研究Discovery Saga

【概要】マイクロ流体工学を応用し, DNAを含む生体高分子システムへの分子的な入出力が可能となるマイクロメートルサイズ(細胞サイズ)の微小反応系の構築に成功した.この技術により,自律的な情報処理に必須となる,溶液濃度のダイナミックな制御や,開放系の反応容器の構築ができることを示した. ...

【情報学】情報学フロンティア：ニューラルネットワーク／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【情報学】情報学フロンティア：分子ロボット／非平衡を含む研究件

【キーワード】分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / マイクロマシン / 非平衡 (他10件)

【概要】本研究では，マイクロメートルスケールの非平衡場を構築・制御し，分子を時空間的・動的に自己組織化させ，非平衡場のエネルギーを利用して自律的に駆動する，「動的な細胞サイズ分子ロボットの創製と制御」を行うことを目的とした．研究の結果，細胞サイズ分子ロボットのための非対称複雑形状ゲル粒子の構築技術と動的自己組織化法の開発，化学反応によるゲル粒子の自律運動の実現に成功した．さらに，細胞やDNAを用いた細胞サ...

【情報学】情報学フロンティア：DNAナノテクノロジー／非平衡を含む研究件

【キーワード】分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / マイクロマシン / 非平衡 (他10件)

【概要】本研究では，マイクロメートルスケールの非平衡場を構築・制御し，分子を時空間的・動的に自己組織化させ，非平衡場のエネルギーを利用して自律的に駆動する，「動的な細胞サイズ分子ロボットの創製と制御」を行うことを目的とした．研究の結果，細胞サイズ分子ロボットのための非対称複雑形状ゲル粒子の構築技術と動的自己組織化法の開発，化学反応によるゲル粒子の自律運動の実現に成功した．さらに，細胞やDNAを用いた細胞サ...

【情報学】情報学フロンティア：機械学習／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、冷却原子系や共振器に閉じ込められた量子-光物質系に代表される「人工量子系」を、非摂動的に解析するための手法を開発した。これらの手法を用いることで、特にリュドベルグ状態を用いた非平衡多体系において新奇なダイナミクスを見出し、また共振器物質系においては強誘電転移が光物質結合により生じることを理論的に示した。 ...

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【情報学】情報学フロンティア：人工生命／非平衡を含む研究件

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【情報学】情報学フロンティア：パターン／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【複合領域】健康・スポーツ科学：自発運動／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【環境学】環境解析学：二酸化窒素／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【数物系科学】数学：2次元流／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：界面支配モデル／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：拡酸／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：異形性／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：無限自由度／非平衡を含む研究件

【概要】この企画研究では場の量子論、量子統計力学の数学的研究の研究状況を調査し、近い将来、日本国内で国際研究集会を開催する可能性を検討した。8月上旬に研究分担者および関連した分野の研究者と集中的に研究連絡を行った。2003年3月にマルセイユで行われるワークショップに1週間参加して情報収集を行う。科学的面から判断して、以下の研究会のテーマとして適当である。 (1)部分因子環理論を使った共形場理論の研究:この...

【数物系科学】数学：クリスタライン運動／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：非局所的拡散効果／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：非局所的曲率流方程式／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：下半連続性／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：高階拡散／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：高階微分方程式／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：非局所的曲率／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：非線形拡散方程式／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：等高面の方法／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：作用素環／非平衡を含む研究件

【概要】この企画研究では場の量子論、量子統計力学の数学的研究の研究状況を調査し、近い将来、日本国内で国際研究集会を開催する可能性を検討した。8月上旬に研究分担者および関連した分野の研究者と集中的に研究連絡を行った。2003年3月にマルセイユで行われるワークショップに1週間参加して情報収集を行う。科学的面から判断して、以下の研究会のテーマとして適当である。 (1)部分因子環理論を使った共形場理論の研究:この...

【数物系科学】数学：粘性解／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：関数解析／非平衡を含む研究件

【概要】この企画研究では場の量子論、量子統計力学の数学的研究の研究状況を調査し、近い将来、日本国内で国際研究集会を開催する可能性を検討した。8月上旬に研究分担者および関連した分野の研究者と集中的に研究連絡を行った。2003年3月にマルセイユで行われるワークショップに1週間参加して情報収集を行う。科学的面から判断して、以下の研究会のテーマとして適当である。 (1)部分因子環理論を使った共形場理論の研究:この...

