種々の新奇な性質に注目した研究を行い 個々の物性の理解を得ると同時に強相関系としての新しい普遍的な性質を見出すことを目指す 物理現象の本質を捉えた理論モデルを構築し 計算機シミュレーションと解析的手法を相補的に組み合わせたアプローチを行なう 具体的な研究テーマとしては 電荷 スピン 軌道 格子歪みといった電子のもつ複合自由度の競合と協調 幾何学的フラストレーションや特異なトポロジーがもたらす新奇現象 強い揺らぎのもとで現れる多極子や多スピン相関といった高次の自由度 高次の相関 それらに伴う新奇な励起構造 ダイナミクス 表面 界面 乱れなどが絡んだナノスケールにおける新奇な現象 数値計算アルゴリズムの開発や改良など 講師岡隆史非平衡電子系の理論 電子系には超伝導 磁性 トポロジカル状態など多彩な相転移があり これらをレーザーなどの非平衡外場で誘起 制御する方法について研究する 具体的には光誘起トポロジカル転移やレーザー励起された超伝導体 強相関電子系 量子スピン系について 主に数値計算や場の理論的方法を用いて解析する 量子論に基づく非平衡相転移はここ数年急速に発展している統計力学の若い分野であり 若い学生が新しい現象を発見する可能性が十分にある 講師川口由紀物性理論 特に超伝導 超流動などの量子凝縮相に関する理論研究 真空中に磁場や光によりトラップされた原子気体は 原子間相互作用の強さをはじめとして様々な物質パラメーターを自在に変化させることができる究極の人工量子物質である 原子気体のボース アインシュタイン凝縮体およびフェルミ超流動の研究を通して 様々な物理系に共通する普遍的な法則を見出すことを目的としている 数値シミュレーションを用いた実験の定量的な解明から ホモトピー理論などの数理物理の手法を用いたトポロジカル励起の研究まで 様々な手法で系の物性解明に取り組んでいる 特任講師モハマドサイードバハラミー第一原理電子状態計算の方法により量子物質の特異な状態の理論的研究を行う 特にスピン軌道相互作用の強い系におけるトポロジカル現象 ヘテロ界面系における創発現象 低次元系 強相関系における熱起電力の創成と制御 超伝導現象などに興味を持っている 将来的には これらの系における 新しい物理現象の予言 電気的 磁気的機能に着目した物質設計を目指す 第一原理手法の適用可能性を広げるための新しい方法論開発にも興味を持っている * ホームページ作成中 物理工学 ( 先端物質創成 ) 教授岩佐義宏グラフェンなど原子層物質 異種物質界面とその電界効果によって 新たな物性 機能を有する量子物質相を創成する バルク新物質の合成から 原子層及びその多層膜の形成 さらにナノデバイス作製までを一貫して行い 以下のテーマを研究する (1) 電界誘起超伝導の探索とその物性解明 (2) スピンー軌道相互作用に基づく新機能とバレートロニクス (3)2 次元超薄膜の電子相転移制御

13 Associate Professor Yukitoshi MOTOME We study theoretically various properties of quantum many-body systems, in particular, strongly correlated electron systems. The aim of our research is to understand novel phenomena in a wide range of materials, such as transition metal compounds, rare-earth materials, and molecular solids, and at the same time, to explore new universal properties in the strongly correlated systems. For these purposes, we consider the models by capturing the essential physics of the target systems and investigate them by complementarily using numerical simulations and analytical calculations. The current research topics: competition and cooperation of charge, spin, and orbital degrees of freedom, novel phenomena emergent from geometrical frustration and topological nature of the systems, higher-order degrees of freedom and higher-order correlations under strong fluctuations and related excitations and dynamics, nanoscale physics at the surface, interface, and disorder, and development of numerical algorithms. Lecturer Takashi OKA Theory of nonequilibrium electron system. Electron systems show diverse and interesting phase transitions such as superconductivity, magnetism and topological phase transition. Our goal is to propose methods to control them through nonequlibrium external fields. The main research themes are Floquet topological phase transition, onequilibrium superconductivity, and control of quantum magnets, where we use numerical and quantum field theoretical methods. Quantum nonequilbrium physics is a new field with many possibilities and interesting questions for young students. Lecturer Yuki KAWAGUCHI We are theoretically working on the system of superconductors and superfluids. Cold-atomic systems, which are atomic clouds magnetically or optically trapped in vacuum, are ideal testing grounds for fundamental physics, since various parameters, such as interaction strengths, density, and geometry of the system, can be manipulated in experiments. We search novel physics in Bose-Einstein condensates and Fermionic superfluids of cold atoms, using numerical simulation and mathematics, such as homotopy and topology. Project Lecturer Mohammad Saeed BAHRAMY We focus on the study of exotic states of quantum matter by means of the first-principles methods of computational electronic-structure theory. We are particularly interested in studies of topological phenomena in strongly spin-orbit coupled systems, emergent phenomena at the interface of heterogeneous materials systems, thermopower generation and manipulation in low-dimensional systems, strongly correlated electron systems, and superconductivity. The primary goal of our research is to theoretically predict new physical phenomena in these systems and design materials with advanced electronic and magnetic functionalities. We are also interested in the development of new theoretical approaches and computational techniques to extend the reach and power of the available first-principles