▌ 分科会

■ 分科会受賞者一覧←NEW

分科会で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！次回夏の学校においても皆様のチャレンジをお待ちしています！

最優秀賞（A会場）

A-5　小間 洋和さん　（大阪大学大学院 理学研究科）

『Ising 逆問題における効率的推定』

最優秀賞（B会場）

B-4　松元 叡一さん　（東京大学大学院 総合文化研究科）

『人工ニューラルネットワークの物理的視点からの研究』

最優秀賞（C会場）

C-6　中川 裕也さん　（東京大学大学院 理学系研究科）

『s 波超伝導体の電場誘起ヒッグスモード:time-dependent Bogoliubov-de Gennes 方程式による解析』

最優秀賞（D会場）

D-6　菱谷 大輔さん　（奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科）

『液体シリコン材料と炭酸ガスレーザー加熱を用いたSiO2 薄膜形成②』

最優秀賞（E会場）

E-5　平岡 友基さん　（京都大学大学院 理学研究科）

『テラヘルツ領域におけるラゲールガウスビームの生成と位相分布の直接測定』

最優秀賞（F会場）

F-4　児玉 俊之さん　（奈良先端大学院大学 物質創成科学研究科）

『強磁性カイラルメタ分子の作製とスピン波共鳴』

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10分+質問5分）による口頭発表を行う企画です。
学会や研究会などの口頭発表と同じ形式ですので、例えば物理学会の発表練習の場として大いに活用できると思います。PSと同様、こちらも各会場の一位の発表者にささやかな賞品を進呈する予定です！！（※注意！）スタッフが適切でないと判断した場合は、賞を出さない可能性があります。

○話し手にとって

物性若手夏の学校の分科会は、学会や研究会などと比べてかなり敷居の低い口頭発表です。どのくらい敷居が低いのか、簡単に比較をしてみましょう。

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

どうでしょうか？　同じ口頭発表でも学会とはずいぶん違い、あまり緊張せずに発表できると思います。

口頭発表は、短い時間の中でいかに要点をコンパクトに伝えられるかが重要になります。まだ発表経験の少ない人にとって、分科会で発表することは貴重な経験になるでしょう。学会発表へ向けた練習の場として役立つはずです。
もちろん分科会ではPSよりも多くの人に聞いてもらえるため、質疑応答や休憩時間などでより有意義な議論をすることができます。発表慣れしている方も、自分の研究内容をアピールする場としてぜひ利用してください！また、学部生やM１でまだ研究のテーマが決まっていない方も、自分が読んで関心を持った論文などのレビューを発表して頂いても構いません。

○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ています。

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。ぜひ発表している人にいろいろ質問をして、物性物理の面白さを肌で感じてください！

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	8/14（水）15:30～19:00
発表時間	招待講演発表30分＋質疑10分、一般参加者10分＋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	7/1（月）  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、参加者に概要集を配布します。 また電子版概要集の配布も予定しております。
留意点	夏学終了後に受賞者の名前と発表タイトルをウェブページに載せる予定です。 伏せたい方はご連絡ください。

---

■ 招待講演講師一覧（敬称略、五十音順）

講師	所属	講義タイトル
河合信之輔	北海道大学　電子科学研究所	凝縮相の動的現象の本質を記述する少数の自由度
小塚裕介	東京大学大学院　工学系研究科	酸化物低次元系における量子物性
竹内祥人	東京大学大学院　工学系研究科	スピン軌道相互作用が起こす電子スピンの伝導現象
出口和彦	名古屋大学大学院　理学研究科	準結晶で見つけた量子臨界現象
松波雅治	分子科学研究所　極端紫外光研究施設	価数揺動プローブとしての光電子分光
森貴司	東京大学大学院　理学系研究科	長距離相互作用系の統計熱力学

