Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

複雑ネットワーク / ロバスト性 / 振動子 / 相転移 / 分岐現象 / 同期現象 / 生体網 / 感染症伝播 / ネットワーク / 非線形力学 / 振動現象 / 感染症 / 頑健性 / ダイナミクス

電力網、インターネット、生体網、人の接触関係などは、複雑な構造をもつネットワークとみなすことができる。複雑ネットワークがネットワーク要素の故障に対してどの程度頑強であるかを調べることは、ネットワーク機能の破たんを回避するための予防策を考える上で重要である。本研究では、ネットワーク上の動的な振る舞いによって維持される機能に着目して、ネットワーク頑強性に関する理論的枠組みの発展および応用を行った。特に、従来はハブ要素が重要だと認識されてきたが、振動子ネットワークの解析においては、つながりの少ないネットワーク要素が頑強性にとって重要となり得ることを示した。また、提案手法を生体網等の解析に応用した。

長距離相互作用 / モンテカルロ法 / 詳細釣り合い条件 / 量子モンテカルロ法 / エンタングルメントエントロピー / 臨界現象 / 並列計算 / 負符号問題 / 磁気双極子相互作用 / 相転移 / ランダムネス / ダイナミクス / スピンアイス

長距離相互系では、スピン間の相互作用の数がスピン数の二乗に比例して増加するため、シミュレーションはこれまで大変困難であった。我々は一般の長距離相互作用系に対するオーダーNモンテカルロ法を開発した。また、モンテカルロ法における棄却率を最小化する一般的な手法を開発した。さらに、スピンアイスの低温状態やスピンパイエルス系における量子フォノンの効果を明らかにし、エンタングルメントエントロピーや局所Z_2ベリー位相の測定方法を提案した。

フォノン物性 / コヒーレントフォノン / フェムト秒レーザー / フェムト秒時間分解X線回折 / 時間分解X線回折 / フォノン / 相転移 / ダイナミクス / コヒーレント

超短パルスレーザー光を固体表面に照射することで、固体構成原子を揃って運動させることができる。このとき、光パルスを2度照射することで、原子振動の振幅の大きさを制御することができた。特に半導体単結晶(CdTe)を用いた実験では、フェムト秒の時間分解能を持ったX線回折測定を実現し、サブピコ秒(1ピコ秒は1兆分の1秒)で振動する原子振動を直性計測し、その原子変位の大きさ求めることに成功した。

固体分子運動 / ダイナミックス / 相転移 / プロトン移動 / アモルファス相 / 液晶相 / X線解析 / 熱容量解析 / 分子運動 / 固体分子 / NMR / 熱運動

本研究では、以下の7つの課題を各研究者が相互に有機的に連携を保ちながらさらに研究を進めた。(1)固体分子のプロトン移動稲辺は有機結晶中の水素結合のプロトンが移動することによるπ電子系の電荷移動相互作用に与える影響を検討した。池田は中性子散乱を使ってKH_2PO_4や氷の結晶中のプロトンの移動を理論と実験で検討した。大橋はコバルト錯体結晶に光を照射したときの重水素と水素の置換反応を中性子回折で直接証明した。武田は強誘電性発現機構に関して理論的に検討した。(2)固体の相転移阿竹はフラーレン化合物を熱測定のデータを分子動力学から説明した。斉藤はp-ポリフェニル混晶の相転移を熱容量の変化から説明した。岩崎は有機ラジカルの構造をX線で解析し、相転移の機構について検討した。鳥海はハロゲン架橋一次元金属錯体の二次相転移の機構をX線で構造を解析して明らかにした。田中(秀)は水の相転移機構について理論的に展開した。(3)固体分子の運動の自由度と反応性大橋は界面活性剤と芳香族分子の複合体結晶を作る機構をX線解析で調べた。竹中はジスチリルピラジンの光と放射線重合の機構を調べた。(4)固体分子の非調和熱振動や束縛回転田中(清)はX線精密解析によって分子軌道と非調和熱振動を求め、相転移との関係を調べた。尾崎は束縛回転の機構を理論的に検討した。(5)液晶や薄膜の構造と機能宮島は液晶をNMRでその動的な過程を検討した。(6)アモルファス相の構造と分子運動石井はベンゼンやハロゲン置換ベンゼンの低温のアモルファス状態の微視的構造とその緩和過程を振動分光法を用いて検討した。(7)分子設計と合成松山はヘテロ環をもつカルベン錯体を合成し、その機能性を検討した。

【研究分担者】
岩崎不二子	電気通信大学	電気通信学部	教授	(Kakenデータベース)
稲辺保	北海道大学	大学院・理学研究科	教授	(Kakenデータベース)
石井菊次郎	学習院大学	理学部	教授	(Kakenデータベース)
池田進	高エネルギー物理学研究所	教授	(Kakenデータベース)
阿竹徹	東京工業大学	応用セラミックス研究所	教授	(Kakenデータベース)
尾崎芳昭	名古屋工業大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)