methods. Homepage is under construction and will be up soon. Applied Physics (Frontier Materials Science) Professor Yoshihiro IWASA Our group aims at creation of novel material and their functionalities based on beyond-graphene nanomaterials, heterogeneous interfaces and electric field effects. Our strategy is to perform all processes by ourselves from synthesis of bulk materials, atomic layer materials and their multilayers, to fabrication of their nanodevices. Main research topics are (1) Search for new superconductors by electric-field-effect, and their peculiar properties (2) Electric field control of spin-orbit interactions and valleytronics (3) Phase transitions in atomic layer 2 dimensional crystals

14 教授川﨑雅司 / 特任講師小塚裕介これまで世界を先導してきた緻密な酸化物薄膜作製技術を用い 新規量子物性の探索とそれを用いる機能性デバイスの構築を行っている 物質科学における薄膜界面技術の可能性を追求しながら 酸化物透明半導体や強相関酸化物の多様な表面 界面を形成し 低次元物理系を構築してきた そこでは電気 磁気 光物性の複雑な相関による無限の機能性が潜在している 教授十倉好紀 / 講師藤岡淳強相関電子系を対象とした固体電子物性および光物性の研究 および興味ある物質系の設計 開拓 (1) トポロジカル絶縁体が示す異常量子伝導現象 (2) トポロジカルスピンテクスチャーが作り出す非従来型電磁気応答の開拓 (3) 交差相関物性 特にマルチフェロイックスなどの巨大電気磁気効果物性 熱電相関物性 超巨大磁気抵抗効果など 准教授石渡晋太郎強相関電子系物質が示す多様性 意外性に満ちた物性に着目し 高温超伝導 熱電変換 スピントロニクスなどの省エネルギーにつながる新物質の開拓と それらの性能に関わる基本原理の確立を目指す 高圧合成や水熱合成などの特殊な環境を利用した物質開発に重点を置き さらに超高圧 強磁場といった極限環境下での物性測定を行うことで 未知の量子相 電子機能の発掘を精力的に進める 准教授千葉大地磁性を電気的に制御する手法の確立とその起源解明に関する研究 鉄やコバルト ニッケルなどの代表的な 3d 遷移金属強磁性体の特性は調べつくされていて 大半の方はもうこれ以上研究することはないのではないかと思っているだろう しかし これらの良く知られた磁石の特性を 自在に しかも電気的に操ることができれば スピントロニクスデバイスの動作手法にパラダイム転換を引き起こす可能性を秘めている これらを電気的 光学的 力学的手法を用いた研究手法を用いて実証し その起源についても研究を進める 講師伴野達也 プラズマと固体表面との相互作用を中心テーマとしている 希薄気体の放電で作られるプラズマの粒子数と これに接する電極を含む材料表面の原子数あるいは表面に吸着する分子数とは互いに影響し合う 特に (1) プラズマプロセスで材料表面をエッチングする または薄膜を形成する場合や (2) 核融合炉を目指す高温プラズマ炉壁材との燃料粒子の授受の素過程を含んでいる

15 Professor Masashi KAWASAKI/Project Lecturer Yusuke KOZUKA By pioneering world-class highly controllable oxide thin film growth techniques, we aim to reveal and harness rich quantum phenomena which are realized at the interfaces and surfaces of such material systems. Incorporating fundamental materials science, the fabrication of a variety of low-dimensional systems using transparent oxide semiconductors and strongly correlated oxides enables the investigation of complex correlation physics, where coexisting electrical, magnetic and optical phenomena result in limitless functionalities. Professor Yoshinori TOKURA/Lecturer Jun FUJIOKA Research on electronic and optical properties of strongly correlated electron systems and material design. (1) Unconventional quantum transport phenomena in topological insulator/semimetals. (2) Anomalous electromagnetic response produced by topological spin texture. (3) Cross-correlated material science; especially, gigantic magnetoelectric effect in multiferroics, thermoelectric properties and colossal magnetoresistance. Associate Professor Shintaro ISHIWATA Focusing on strongly correlated electron systems with a rich variety of novel physical properties, we are exploring new materials and new functions such as high-temperature superconductivity, thermoelectrics, and spintronics, and trying to establish the fundamental physics. Our goal is to discover novel quantum phases and useful electronic functions through synthesizing new materials and measuring the physical properties under extreme conditions such as high pressures of several GPa. Associate Professor Daichi CHIBA Electrical control of magnetism is our main topic. 3d-transition-metal ferromagnets (Fe, Co, and Ni) are very popular, thus, you may imagine that there is no longer any room for studying them. However, if you can electrically control their magnetic properties such as Curie temperature, magnetic anisotropy, or magnetooptical properties, as you like, there is a big chance to cause a paradigm change in spintronics devices. We demonstrate electrical control of magnetism and examine them using transport, optical, and mechanical methods. We also investigate the mechanism of the electric field effects, or strain induced change, on magnetism. Lecturer Tatsuya BANNO The theme of the laboratory consists of investigations of the interaction of plasma with material surfaces. Elementary processes of the interactions are induced from the measurements of the discharge plasma using conventional diagnostic tools and from the particle balance analysis of the number of particles (ions, electrons, neutrals) in the plasma and the number of particles on the surface of electrodes, substrates and walls