【数物系科学】数学：適正粘性解／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】数学：等高面法／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】物理学：ランダウアー公式／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【数物系科学】物理学：1/fゆらぎ／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【数物系科学】物理学：不可逆反応／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：金融市場／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：量子スピン鎖／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：量子幾何／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：左固有ベクトル／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【数物系科学】物理学：スピン鎖／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：熱伝導現象／非平衡を含む研究件

【概要】フェルミーパスターウラムモデルといわれる、調和的なバネと4次の非線形バネで最近接格子がつながれた系を用いて、熱伝導現象の次元依存性の研究を行った。熱伝導度は1,2次元では系のサイズに関してベキ発散をするのに対し、3次元では収束していく様子が観測された。流れの揺らぎを系統立てて調べるために、調和格子上での熱流揺らぎの情報をすべて内在するカレントキュムラント生成関数の一般公式を導出した。また、ア...

【数物系科学】物理学：PT対称／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【数物系科学】物理学：PUCKモデル／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：長時間相関／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：頂点模型／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【数物系科学】物理学：一般化流体力学／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：一般可流体力学／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：ディーラーモデル／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：ディーラモデル／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：市場価格／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：無限測度エルゴード性／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【数物系科学】物理学：対数ワイブル則／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【数物系科学】物理学：非線形物理学／非平衡を含む研究件

【概要】フェルミーパスターウラムモデルといわれる、調和的なバネと4次の非線形バネで最近接格子がつながれた系を用いて、熱伝導現象の次元依存性の研究を行った。熱伝導度は1,2次元では系のサイズに関してベキ発散をするのに対し、3次元では収束していく様子が観測された。流れの揺らぎを系統立てて調べるために、調和格子上での熱流揺らぎの情報をすべて内在するカレントキュムラント生成関数の一般公式を導出した。また、ア...

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 統計物理学 / 非平衡・非線形物理学 / 量子ダイナミクス (他9件)

【概要】ハミルトン系カオスの示す新たなエルゴード問題を拓くために、(i)長時間ゆらぎ(非定常カオス)の異常性出現のメカニズムの探求と(ii)非平衡状況下におけるカオス構造の探求に挑戦した。現在までカオスのエルゴード性の研究は、すべて孤立力学系を対象にして発展してきたものであり、注目する力学系の対象を非定常系や開放系にまで拡張してゆこうとする上記二つの挑戦は、従来のハミルトン系のエルゴード性の研究の単純な...

【数物系科学】物理学：電流演算子／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【数物系科学】物理学：非平衡シミュレーション／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【数物系科学】物理学：非平衡動力学／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：非平衡揺らぎ／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【数物系科学】物理学：可積分確率／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：揺らぐ流体力学／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【数物系科学】物理学：大偏差／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【数物系科学】物理学：大偏差特性／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【数物系科学】物理学：ハミルトン系カオス／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【数物系科学】物理学：KPZ普遍性／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【数物系科学】物理学：リープ・ロビンソン限界／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：リュービル演算子／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：リンドブラッド方程式／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：負温度／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：国際研究者交流(フランス) ／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【数物系科学】物理学：国際情報協力／非平衡を含む研究件

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【数物系科学】物理学：国際情報研究／非平衡を含む研究件

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【数物系科学】物理学：開放量子系／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：スキン効果／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：アンドレーエフ散乱／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【数物系科学】物理学：量子散逸系／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：秩序パラメータ／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【数物系科学】物理学：位相コヒーレンス／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【数物系科学】物理学：熱化／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：ドット／非平衡を含む研究件

【概要】近年量子ドット系では、基礎的な物理現象からデバイスへの応用まで幅広く研究が行われている。特に物理現象では、局所的な電子相関効果と量子トンネル効果の拮抗により生じる近藤効果の研究が盛んに行われてきた。古くは磁性合金での近藤効果の研究により、多くの興味深い性質が明らかにされてきた。これを量子ドット系であらためて研究する意義の1つとして、電極間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡...

