➤ 分科会受賞者一覧

分科会にてご用意致しました各賞の受賞者と発表タイトルの一覧です。 受賞された皆様、おめでとうございます！
第57回物性若手夏の学校においても参加者の皆様のチャレンジをお待ちしています！

·♦◊各会場最優秀賞◊♦·

志村 恭通　（東京大学物性研究所）
『Pr(Cu,Ga)12.85の異常Pr核比熱』

伊藤 創祐　（東京大学大学院理学系研究科）
『フィードバック制御で達成される低温と制御に用いた情報量の関係式』

秋山 綱紀　（東京工業大学大学院理工学研究科）
『Gross-Pitaevskii方程式の数値計算シミュレーション　I　』

赤城 裕　（東京大学大学院工学系研究科）
『フラストレート近藤格子系におけるカイラリティ秩序と異常ホール効果』

薄井 智靖　（大阪大学大学院基礎工学研究科）
『円偏光軟X線共鳴回折でみる結晶カイラリティ』

坂東 将光　（近畿大学大学院総合理工学研究科）
『エラー耐性を持つ量子制御とその実現方法』

遠藤 晋平　（東京大学大学院理学系研究科）
『BCS理論は質量差が大きな引力Fermi系を正しく記述するか？』

➤ 分科会とは？

分科会は3〜4分野5〜6会場に分かれて各分野の最先端で活躍する若手招待講演者（発表30分+質問10分）と発表希望者（発表15分+質問5分）による口頭発表を行う企画です。

話し手にとって

物性若手夏の学校の分科会を一言で表すならば敷居の低い口頭発表会です。
簡単に学会発表との比較をしてみると…

分科会発表学会発表
研究成果の十分出ていない人も歓迎学会発表に足る成果があることが前提
自分の好きなように発表できる発表内容は指導教官と打ち合わせを重ねる
おおざっぱな分野分けなので専門外の聴衆が大半最先端でしのぎを削る研究者が聴衆

といった感じになります。どうでしょう？口頭発表と言っても学会とはかなり違うことが分かりますよね。
これらの特徴を発表者側から見ると…

といったメリットがあると言えます。もちろん質疑や休憩時間に学会と同じように研究そのもののに有意義な議論が行われることもあります。研究成果の有る無しや学年を問わずこんなに有意義な分科会なら発表しない手はないですよね！？もちろん発表慣れした博士課程の方も歓迎です。少し肩の力を緩めて思う存分自分の研究のおもしろさを語って下さい！

聞き手にとって

隣の研究室の、学部時代の友人の研究内容をちゃんと理解してますか？―すでに肌で感じている方も多いかもしれませんが、現代の研究の現場というのは非常に専門化が進んでいます。例えば日本物理学会の物性分野は現在12領域（物理教育を除く）に分けられ、発表の際はさらに細かい100を越える分野に分けられます（数えてみてビックリしました！）。それに比べると物性若手夏の学校の分科会はとても大雑把な分け方です。
しかし、物性若手夏の学校の分科会ではこの大雑把さのおかげで若干関わりはあるものの普段聞くことの無い研究に触れることができます。ポスターセッション同様、専門外の研究から得られる自分の研究への意外なフィードバックもさることながら、やはり物理の面白さや懐の広さや多様性を認識するよい機会になるでしょう。

また、分科会招待講演では今をときめく若手研究者の方々に最新の研究成果をお話ししていただきます。エキサイティングな研究の話を聞けると同時に質疑応答や休憩・食事・懇談会を通じて学会とは全く異なる距離感でお話できるチャンスでもあります。

➤ 分科会の詳細

日時8/4（木）15:30〜19:00
発表時間招待講演発表30+質疑10分、一般参加者15+5分
場所ホテル内各会場  詳細は当日に配布します。
形式ファイルタイプは問わず発表スライドを作成して下さい。PCは持参願います。
発表申込物性若手夏の学校参加登録時に受付
概要〆切6/22（水）  テンプレートは こちらを参照。
夏の学校当日にポスターセッションの概要とまとめて参加者に配布します。

·♦◊ 招待講演者一覧 ◊♦·
氏名(敬称略、五十音順)所属講義タイトル
井口敏東北大 ベリー位相による異常ホール効果
−Nd2Mo2O7を例に−
楠瀬博明愛媛大理 連続時間量子モンテカルロ法で探る
近藤格子の物理
佐々木聡阪大 実験で捉える輸送現象
〜超固体中の質量輸送・電子のスピン輸送〜
平原徹東大理 非磁性体表面の磁性現象
枡富龍一東大理 半導体表面に形成される２次元電子系
吉岡孝高東大理 励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮の
実験的研究