16 物理工学 ( 量子物性 ) 教授岡本博 新領域 電子間のクーロン相互作用がその電子状態を支配する強相関電子系や 電子の運動が一次元あるいは二次元に閉じ込められる低次元電子系は 通常の半導体材料では実現できない新奇なフォトニクス機能を発現する可能性を秘めている 本研究室では 様々な強相関電子系物質や低次元物質 ( 遷移金属酸化物 遷移金属錯体 有機分子性結晶 カーボンナノチューブ 等 ) に対し 紫外からテラヘルツ領域に及ぶ先端的な各種レーザー分光法を適用し 強い電子相関や電子構造の低次元性に起因する新しい光物性 光機能性の開拓とそのメカニズムの解明を行っている 具体的な研究内容は 以下のとおりである (1) 光誘起超高速絶縁体 金属転移の探索 (2) 光による超高速磁化制御 誘電性制御 構造制御の研究 (3) 巨大三次非線形光学応答と超高速光スイッチング機能の開拓 (4) 高時間分解能レーザー分光法の開発 (5) 時間 空間分解テラヘルツ分光法の開発これらのテーマについて 物質開発から超高速レーザー分光まで一貫した研究を行う 教授 ( 特定客員 ) 花栗哲郎電子多体系が示す 個々の電子の性質には決して還元できない 創発現象の背景にある電子状態を 走査型トンネル顕微鏡を用いた分光イメージングの手法によって研究している 現在は 銅酸化物および鉄系高温超伝導体 トポロジカル絶縁体 強相関 Ru 酸化物を主な研究対象に 物質機能と電子状態の関係を調べている他 極低温 強磁場における新奇電子状態の探索を行っている また 走査型トンネル顕微鏡技術の高度化 高機能化に関する研究も行っている 研究は主に 理化学研究所創発物性科学研究センター ( 埼玉県和光市 ) にて行う 准教授石坂香子光を用いた物質科学 主に光電子分光という手法を用いて 物質の電子構造や新しい電子機能 / 物性のメカニズムを解明している 現在対象としているのは 強相関電子系やスピントロニクス材料 エキゾチック超伝導体 分子性有機導体 固体表面や薄膜界面などのナノ構造に現れる異常な電子状態 など さらにこれらの物質の示す光応答や光機能なども視野に入れて研究を行う 准教授為ヶ井強高温超伝導体および新奇超伝導体の超伝導特性の研究 磁束量子の相転移 観察 制御といった基礎研究から超伝導線の作製 電磁特性の解析といった応用につながる研究まで 超伝導体を舞台に幅広く研究を行う また 超伝導体への粒子線照射効果も集中的に研究している 研究手法として 輸送 熱 磁気特性の測定の他 ミクロ磁気プローブである微小ホール素子 磁気光学イメージング法を用いる 対象として 鉄系超伝導体 銅酸化物高温超伝導体 MgB 2 等のホウ化物 他様々な超伝導体を扱う また 3 次元ナノ構造超伝導体や超伝導体 / 強磁性体複合体の電磁特性の研究も行う 特任准教授高橋陽太郎レーザー分光を用いた強相関電子系の超高速ダイナミクスや新規光学応答を テラヘルツから可視領域にわたる実験手法を駆使して研究する 現在のテーマは (1) 交差相関物質系でのスピン波に現れる動的電気 磁気結合を介した電気磁気光学応答の探索 (2) 電子相関が強い金属中の伝導電子の動的応答 等である 大学院生の指導は十倉研究室と協力して行う

17 Applied Physics (Quantum Condensed-matter Physics) Professor Hiroshi OKAMOTO FS In correlated electron systems as well as low-dimensional electron systems, there are unique possibilities for the emergence of new optical functionalities, which would be beyond the properties of conventional semiconductors. In our laboratory, we employ a variety of ultrafast laser spectroscopies covering a range from the visible region to the terahertz region on transition metal oxides, organic molecular materials, polymers, and nanotubes. By those laser spectroscopies, we explore new optical functionalities originating from strong electron correlations and/or low dimensionalities, and aim to clarify mechanisms of observed phenomena and design new materials. (1) Explorations of ultrafast photoinduced insulator-metal transition phenomena (2) Realizations of ultrafast controls of magnetisms, dielectrics, and structures by lights and terahertz waves (3) Explorations of gigantic third-order nonlinear optical responses and designs of ultrafast switching devices (4) Developments of laser spectroscopy systems with high time-resolutions (5) Developments of spatial- and time-resolved terahertz spectroscopy systems Guest Professor Tetsuo HANAGURI Using spectroscopic-imaging scanning tunneling microscopy, we study emergent phenomena in electronic many-body systems which can never be resolved into the properties of single electron. The current topics include superconductivity in cuprates and iron-based compounds, topological quantum phenomena, and electronic states of strongly-correlated Ru oxides. We are also aiming at searching for novel electronic states which may appear at very-low temperatures and at high magnetic fields, and are developing new scanning-tunneling-microscopy techniques. Researches will be done at RIKEN Center for Emergent Matter Science (Wako, Saitama). Associate Professor Kyoko ISHIZAKA We investigate the electronic structures and physical properties of novel materials by mainly using the photoemission spectroscopy. The materials of interest are novel superconductors, strongly correlated electron systems, spintronic materials, molecular conductors, nanoscale structures on surface / interface, and so on. We will also focus on the observation of electronic dynamics and processes of various photoinduced phenomena. Associate Professor Tsuyoshi TAMEGAI We study a broad range of tops in superconductivity including high temperature superconductors and novel superconductors. Our research covers not only the basic science of superconductors such as phase transitions of quantized vortices and their observations/control but also fabrication of superconducting wires and analyses of their