【数物系科学】物理学：トポロジカル現象／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：トポロジカル相の分類／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：時間結晶／非平衡を含む研究件

【概要】昨年度に引き続き、固体中での時間結晶の実現、およびそれを用いたレーザー周波数の下方変換技術の開発に向けて解析を行なった。解析の対象としては、モット絶縁体を記述する電子系のモデルであるファリコフ・キンボール(FK)模型を扱った。この模型は、非平衡動的平均場理論の範囲で数値的に厳密に解析できることが知られている。FK模型に周期的な振動電場を加えたときのダイナミクスを計算したところ、モット絶縁体相におい...

【数物系科学】物理学：多体局在／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：磁気ソリトン／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：非エルミート／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：非エルミート物理／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：ナノエンジン／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【数物系科学】物理学：非平衡久保公式／非平衡を含む研究件

【概要】近年量子ドット系では、基礎的な物理現象からデバイスへの応用まで幅広く研究が行われている。特に物理現象では、局所的な電子相関効果と量子トンネル効果の拮抗により生じる近藤効果の研究が盛んに行われてきた。古くは磁性合金での近藤効果の研究により、多くの興味深い性質が明らかにされてきた。これを量子ドット系であらためて研究する意義の1つとして、電極間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡...

【数物系科学】物理学：パリティ・時間(PT)対称／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：動的相関関数／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：界面・薄膜／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：階層的第一原理強相関電子状態計算法／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：量子液体／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【数物系科学】物理学：ファセット／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】物理学：量子磁性／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：量子流体と量子スピン液体／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：フェルミ流体／非平衡を含む研究件

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【数物系科学】物理学：励起子絶縁体／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【数物系科学】物理学：分数化／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：遷移金属化合物／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【数物系科学】物理学：超高速現象／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【数物系科学】物理学：相変化メモリ／非平衡を含む研究件

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【数物系科学】物理学：相変化メモリ機能／非平衡を含む研究件

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【数物系科学】物理学：伝導現象／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【数物系科学】物理学：光誘起超伝導／非平衡を含む研究件

❏複合量子相関系における光誘起超伝導と非平衡相転移の理論(25800192)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】辻直人国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90647752)

【キーワード】超伝導 / 動的平均場理論 / 非平衡 / 光誘起超伝導 / 光誘起相転移

【概要】電子格子相互作用が強く働いた系において、超伝導と電荷秩序が共存する超固体相、および量子臨界点が存在することを明らかにした。非平衡動的平均場理論を用いて電子格子系の非平衡ダイナミクスを解析し、超伝導状態においてヒッグスモードと呼ばれる集団振幅モード以外にフォノンの振動と混成した新たな集団振幅モードが存在することを示した。超伝導体に振動電場がかかったときに、超伝導秩序パラメーターの振幅が振動電場の周波...

【数物系科学】物理学：電荷ガラス／非平衡を含む研究件

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【数物系科学】物理学：非周期系／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：電流ゆらぎ／非平衡を含む研究件

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【数物系科学】物理学：非平衡ダイナミクス／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：非平衡超伝導／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：強相関エレクトロニクス／非平衡を含む研究件

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【数物系科学】物理学：強相関電子／非平衡を含む研究件

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【数物系科学】物理学：高温超伝導機構／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：窒素プラズマ／非平衡を含む研究件

【キーワード】窒素プラズマ / マイクロ波放電 / 振動励起状態 / 同位体効果 / 振動温度 (他7件)

【概要】振動励起状態の数密度分布に関する理論検討を昨年度に引き続き実施した。重い同位体である^<14>N^<15>N分子の振動励起状態の数密度が、^<14>N_2に比べて高くなる。しかしながら、注意すべきは、解離した窒素原子の振る舞いである。解離した窒素原子は、振動-並進緩和の効果が大きく、せっかく生成された窒素分子の振動励起状態をかなりな速度係数で脱励起させることが判...

【数物系科学】物理学：非線形科学／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【数物系科学】物理学：光物性／非平衡を含む研究件

【概要】昨年度に引き続き、固体中での時間結晶の実現、およびそれを用いたレーザー周波数の下方変換技術の開発に向けて解析を行なった。解析の対象としては、モット絶縁体を記述する電子系のモデルであるファリコフ・キンボール(FK)模型を扱った。この模型は、非平衡動的平均場理論の範囲で数値的に厳密に解析できることが知られている。FK模型に周期的な振動電場を加えたときのダイナミクスを計算したところ、モット絶縁体相におい...