➤ 招待講演内容

ベリー位相による異常ホール効果 −Nd2Mo2O7を例に−

井口敏　先生　(東北大学　金属材料研究所　材料物性研究部低温電子物性学研究部門　准教授)

ホール効果とは、導体にｚ方向に外部磁場をかけ、ｘ方向に電流を流したとき、ｙ方向に電場が生じるという現象である。非磁性金属ではキャリアがローレンツ力によって軌道を曲げられ、正常ホール効果が観測される。強磁性金属では、正常ホール効果に加え、自発磁化に伴いスピン−軌道相互作用による異常ホール効果が観測される。
さらにNd2Mo2O7やPr2Ir2O7などではスピンカイラリティーに由来する異常ホール効果が観測され、ごく最近では、常磁性体やスキルミオン格子における非自明なスピン構造に由来するトポロジカルホール効果というものも議論され始めている。
このような異常ホール効果のメカニズムについては、近年、ベリー位相理論によって運動量空間から実空間的な描像まで統一的な理解が進んできた。ベリー位相とは系のハミルトニアンが断熱的に変化したときに電子波動関数にかかる非自明な位相因子であり、異常ホール効果に関して簡単に言えば、電子系へ働く仮想的な磁場と見なすことができる。
スピン−軌道相互作用やスピンカイラリティーによって生じたベリー位相を電子バンド構造に非摂動的に取り入れることで、摂動論的な理論では扱いが困難だった特異的な現象、例えば波数空間における磁気単極子なども正確に扱うことができるようになってきた。
本講演ではこのような、ベリー位相、スピンカイラリティーによる異常ホール効果について、モリブデン酸化物の例に即して、できるだけ分かりやすく解説する。

世話人石川による紹介文

物性科学の分野で近年"フラストレーション"が注目をあつめています。典型的な例を挙げると、三角形を基本とした格子上に反強磁性相互作用する電子スピンを配置すると、反平行になれない"欲求不満"なスピンが必ずできてしまい、このとき通常の磁気秩序状態が実現できません。すると、通常とは異なった新奇な秩序(複数スピンのベクトル積で表されるカイラリティの秩序化など)が実現する可能性があります。
このような通常の磁気秩序とは異なるカイラリティ秩序の実験的研究は重要な研究の一つであり、そのひとつの方法としてカイラリティ由来の異常ホール効果という新奇な伝導現象の観測が挙げられます。
本講演では井口先生にNd2Mo2O7を例にとって、スピンカイラリティに起因する異常ホール効果について、基礎的なことがらを踏まえつつ最近の研究内容について紹介していただきます。

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連続時間量子モンテカルロ法で探る近藤格子の物理

楠瀬博明　先生　(愛媛大学　理工学研究科数理物質科学専攻　准教授)

強相関電子系の代表模型である近藤格子は、動き回る電子と局在した電子が磁気的に相互作用する状況を記述する模型である。動き回る電子は波としての性格が強く、一方、局在した電子は粒子的な性格を帯びている。これらが相互作用し一体となって運動するとき、どのような現象が現れるか、が近藤格子の物理の醍醐味であるが、正確に解くことは多体問題ゆえに難しい。
最近、多体摂動論に基づくモンテカルロ法の効率的なアルゴリズムが提出され、動的平均場理論と組み合わせて多大な成果を収めている。我々はこのアルゴリズムを近藤格子の場合に拡張し、長年の問題である近藤模型におけるラッティンジャー定理に関して、数値的に明快な解答を与えた[1]。
講演では、連続時間量子モンテカルロ法(CT-QMC)の概観と上記ラッティンジャー定理に関する研究を主に紹介したい。時間が許せば、その他の話題やCT-QMCの展望についても触れたい。
J. Otsuki, HK, Y. Kuramoto: Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 017202

世話人長谷川による紹介文

物性物理を学ぶみなさんなら「強相関電子系」という言葉を１度は耳にしたことがあるのではないでしょうか？
強相関電子系において、場の理論的手法による多体摂動論が、代表的な手法であり、大きな助けとなります。この方法に基づいたモンテカルロ法の効率的なアルゴリズムが提出され,動的平均場理論と組み合わせて多大な成果を収められています。
楠瀬先生は、このアルゴリズムを近藤格子の場合に拡張し、近藤模型におけるラッティンジャー定理に関して、数値的に明快な解答を与えることに成功しました。
講演では、このラッティンジャー定理についてと連続量子モンテカルロ(CT-QMC)の概観についてお話して頂きます。

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実験で捉える輸送現象〜超固体中の質量輸送・電子のスピン輸送〜

佐々木聡　先生　(大阪大学 産業科学研究所 量子機能材料研究分野　助教)