electromagnetic properties, which lead to the application of superconductors. We also study the effect of particle irradiations in superconductors. For these studies, we utilize transport, thermal, and magnetic measurements as well as local magnetic measurements using micro-hall probes and magneto-optical imaging. The target materials covers, iron-based superconductors, cuprate superconductors, MgB 2, and other borides. We also study electromagnetic responses of three-dimensional superconductors and superconductor/ferromagnet hybrid systems. Project Associate Professor Yotaro TAKAHASHI Our research interests involve the novel optical responses and their ultrafast dynamics in the strongly correlated electron system. Current researches are devoted to (1) dynamical magnetoelectric effect of spin wave excitations through the cross-coupling of electric properties and magnetism in a matter, and (2) conduction electron dynamics of strongly correlated metals. The education is provided in collaboration with Tokura laboratory

18 特任講師山崎裕一放射光や中性子などの量子ビームを用いて強相関電子系に現れる特徴的な電子状態や磁性の秩序構造を解明する研究を行っている 最近は マルチフェロイック物質の外場制御に伴う磁気 強誘電秩序の変化や 磁性体が示すスキルミオン結晶と呼ばれる特殊な磁気構造の観測 薄膜試料に現れる特殊な電子状態秩序の解明などを行っている 大学院生の指導は十倉研究室と協力して行う 物理工学 ( 光科学 量子情報 量子計測 ) 教授香取秀俊量子エレクトロニクス 特にレーザー冷却法による極低温原子気体の生成 その量子計測への応用に関する実験的研究を行う 特に (1) 超高精度原子時計 光格子時計 の開発を精力的に行っている この光格子時計の高精度比較を行うと (2) 物理定数の恒常性の研究や (3) 重力によって歪んだ時空間を観測する相対論的測地学が可能になる この一方 量子コンピューティングや可搬型の光格子時計への応用を視野に入れた (4) 原子波光学素子の集積化 原子チップの開発を進める 教授小芦雅斗量子情報 量子光学 量子力学に従う物理系は 我々が日常目にする世界とは違う奇妙な振る舞いを示すが その特異性をうまく利用すると 高いセキュリティを持つ光通信や 高速な計算などの応用の道が拓けてくる 逆に 情報科学の緻密なロジックをもとに量子力学を見つめなおすと 我々の世界を支配する自然法則の 複雑だが時に美しい定量的な構造が見えてくる 当研究室では 光と物質との相互作用を通じて量子力学的な性質を引き出す応用の可能性を見据えつつ 同時に自然の根源的な構造に迫る 教授樽茶清悟正確に制御された低次元の電子系で出現する現象を量子力学に基づいて解き明かし 応用する 具体的には ナノスケールの半導体 超伝導体などの光学的電気的応答の測定を通して 以下のような研究を行っている : (1) スピン固体量子計算 (2) 光子から電子への量子転写 (3) 量子ドットを介した超伝導電流とスピン相関 (4) 人工原子 分子 量子細線の電子相関とコヒーレンス (5) ナノ構造の量子電子光学 教授古澤明量子光学的手法を用いて 量子情報物理の実験的研究を行う 特に 量子テレポーテーションおよびそれに関連した実験が主なテーマである これらから 量子情報物理および量子力学基礎 ( 量子相関 観測問題など ) に関する探求を行う また 量子情報通信 量子情報処理 ( 量子コンピューター ) など 応用を視野に入れた研究も行う 特任教授三尾典克光干渉計による計測を中心にした計測技術の開発とその基礎物理実験への応用 特に (1) 超高感度干渉計の光学系の設計と開発 (2) 高性能光学素子の開発と評価 (3) 高出力高安定レーザー光源の開発 (4) 計測時に生じる揺らぎの研究 (5) 重力波検出器の技術開発 などが重点の研究テーマである

19 Project Lecturer Yuichi YAMASAKI We study the electronic and magnetic ordering structure in strongly correlated electron systems by using synchrotron x-ray and neutron beams. Our recent research interests include the investigation of the magnetoelectric effect in multiferroic materials, the observation of the magnetic skyrmion lattice, the investigation of the novel electronic order emerging in thin films, and so on. The education is provided in collaboration with Tokura laboratory. Applied Physics (Photon Science, Quantum Information, Quantum Instrumentation) Professor Hidetoshi KATORI We experimentally investigate Quantum Electronics, in particular, Quantum Metrology using ultracold atoms created by a laser cooling technique. Current research topics are (1) development of ultraprecise optical lattice clocks, investigation of (2) relativistic geodesy and (3) temporal variation of fundamental constants using optical lattice clocks, (4) integration of atom optics onto atom chips as platforms for future quantum computations and transportable optical clocks. Professor Masato KOASHI Quantum information/ Quantum optics. Physical systems obeying quantum mechanics behave quite differently from what we observe in daily life. Such peculiar properties can be exploited to realize applications in information processing such as optical communication with ultimate security and very fast computation. Conversely, if we scrutinize the quantum mechanics through the approaches in information science based on its operationally-defined rigid paradigms, a new level of insight is obtained on the complex but beautiful quantitative structure of the rules governing our world. In our lab, we probe various possibilities of extracting quantum properties through tweaking light-matter interactions toward such applications, and also aim at closing in on the fundamental structures of the laws of nature. Professor Seigo TARUCHA We fabricate precisely controlled low-dimensional electronic systems to explore the quantum