■ 講義内容
● 凝縮相の動的現象の本質を記述する少数の自由度

河合信之輔　先生（北海道大学　電子科学研究所　特任助教）

凝縮相の動的現象には、膨大な数の原子が関わっている。 例えば生体高分子では一つの分子だけで10³～10⁴個の原子から成っており、それをさらに溶媒分子が取り囲んでいる。 計算技術の発展により、より大規模な系で精度の良いシミュレーションが可能になってきているが、計算や実験の結果を解釈し物理的理解を得たいと考えたとき、多数の原子一つ一つの動きを全て我々の頭の中に把握していなければならないのだろうか？ 研究対象とする現象にとって真に大事な部分だけを取り出して記述できれば、現象を理解する上で大幅に見通しが良くなると期待されるが、そのような部分系を客観的に正しく抽出するにはどうすればよいだろうか？
大規模系の運動方程式を興味ある少数の変数に射影し、低次元の見通し良い解析を可能にする手法として、一般化ランジュバン方程式という記述方法が知られている。 任意の系がこの形に書けることは既に一般的な証明が存在するが、本研究ではシミュレーションや実験から得られた時系列から、系の時間変化を与える一般化ランジュバン方程式を導出する手法を展開する。 得られた方程式は系として選んだ変数と周囲の環境自由度との相互作用の情報を含んでおり、その形を用いて実効的な環境自由度を抽出する事が可能である。 講演では、例として、生体分子Met-enkephalinの水中での構造転移を解析した結果を紹介し、溶質75原子と溶媒から成る系が、14個の変数によって本質的に記述できることを示す。

● 世話人田宮による紹介文

ランジュバン方程式は、数値シミュレーションに欠かせないツールの一つです。 ソフトマターや生物物理、近年では非平衡統計力学でも頻繁に扱われ、今や物性夏学でもランジュバン系の研究は一つの共通トピックといっていいでしょう。
しかしほとんどの場合は、単にノイズを発生させるための道具として使われるに留まっています。 分子運動の視点に立ち返って、もっと立体的に方程式を眺めることはできないでしょうか?
河合先生は、分子科学の立場からランジュバン系を研究されています。 今回の講演でお話ししていただく研究では、分子動力学シミュレーションの時系列データからランジュバン方程式を“抽出”して、着目分子の運動を解析されています。 分子運動の効果が方程式にどう現れているのかを基に、溶媒を含めた系全体の本質を抜き出すのです。
得体の知れないランダムネス発生装置として扱ってきたランジュバン方程式を、今までにない角度から見直す機会となればと思います。 皆様のご参加お待ちしております。

● 酸化物低次元系における量子物性

小塚裕介　先生（東京大学大学院　工学系研究科　助教）

酸化物の電気伝導性は古くから認識されているものの、電子機能材料として脚光を浴び始めたのは、銅酸化物で高温超伝導体が発見された30年ほど前からである。
その後、高温超伝導以外にも、伝導特性、磁性、誘電特性、光学特性、熱電特性およびそれらの複合的物性など様々な性質が注目され、従来の半導体や金属では実現できないデバイス応用や基礎物性探索が行われてきた。
このような背景に基づき、本講演では薄膜作製技術の向上と、それにより観測可能となった量子物性を中心に話す。 従来半導体の物理において物性を議論する際、その母体材料はバンドギャップや有効質量などのパラメータ化により一般的に記述されるが、酸化物においては元素の選択と価数および結晶構造を明確に認識し、その複合的要因に基づいて物性を理解する必要がある。
その一例として、酸化亜鉛における二次元電子系を紹介する。酸化亜鉛は強いイオン性により大きな有効質量を持ち、強い電子相関を示す。 我々はこの物質を用い清浄な二次元界面を作製することに努め、最大移動度800,000 cm²/Vsを達成した。 その結果、見えてきた高移動度系における相関現象ついて議論する。また、以上の実例を通し、酸化物薄膜研究の面白さと難しさ、またその広がりについて話す。

● 世話人侯による紹介文

バルク結晶とは異なる金属酸化物ヘテロ界面が示す特異な電子物性はますます注目を集め、近年、「酸化物エレクトロニクス」とよばれる分野は拡大の一途をたどっております。 金属酸化物の中でも、酸化亜鉛は新たな発光材料、新規デバイスとして期待され大変よく研究されてきました。
今回ご講演いただく小塚裕介先生は現在、酸化亜鉛における二次元電子系について研究されており、まさに研究現場の最前線で活躍しておられる若手科学者の一人でいらっしゃいます。 ご講演の中では、酸化亜鉛を例に、低次元系の量子物性に関してお話していただく予定でございます。みなさんの積極的なご参加をお待ちしております。