原子や電子の輸送現象によって知らされる物質の性質は数知れず、その観測が物性理解の強力な実験手段となっている。本講演では輸送現象の実験例として、１）量子固体ヘリウム４の超固体性と、２）最近話題のトポロジカル絶縁体の表面に存在するスピン偏極したディラック電子によるスピン流を取り上げる。

１）超固体とは、固体でありながらその質量の一部が超流動体のように流れることが出来る量子固体である。この固体でありながら液体のようでもあるという矛盾は、１９６９年に既に理論的可能性として議論されていた。一方、その実験的発見は２００４年になってやっと、固体ヘリウム４においてなされた。それ以来、その新奇な量子状態の起源を説明するため実験・理論とも多くの研究がされたが、その物理的解釈は初期に考えられていたものよりももっと複雑であるようだ。講演では、質量輸送を可視化するために行った実験をメインに、超固体に関するこれまでの研究を概観する。

２）トポロジカル絶縁体とは、バルクはバンドギャップ絶縁体だがその表面に特殊な金属状態を持つ一風変わった絶縁体である。最近の実験研究で、その表面に存在するディラック電子はスピン偏極し、スピンに対して運動方向がロックされていることがわかった。このことは、電圧が印加されるとその表面にのみスピン偏極した電流（スピン流）が生じることを意味するが、応用の観点からこれを電気的輸送現象として検証する必要がある。講演では、スピン流観測のためのトポロジカル絶縁体のデバイス研究について紹介する。

世話人石井による紹介文

超固体とは、固体でありながらその質量の一部が超流動体のように摩擦なく流れることが出来る、量子的な振る舞いをする固体です。超固体現象は、ヘリウム4において2004年に実験的に観察され、その後、現在に至るまで様々な実験が行われ、非常な盛り上がりを見せている現象です。
対して、トポロジカル絶縁体とは、バルクはバンドギャップ絶縁体だがその表面に特殊な金属状態を持つ一風変わった絶縁体です。近年発見され、物質の新しい状態として、非常に注目されています。
佐々木先生には、この、一見全く異なる「超固体」と「トポロジカル絶縁体」という２つの現象を、「輸送現象」という一つの軸を通して、実験的見地からお話していただきます。

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非磁性体表面の磁性現象

平原徹　先生　(東京大学大学院　理学系研究科物理学専攻　助教)

非磁性物質であっても表面や界面では強いスピン軌道相互作用と反転対称性の破れによって系のバンド構造が大きくスピン偏極することがあり、Rashba効果と呼ばれる。これらの物質は従来のように磁場や磁石ではなく、電場や電流でスピンの制御が可能なので新たなスピントロニクス材料として注目を浴びて研究が行われている。さらに磁性体中では専ら電流とスピンが両方流れるスピン偏極電流が生じるが、非磁性体中では電流の流れを伴わない純粋なスピンの流れ「スピン流」が生成できる。このため電流を流しにくい絶縁体の中でもスピン流による伝導が起きるのでエネルギー散逸の極めて少ないキャリア輸送が可能であるとされている。
最近表面系では従来研究されてきた半導体界面系よりも一、二桁大きなRashba分裂した表面状態を持つものが多数見つかった。そのバンド構造は高分解能の角度及びスピン分解の光電子分光測定により詳細に調べられ、第一原理計算と合わせて非常によく調べられている。しかしそのような表面状態の輸送特性の研究例は少なく、特にスピンが絡んだ輸送現象の報告例はほぼ皆無である。本講演ではビスマス及びその関連化合物であるトポロジカル絶縁体Bi2Se3、Bi2Te3超薄膜の伝導測定に関して紹介し、表面状態の電荷・スピン輸送に関して議論したい

世話人菅藤による紹介文

物質が磁性体でなくても、その表面や界面において強いスピン軌道相互作用と反転対称性の破れによってRashba効果と呼ばれるスピン偏極が起こることが知られています。これらの物質では、従来のような磁場や磁石ではなく、電場や電流でスピンの制御が可能でありスピントロニクス材料として注目を集めています。さらに、電流の流れを伴わない純粋なスピンの流れである「スピン流」を生成することが出来るため、電流を流しにくい絶縁体の中であってもスピン流によってエネルギー散逸の極めて少ないキャリア輸送が可能であるとされています。
本講演では、平原先生が行われてきたビスマス及びその関連化合物であるトポロジカル絶縁体Bi2Se3、Bi2Te3超薄膜の、特に伝導測定実験について紹介して頂き、表面状態の電荷・スピン輸送についてお話しして頂く予定です。

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半導体表面に形成される２次元電子系

枡富龍一先生(東京大学大学院理学系研究科物理学専攻助教)

GaAs/AlGaAsなどの半導体界面に形成される２次元系では、整数・分数量子ホール効果など物性物理において重要な現象が観測されてきました。一方、我々は半導体“表面”に形成される２次元系に興味を持ち研究を行っています。この系では２次元電子がむき出しになっているため、表面に種々の原子を吸着させられるという、新しい自由度を持っています。