mechanical features and explore their device applications. To be more precise we measure the optical and electrical properties of nanoscale semiconductors and superconductors with special interests in the following topics: (1) Spin-based solid state quantum computing (2) Photon to spin quantum projection (3) Supercurrent and spin correlations in quantum dots (4) Electron correlation and coherence in artificial atoms/molecules and quantum wires, and (5) Quantum electron optics in nanostructures. Professor Akira FURUSAWA We experimentally study quantum information physics by utilizing quantum optics. In particular, we are interested in quantum teleportation and its related experiments. Through these researches, we investigate quantum information physics and fundamental quantum mechanics, such as quantum correlations and observation problems. Furthermore, we explore applications in quantum communication and quantum computation. Project Professor Norikatsu MIO Development of precision measurement techniques based on laser interferometory and related basic science researches as follows: (1) Design and development of high sensitive laser interferonetrs, (2) Development and evaluation of high performance optical elements, (3) Development of high power and high stability lasers, (4) Researches on the fluctuations and fundamental limitation at precision measurements (5) Development of techniques for gravitational wave detectors

20 准教授井上慎冷却原子 冷却分子の実験を通して基礎物理を探求することを目的とした研究を行っている 電磁ポテンシャル中に隔離された原子気体を極低温まで冷却し その密度 温度 電子スピンや核スピンといった内部状態 そして原子間の相互作用の符合や大きさを厳密に制御することにより 新しい物質相を探索することや 物理量の精密測定をすることができる 具体的には以下のような研究を行っている (1) 異なる原子種のボースアインシュタイン凝縮体 (BEC) の相互作用の制御 (2) 光格子に閉じ込められた混合原子気体の振る舞い (3) 冷却分子の生成手法の開発 (4) 冷却分子を用いた陽子電子質量比の時間変化の測定 物理工学 ( 分子性物質 ソフトマター バイオ ) 教授雨宮慶幸 新領域 シンクロトロン放射光を利用する新しい X 線計測技術 測定方法の開発を行い さらにその応用分野を開拓する また シンクロトロン放射光を用いて 物質のナノスケールの動的構造を研究する (1) 時間分割小角 X 線散乱法及びマイクロビーム小角 X 線散乱法による物質の時空間階層構造の研究 (2)X 線光子相関法の開発とソフトマターの動的構造揺らぎへの応用研究 (3) シンクロトロン放射光用の高性能 X 線検出器 X 線光学素子の開発と性能評価 教授鹿野田一司分子性物質をはじめとする低次元強相関電子系の実験研究 特に 電子相関によって引き起こされる金属 - 絶縁体転移 ( モット転移と電荷秩序転移 ) フラストレートしたスピン系の量子相 有効質量ゼロのディラック電子系の強磁場電子状態 超伝導発現機構と磁束量子系のダイナミクス 単一分子種伝導体と π 電子 -d 電子混成系にける多軌道効果 中性 - イオン性転移が絡む誘電現象等の問題に取り組む NMR や磁化 電気伝導度等の測定を実験手段として 物性物理学の根本問題に迫ると共に 電子の新しい集合形態の開拓とその物理的体系化を目指している 教授長谷川達生有機半導体 強誘電体 ナノメタル等の電子機能性材料をエレクトロニクスに応用するための基礎研究 分光学的手法等を用いた高性能電子デバイスの界面電子状態 キャリア輸送の微視的な解明 印刷技術等の応用による革新的なデバイス製造プロセス技術の開発 及び 高機能性とプロセス適合性を併せもつ新規機能性材料の開発を行う 現在の具体的な研究テーマとして (1) 有機トランジスタにおける高効率キャリア輸送の研究 (2) 金属ナノインクのレオロジーにもとづく革新印刷技術の開発 (3) 分子自己組織化を用いた超薄膜デバイス技術の開発がある

21 Associate Professor Shin INOUYE Our goal is to explore new physics by performing experiments on ultracold atoms and molecules. By confining ultracold atoms in an electromagnetic potential and controlling its density, temperature, internal states (e.g. electronic and nuclear spins), and the amplitude of interaction between atoms, one can investigate new phase of matter, or perform precision measurements. Current topics are as follows: (1) Interaction between Bose-Einstein Condensates of different atomic species (2) A mixture of quantum degenerate gases confined in an optical lattice potential (3) Development of new scheme for producing ultracold molecules (4) Measurement of time variation of proton-electron mass ratio using ultracold molecules Applied Physics (Molecular Materials, Soft Matter, Biophysics) Professor Yoshiyuki AMEMIYA FS With the advent of synchrotron radiation (SR), brilliant X-rays became available as a probe to observe the detailed structure and its dynamics of materials. In order to make the best use of the brilliant SR, the development of new methods relating to X-ray scattering, X-ray spectroscopy, and X-ray imaging is highly required as well as the development of new instrumentation such as X-ray detectors and X-ray optics. Amemiya lab. is aiming to develop new methods and instrumentations for use with brilliant SR and to explore new application fields to study nano-structure and its dynamics of materials. In particular, we are tackling the structure analysis of nonecrystalline materials such as soft-materials (polymers, rubbers, liquids), which require brilliant and coherent X- ray beam. The methods, which we are mainly using, are more or less related to SAXS (Small-Angle X-ray Scattering). Students will have frequent opportunities to go to SPring-8 in Hyogo prefecture and Photon Factory in Tsukuba to carry out their experiments. In addition, Amemiya s lab is making vital collaborations with several industrial companies, which have led to successful productions by the companies. Professor Kazushi KANODA We have been conducting experimental studies on correlated electrons in low-dimensional systems such as molecular materials. More specifically, the following subjects are among our interests; (1) correlation-induced metal-insulator transition such as Mott transition and charge ordering; (2) quantum phases in geometrically frustrated spin systems; (3) massless Dirac electrons in bulk organic materials and their exotic properties under strong magnetic fields; (4) mechanism of superconductivity emergent in the vicinity of correlation-induced insulating phases and dynamics of vortices; (5) multi-orbital effects in π-d hybridized systems and exploration of novel electronic phases; (6) novel dielectric/ferroelectric/magnetic/conductive phenomena due to strong charge-spin-lattice coupling in neutral-to-ionic transition systems. We have been tackling these subjects by means of NMR, transport and magnetic measurements. We aim to explore frontiers in condensed matter science by solving outstanding and fundamental problems and finding novel phases and phenomena and then systemize the diversity physically. Professor Tatsuo HASEGAWA Fundamental research on advanced electronic functional materials such as organic semiconductors, ferroelectrics, and nanometals for application into electronics. We study interfacial electronic states and microscopic carrier transport in high performance electronic devices by means of a variety of spectroscopic techniques, develop innovative device manufacturing process based on such as printing technologies, and develop new materials that present both high functionality and high process applicability. Specific current research subjects include; 1) Study on highly efficient carrier transport in organic transistors, 2) Development of innovative printing process based on its distinct rheological nature, 3) Development of ultrathin film device technology through molecular self organization

22 准教授富重道雄生物物理学研究 ナノメートルサイズの分子機械であるタンパク質の作動機構 - 特にエネルギー変換を利用して秩序を作り上げる仕組み - を物理化学法則に基づいて解明することを目指す 実験手法としては (1) タンパク質一分子の動きや構造変化を観察する さらには力を加えて操作する (2) 遺伝子工学を用いてタンパク質のデザインや機能を人工的に改変するなどを用いて研究を進める 先端科学技術研究センター 教授中村泰信 / 准教授宇佐見康二量子力学の原理をあらわに活かした新しい情報処理 通信 精密計測などへの応用を目指す量子情報科学に関する研究を行う 特にナノスケールの電子 光デバイスにおける量子状態の制御 計測に関する物理および工学を探究する (1) 超伝導量子回路における量子ビットとマイクロ波光子の相互作用の制御と観測に関する研究 (2) 異なる量子系の間のコヒーレントなインターフェースとなるスピン系やメカニクス系等のハイブリッド量子システムの研究 (3) 共振器冷却を基にした固体の新しい冷却技術の開発 総合研究機構 准教授加藤雄一郎電子と光子の相互作用や量子状態を単一粒子レベルで制御し利用する量子オプトエレクトロニクスの研究 主として単一のカーボンナノチューブを用いたナノデバイスにおける物理現象を探る 単一光子源 電界効果を利用した新奇発光デバイス フォトニック結晶微小光共振器との融合 トランジスター構造による光物性の電界制御など 素子設計 半導体微細加工 ナノチューブ合成 顕微分光などを行う 物性研究所 教授辛埴 新領域 真空紫外 軟 X 線レーザーを用いて 固体の電子状態について研究を行っている 特に (1) 極超高分解能の光電子分光による超伝導体 低次元物質 新物質等の電子状態の研究 (2) フェムト秒時間分解光電子分光による光励起状態の研究 (3) 超高分解能顕微光電子分光によるナノメートル領域の電子状態の研究 教授高橋敏男 新領域 固体表面や界面に現れる新奇な構造やナノ構造について 特異な原子配列や相転移, 外部刺激によって生じる構造変化を 放射光 X 線 電子線 中性子線による回折散乱や走査型トンネル顕微鏡を用いて調べています また 表面界面構造の新しい評価法の開発も行っています 例えば 回折散乱における 位相問題 に関連づけて 測定した回折強度データからモデルフリーに原子配列を決定する方法を研究しています さらに X 線自由電子レーザーの開発とともに今後の発展が期待される X 線領域における非線形光学などの新しい光学分野の開拓も目指しています

23 Associate Professor Michio TOMISHIGE Biophysical research on the motor protein which are known to be the nanometer-sized molecular machinery. Especially we are interested in the mechanism of the energy transduction to produce mechanical works and would like to understand the mechanism on the basis of physical/chemical theories. The experimental approach of our lab includes (1) observations of the movements and structural changes of single molecule proteins and single molecule manipulations, (2) engineering of the design and function of proteins using genetic engineering. Research Center for Advanced Science and Technology Professor Yasunobu NAKAMURA/Associate Professor Koji USAMI Quantum information science targets explicit applications of the principles of quantum mechanics in information processing, communication, precise measurement, etc. We are investigating