● スピン軌道相互作用が起こす電子スピンの伝導現象

竹内祥人　先生（東京大学大学院　工学系研究科　ポスドク）

従来エレクトロニクスで行われてきた電荷の制御に加え、スピンについての制御をも目的としたスピントロニクスは、現在世界中で盛んに行われている研究のひとつである。 省エネルギーかつより高速で微細なデバイスの実現という工学的な期待が大きい一方、これらの技術の根幹となるスピンの輸送特性や電気的な磁化の制御をはじめとした、古典電磁気学では説明できない量子力学の効果が本質的な役目を果たす現象は、スピンに依存する電磁気学という基礎物理としての興味も大きい。
このスピントロニクス現象を説明する上で不可欠な物理量はスピン流である。 スピンの流れであるスピン流は、磁化の運動を直接制御することを可能にし、またスピン軌道相互作用を介すことでスピン流と電流は互いに変換されるという特徴を持っている。 スピン軌道相互作用はスピン流の生成や制御において重要な役割を担っており、この存在が起こすスピンの緩和のためにスピン流は保存しないという問題は、今も解決には至っていない。
本講演では、スピン軌道相互作用下で起こるスピンに依存した電子の電気的磁気的な伝導現象を理論的な立場から明らかにしていく。 ここで用いる非平衡グリーン関数による解析的な計算は、その過程は大変であるものの、最終的に自然現象のシンプルかつ美しい表式を与えてくれる心強い手法である。 本講演でスピントロニクスの面白さや、解析計算の有用性が少しでも伝われば幸いである。

● 世話人小澤による紹介文

2012年、標語的に「Maxwell方程式を破った」として一般のメディアにも取り上げられた研究があったことは、記憶に新しい方も多いと思います。 その研究の第一人者である竹内先生は、Maxwell方程式で禁止されたモノポール（磁気単極子）が、固体中で実効的に存在できることを示しました。
この研究はスピントロニクスという分野に属します。 スピントロニクスは、電子の電荷の自由度を利用する（エレクトロニクス）に留まらず、電荷とスピンの複合的な自由度を取り扱う次世代の技術として期待されています。 イメージとしては、磁石の中を伝導電子が流れる系を解析する分野です。 量子効果・相対論効果・非平衡という基本的な要素が絡んだ複雑な考察が必要です。 この複雑さの中、非平衡Green関数を利用した緻密な計算からまるで手品のように実効的なモノポールを発見したこの研究は、この分野の面白さを表した典型的な例と言えます。
一見、応用を見据えた分野が、一転して基礎理論の観点からも面白い帰結をもたらす最先端の物理をご覧に来て下さい。

● 準結晶で見つけた量子臨界現象

出口和彦　先生（名古屋大学大学院　理学研究科　助教）

D. Shechtman（2011年 Nobel化学賞）らによって1984年に発見された準結晶は、「結晶では許されない回折対称性」と「準周期性」が特徴である[1]。 その構造は長距離にわたる規則性（準周期性）の存在を示しているが、等間隔には並んでおらず、この構造は周期的ではない。 これまでの研究により、準結晶の構造に関する基礎概念は確立され、その電子状態についても、通常の結晶におけるBloch定理は成り立たず、波動関数が系全体に広がることはできないと考えられている。 また、長距離の磁気秩序等への相転移が見出されていないなど、準結晶の電子状態は結晶の電子状態とは大きく異なると考えられている。 しかし、現時点で準結晶に特有の異常な電子状態に起因する特異な物性は観測されていない。
希土類元素の両端付近に位置するCeやYbなどを含む結晶では、重い電子の形成、磁気秩序や超伝導など多様な秩序状態、価数揺動に伴う興味ある現象・電子物性が観測されている。 準周期系におけるこれらの現象、準結晶の異常な電子状態と関係した物性に興味がもたれている。 我々は、Au-Al-Yb準結晶において初めて準結晶における量子臨界現象を発見した。 マクロ・ミクロの物性測定から、この量子臨界現象は非従来型の量子臨界現象であることに加えて、結晶とは異なり、準周期性・回転対称性を変えないような静水圧に対して変化しないことがわかった。 また、同じ原子のクラスターが準周期的に配置した準結晶と周期的に配置した近似結晶を比較することによりこの量子臨界現象が準結晶の異常な電子状態（臨界状態）を反映していることを見出した[2]。 講演では最新の結果も含めて紹介する予定である。
[1] D. Shechtman et al., Phys. Rev. Lett. 53, 1951 (1984).
[2] K. Deguchi et al., Nature Materials 11, 1013 (2012).

● 世話人辻本による紹介文

物質同士の相関が強い重い電子系では、電子の磁気モーメントを遮蔽する近藤効果と、磁気秩序を起こそうとするRKKY相互作用が働きます。 そして、この2つの相互作用が拮抗する点では、特異な物性がみられる量子臨界現象が実現します。 出口先生はこれまでf電子化合物を中心とした強相関物質の物性について研究をされてきました。 近年は準結晶の低温物性について独創的な研究をされ、準結晶の物性研究をリードされています。 講演では準結晶で見られる量子臨界現象について最新の結果も含めてお話しいただく予定です。