例えば、InAsやInSb表面に単原子層程度の銀を吸着させた場合、吸着物質がドナーとなって２次元電子を誘起していることがわかっています。さらに、吸着物質は散乱体となり２次元電子の移動度の決定に重要な役割を果たしています。また、InAs表面に単原子層以下の鉄を吸着させた場合、電気抵抗測定において明瞭なヒステリシスが観測されました。このことは鉄の局在スピンと２次元電子スピンとの間に磁気的相互作用があることを示しています。さらに、緩和時間や残留磁気抵抗の詳細な測定から、吸着された鉄原子層はスピングラス状態にあることが示唆されています。

本講演では表面２次元系の話に加え、強相関２次元電子系おけるサイクロトロン共鳴やテラヘルツを用いた最新の研究についても紹介する予定です。

世話人石本による紹介文

２次元電子系を形成する代表例として、半導体ヘテロ接合界面が知られています。量子ホール状態は極低温における磁場中の２次元電子系で実現されますが、その発展の歴史は、２次元電子系の不純物を減らすことと密接に関連しており、系をクリーンにするにつれて、整数量子ホール効果が発見され、次いで分数量子ホール効果が観測されるようになりました。
このように系に何か物質が存在することと量子論的な効果が出現することとの間には深い関係があるわけですが、量子ホール効果の発展は、どこまで不純物を減らせるかという「引き算」の発想に基づいたものであったと言えます。一方で、「引き算」ではなく「足し算」の発想、すなわち「２次元電子系に何か特定の物質を意図的に付け足す」ことを考えると、そこでは何か新奇な量子現象が出現するのではないかという興味が湧いてきます。
枡富先生は、このように２次元電子系にある特定の物質を付加した試料を作成することで、どのような新奇な量子現象が現れるかを研究されています。本講演でこのような「足し算」の発想に着目して２次元電子系の面白さを知って頂くことで、今後皆様が２次元電子系を考える際の道標になればと思います。

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励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮の実験的研究

吉岡孝高　先生　(東京大学大学院　理学系物理学専攻物理学科　助教)

固体中の電子と正孔は、クーロン引力に起因して、水素原子と非常に類似した束縛状態「励起子」を形成することが知られています。電子と正孔はフェルミ・ディラック統計に従うことから、これらのペアである励起子はボーズ・アインシュタイン統計に従うことが予想されます。半導体においては、試料に照射する光強度を上げることで励起子の密度を自在に調節することが可能であり、また液体ヘリウムを用いて試料を冷却することで励起子の温度を下げることも容易です。このため、前述の量子統計性が顕著に表れる高密度かつ低温の状態を実験的に実現することができ、ボーズ粒子の量子統計性の帰結として最も特徴的な現象である、ボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)を実現しうる舞台として、50年程前から注目されてきました。
しかし励起子は原子のように実在する粒子ではなく、本質的に、多体電子系である固体中に形成される素励起です。それゆえBECが形成されるか否かは全く自明ではありません。本講演ではこのような側面や、励起子BECを実現すべく進められた代表的な実験的研究の紹介を交えながら、私達が取り組んでいる精緻なレーザー分光を応用した最近の実験を紹介します。特に亜酸化銅と呼ばれる半導体において、高密度の励起子を結晶内にトラップし、1ケルビン以下の極低温に励起子を冷却することで、はじめてBEC転移をとらえたと考えられる最近の結果を紹介します。

世話人足立による紹介文

皆さん、”励起子”ってご存知ですか？　励起子は物質中で電子とホールが水素原子のように束縛している一種の”準粒子”です。
励起子はその密度によって状態が変わります。例えば密度が低ければばらばらな状態で、密度が高ければ凝縮し液滴のような状態になります。しかし、もっと密度が高くなれば”ボーズ・アインシュタイン凝縮（BEC）”を起こすことが50年ほど前から予想されてきました。
吉岡先生はこのBECをバルクで実現する系として亜酸化銅を中心に長年研究されています。電子とホールは時間がたつと消滅してしまうため、励起子には寿命があります。亜酸化銅はバルクの中では寿命が長く、BECを観測するには非常に有利な点の一つとなります。
物質中での励起子BEC実現が何を意味するのかといった観点から、励起子を観測を試みてきた実験などの紹介とともに最近実現されたと考えられる亜酸化銅での励起子BECの紹介を光物性に興味のあるすべての夏の学校生にわかりやすく説明いたします。物性を凝縮したような内容ですので、皆さん、是非参加して聞いてください!!

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© Condensed Matter Physics Summer School "Bussei Wakate" 1956-2011
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