novel technique for quantum-state control and measurement in electrical and optical devices, from both physics and engineering aspects. The research topics include (1) quantum-state control and measurement in superconducting circuits, and (2) hybrid quantum systems coherently interfacing heterogeneous quantum systems mediated by spin or mechanical system, and (3) new cooling techniques for solid-state systems based on optical or microwave cavity cooling. Institute of Engineering Innovation Associate Professor Yuichiro KATO Our group's primary interest is in the development and engineering of quantum optoelectronic devices that would enable quantum information technologies, as well as understanding the underlying physics in the operation of such devices. We exploit state-of-the-art semiconductor processing technology to fabricate nanoscale devices and perform experiments that combine optical and electrical techniques. Currently, we focus on devices that utilize individual single-walled carbon nanotubes. Examples of projects include novel nanotube light emitting devices, integration of nanotube emitters with photonic crystal nanocavities, and electrical control over optical properties of nanotubes using transistor structures. Institute for Solid State Physics Professor Shik SHIN FS We are investigating the electronic structures of materials by integrating soft-x-ray lasers into photoemission spectroscopy. Current interest is to elucidate (1) the electronic structures of superconductors, low-dimensional/novel materials using ultra-high resolution photoemission spectroscopy, (2) photo-induced phenomena in the femtoseconds using time-resolved photoemission spectroscopy, and (3) nano-scale electronic structures using ultra-high resolution photoelectron microscope. Professor Toshio TAKAHASHI FS Fundamental studies on X-ray, neutron, and electron diffraction, in particular intended for the development of new methods to solve the structure of surfaces, interfaces, and nano structures by using interference phenomena. Aiming to solve the phase problem in surface X-ray diffraction, we have developed new methods, such as a direct imaging of interface atoms from measured X-ray diffraction intensities, a characterization of meso-scopic range strain field utilizing multiple X-ray diffraction phenomenon, and X-ray fluorescence holography. These methods are applied for such as surface quasi-one dimensional metal, metal silicides, organic films. (1) Studies on surfaces, interfaces and nano-structures by diffraction/scattering (2) Development of new methods to study the surfaces and interfaces (3) Optical phenomena such as nonlinear optics in X-ray wavelength region (4) X-ray diffraction physics, X-ray and neutron optics, and X-ray interferometry

24 教授嶽山正二郎 1000 テスラ級の世界最高の超磁場発生装置を用いて 超強磁場という量子極限的な物理環境下で発現する物性物理の探索を行っている 1) カーボンチューブ グラフェンの磁気光学的手法による電子状態の解明 2) フラストレートやヘリカル磁性体での強磁場で発現する磁気秩序の解明 3) 高温超伝導体の超強磁場での電子秩序の研究様々な波長のレーザーを用いた精密光学計測 磁気光学効果の応用 電気 磁気測定法など極限環境物性測定法の開発も行っている 教授吉澤英樹 新領域 中性子散乱という研究手法を用いて 遷移金属酸化物 超伝導物質のスピン揺らぎの研究を行っている 最近の研究テーマは 遷移金属酸化物のモット転移において現れる電荷秩序 軌道秩序やスピン秩序を中性子散乱を用いて直接決定すること およびスピン波スペクトルを測定することによりモット転移におけるスピン揺らぎと輸送現象の異常との関連を明らかにすることである また ホウ炭化物超伝導体における巨大コーン異常 超伝導相におけるフォノンの共鳴状態 磁性と超伝導の共存状態 ( 自己誘起磁束格子 ) の研究も行っている 准教授長田俊人低次元電子系 ナノ構造電子系が示す新しい電子物性の探索 解明と制御 特に量子伝導における電子軌道 磁束 空間構造の整合性やトポロジーに絡んだ量子効果 幾何効果 多体効果に興味がある グラフェン ( 超薄膜グラファイト ) 半導体等を微細加工したデバイス構造や 有機伝導体等の低次元物質を対象に 試料作製プロセス 低温強磁場下での電気的 磁気的測定 理論解析を行う (1) グラフェンの特異な量子伝導と量子物性 (2) 有機伝導体におけるディラック電子系の磁場中量子伝導 (3) 低次元導体の角度依存磁気伝導と層間コヒーレンス (4) 電場下ブロッホ電子系の電子軌道運動の量子カオスなどが最近の主なテーマである 准教授小林洋平最先端レーザーの研究開発とその応用 超短パルスから単色まで非常に広い時間 周波数ダイナミックレンジを操作し 新しい分光法を開拓してゆく 光位相が精密に制御された極短パルスレーザーによる高次の非線形光学効果を駆使した光科学をベースとする 例えば 高次高調波発生や多光子イオン化などの高強度物理と超精密分光との融合領域を研究している また 周波数標準に応用される光周波数コム 原子 分子の精密分光などの開拓を通じ 新しいツールで物理を探る VUV 光周波数コムを用いた原子の超精密分光 長尺共振器による高輝度 XUV コヒーレント光源開発とそれを用いた分光 超小型モード同期レーザーによる天文分光 コヒーレント光電子分光法の開拓など広い分野の応用を探索している 准教授長谷川幸雄原子サイズの空間分解能を有するプローブ顕微鏡を用い 物質表面を舞台に繰り広げられるナノサイエンス 極低温 磁場下で動作する走査トンネル顕微鏡 (STM) を主たる研究手段とし 物質の局所的な原子構造 電子状態 スピン構造および磁化特性 電気伝導特性を原子サイズ ナノスケールでの実空間観察を通して評価し 従来のマクロな測定とは異なる視点での新奇な物性の解明 探索に挑む 具体的には (1) 原子 分子マニピュレーションによる低次元量子スピン系の構築と評価 (2) スピンが見える顕微鏡 ; スピン偏極 STM による重い電子系超伝導体の反強磁性秩序との共存関係の解明 (3) 超低温 (< 50mK) 強磁場 (>14 T) で動作する STM の開発と FFLO 超伝導の実空間観察への挑戦 (4) ナノサイズ超伝導体中の超伝導特性や量子化磁束の挙動の観察 (5) 超伝導体と強磁性体 グラフェン トポロジカル絶縁体等との近接効果による特異な物性の探索