● 価数揺動プローブとしての光電子分光

松波雅治　先生（分子科学研究所　極端紫外光研究施設　助教）

固体物理の研究において，電子が局在しているか，遍歴しているかということは最も基本的な問題である． 強く相互作用する多電子系（強相関電子系）においては，問題となる電子が局在／遍歴のちょうど狭間に位置する際に極めて多彩な物性が発現するため，その定義こそが物理の本質となる． 代表的な強相関系である重い電子系においては，希土類イオンの価数が空間的・時間的に揺らぐことによって平均すると非整数となる「価数揺動」という現象が古くから知られているが，これもf電子の局在／遍歴の二重性と密接に関わっている． また，近年では価数揺動系における量子臨界現象という概念が新しい注目を集めている．
物質の電子状態を直接観測することができる「光電子分光」は，固体物理の研究における重要な実験手法として認識されているが，価数揺動の研究においても威力を発揮する． 特に，近年の実験技術の著しい発展により，多様な励起光源・励起エネルギーが利用できるようになってきており，これを駆使することで，希土類イオンの価数の精密決定や，f電子の局在／遍歴性を反映したバンド構造・フェルミ面の詳細な観測を行うことができる．
本講演では，価数揺動を示すYb化合物の研究を中心として，紫外線からX線までの様々な励起エネルギーを用いた光電子分光の特徴を説明し，それを利用した多角的な観察が，物質の電子状態を深く理解するために有効であることを示す．

● 世話人森による紹介文

光電子分光という実験手法をご存知ですか？ 光電子分光は、光を照射し外部光電効果を利用することで、固体内部の電子を直接観測する手法です。 一方で、物質の電気的・磁気的性質を支配するのは固体内部に存在する電子です。 つまり、光電子分光とは物性を理解する上では非常に強力な実験手法と言っても過言ではありません。 実際に利用されている研究分野は、強相関電子系の超伝導や価数揺動、トポロジカル絶縁体、また有機化合物などといった幅広い研究領域に渡ります。 また最近ではレーザー、紫外線、X線といった様々な励起光源が存在し、それぞれの特徴を生かした研究がされています。 今回お越しいただく松波先生は、放射光施設のUVSORにて、赤外線からX線までの広いエネルギー領域を複合的に用いた光電子分光を行っている数少ない研究者の一人です。 皆さん、最新の強相関電子系の研究と、強力な実験手法である光電子分光に触れてみませんか？

● 長距離相互作用系の統計熱力学

森貴司　先生（東京大学大学院　理学系研究科　助教）

通常統計熱力学が相手にする巨視的物体では、平衡状態に落ち着いている物体を半分に分割しても、はじめの平衡状態が乱されることはない。 これは系の巨視的性質が局所的な事情で決まっていることを意味する。 実際に、そのような系の内部エネルギーはその物体を構成する部分系の内部エネルギーの和に等しい。この性質を相加性という。
系の構成要素（例えば一つ一つの粒子やスピン）の間の相互作用が短距離的ならば、普通は相加性が満たされている。 しかし長距離相互作用が働くときには相加性が満たされない場合がある。
相加性が成り立たない結果、長距離相互作用系は数々の興味深い「異常な」性質を示すため、活発に研究が進められている。 例えば天体物理学で指摘、議論された星の「負の比熱」の状態は、重力相互作用が長距離力であり、相加性が成り立たないことを考慮に入れれば統計力学的に理解できる。
その他にもキーワードだけを挙げると、「アンサンブルの等価性の破れ」や「エルゴード性の破れ」、「巨視的不均一性」などの著しい特徴がある。
本講演では統計熱力学における相加性の役割を概観した後、スピン系を例として相加性が成り立たない巨視的物質の一般的性質を探る。

● 世話人豊田による紹介文

1962年にV. A. Antonovは恒星の統計熱力学を考察し，自己重力が支配的な系は比熱が負となり熱平衡状態が不安定である事を指摘しました． これは通常の統計熱力学から考えると一見異常な性質ですが，この奇妙な現象の原因は実は重力相互作用の非相加性にあります．
重力相互作用やCoulomb相互作用などの長距離相互作用系は物理学において身近な興味の対象です． しかしこれらの統計熱力学を考えると，系内の全粒子が互いに相互作用するために系をその部分系の和と見なすことはできません． このように長距離相互作用系は通常の統計熱力学で成り立つ相加性が成り立たないため，冒頭に述べた負の比熱以外にも例えば小正準集団と正準集団の等価性が破れるなどの様々な非自明な性質を持ちます． しかし短距離相互作用系と比べるとその理解は進んでいるとは言えず，近年非常に盛んな研究が行われています．
森先生は長距離相互作用を持つ量子スピン系について研究されています． 本講演ではスピン系をはじめとした非相加的な物質の性質や最近の研究についてお話いただきたいと思います． 皆様の参加をお待ちしています．