25 Professor Shojiro TAKEYAMA We are inquiring into emergent solid-state physics induced by an extreme quantum limit of ultra-high magnetic fields realized by using the 1000 Tesla class ultra-high magnetic field generation facilities. 1) investigation of the electronic states in carbon nanotubes or graphene by means of magneto-optical methods 2) study of high magnetic field magnetic ordered states in frustrated or helical magnetic material 3) survey of the electronic states of high temperature superconducting materials in ultra-high magnetic fields We are on going to explore the methods of a laser spectroscopy, magneto-optical effects, and galvano-magnetic effects applicable to an ultimate limit of physical conditions. Professor Hideki YOSHIZAWA FS Yoshizawa laboratory studies spin fluctuations in transition-metal oxides and superconductors using neutron scattering technique. Recent activities are focused on direct observation of charge/orbital ordering and spin ordering and their relation to transport, optical, and superconducting propeties. Another topics is to elucidate the behavior of spin fluctuations near the Mott transition or a quantum critical point in f-electron based exotic superconductors. The gigantic Kohn anomary in borocarbide intermetallic superconductors and magnetic flux line lattice in exotic superconductors are also studied. Associate Professor Toshihito OSADA In order to explore, clarify, and control novel electronic properties of low-dimensional and/or nano-structural electron systems, we perform the transport experiments on graphene, semiconductor microstructures, and lowdimensional organic conductors under low temperatures and high magnetic fields. We are interested in quantum effects, geometric effects, or many-body effects resulting from the commensurability or topology of the systems. Recent subjects are the followings: (1) Quantum transport of Dirac fermion system in graphene and zerogap organic conductors (2) interlayer coherence and angle-dependent magnetotransport in layered conductors (3) quantum transport of chiral surface state in multilayer quantum Hall systems (4) chaos and electron transport in Bloch electron systems under magnetic and electronic fields. Associate Professor Yohei KOBAYASHI We are developing state-of-the-art lasers from femtosecond lasers to ultra-narrow linewidth lasers. An optical frequency comb is studied for optical clocks or new spectroscopic method such as dual-comb spectroscopy. The high-power Yb-fiber laser is applied for high-repetition-rate high-harmonic generation, which corresponds to a VUV frequency comb. A comb tooth can be used as a cw laser in VUV, it was then applied for a precision measurement of atoms. High-power XUV coherent light source is also developed for a photoelectron spectroscopy. We are also interested in a very high repetition-rate mode-locked lasers that would be applied for precision spectroscopy of atoms or molecules. Associate Professor Yukio HASEGAWA Nano-scale science on the surface of various materials using atomically-resolved probe microscopy. Using a low-temperature high-magnetic-field scanning tunneling microscopy (STM) as a main tool, we investigate various atomic- and nano-scale phenomena, such as local atomic structure, electronic states, spin and magnetic properties, electrical conductance etc., and explore new and unique properties that cannot be accessible with conventional macroscopic characterization techniques. Examples of recent researches include (1) construction of low-dimensional quantum spin system by atom/molecular manipulation and its characterization by STM (2) investigation on co-existence of superconductivity and anti-ferromagnetic order in heavy-fermion materials using spin-polarized STM. (3) development of an STM working under extremely-low temperature (<50 mk) and high magnetic field (>14 T) and real-space observation of FFLO superconducting states using the setup. (4) superconducting properties and vortices in nano-size superconductors (5) exploration of unique properties induced by the superconducting proximity effect on ferromagnetic materials, graphene, and topological insulators