❏超伝導擬スピンのコヒーレント量子制御の基礎理論(16K17729)

【研究代表者】辻直人国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90647752)

【キーワード】光物性 / 超伝導 / 非平衡 / 物性理論

【概要】超伝導体のミクロな量子状態を表す超伝導擬スピンをテラヘルツ光によってコヒーレントに制御する基礎理論を構築した。多軌道超伝導体においては各軌道の擬スピンがジョセフソン結合するが、擬スピンの集団運動であるヒッグスモードやレゲットモードを光の非線形効果によって誘起できることを明らかにした。また、d波超伝導体に対して非線形テラヘルツカー効果の理論解析を行い、d波ヒッグスモードがはじめて実験的に観測された。...

【数物系科学】物理学：ハバード模型／非平衡を含む研究件

❏冷却原子気体が拓く非平衡量子多体物理のフロンティア(22H01152)

【研究期間】2022-04-01 - 2026-03-31

【キーワード】非平衡 / 量子多体系 / 冷却原子気体 / ハバード模型

【概要】

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【数物系科学】物理学：膜界面／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【数物系科学】物理学：確率過程／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：冷却原子気体／非平衡を含む研究件

❏冷却原子気体が拓く非平衡量子多体物理のフロンティア(22H01152)

【研究期間】2022-04-01 - 2026-03-31

【キーワード】非平衡 / 量子多体系 / 冷却原子気体 / ハバード模型

【概要】

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：線形応答／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：場の理論／非平衡を含む研究件

【概要】本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです....

【数物系科学】物理学：場の量子論／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 統計物理学 / 非平衡・非線形物理学 / 量子ダイナミクス (他9件)

【概要】ハミルトン系カオスの示す新たなエルゴード問題を拓くために、(i)長時間ゆらぎ(非定常カオス)の異常性出現のメカニズムの探求と(ii)非平衡状況下におけるカオス構造の探求に挑戦した。現在までカオスのエルゴード性の研究は、すべて孤立力学系を対象にして発展してきたものであり、注目する力学系の対象を非定常系や開放系にまで拡張してゆこうとする上記二つの挑戦は、従来のハミルトン系のエルゴード性の研究の単純な...

【概要】この企画研究では場の量子論、量子統計力学の数学的研究の研究状況を調査し、近い将来、日本国内で国際研究集会を開催する可能性を検討した。8月上旬に研究分担者および関連した分野の研究者と集中的に研究連絡を行った。2003年3月にマルセイユで行われるワークショップに1週間参加して情報収集を行う。科学的面から判断して、以下の研究会のテーマとして適当である。 (1)部分因子環理論を使った共形場理論の研究:この...

【数物系科学】物理学：超弦理論／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：エンタングルメントエントロピー／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：オービフォルド／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：超対称ゲージ理論／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：双対性／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：EPU模型／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：トポロジカル相／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：トポロジカル相転移／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：クエンチ／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：マスター方程式／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 統計物理学 / 非平衡・非線形物理学 / 量子ダイナミクス (他9件)

【概要】ハミルトン系カオスの示す新たなエルゴード問題を拓くために、(i)長時間ゆらぎ(非定常カオス)の異常性出現のメカニズムの探求と(ii)非平衡状況下におけるカオス構造の探求に挑戦した。現在までカオスのエルゴード性の研究は、すべて孤立力学系を対象にして発展してきたものであり、注目する力学系の対象を非定常系や開放系にまで拡張してゆこうとする上記二つの挑戦は、従来のハミルトン系のエルゴード性の研究の単純な...

【数物系科学】物理学：温度勾配／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【概要】非平衡過程の統計物理は近年における極めて興味深い研究対象であり、流体の臨界挙動やガラス転移、多成分系の相分離過程など様々な系の記述に成功しているが、理論的にも実験的にも解決すべき問題は多く残されている。これら非平衡状態は、系が平衡状態へと緩和してゆくエントロピー増大の過程であり、熱流・運動量流あるいは物質流の存在によって特徴づけられる。非平衡状態を研究するためにはこれらの特徴的な輸送現象を直接に観...

【数物系科学】物理学：非平衡物理／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：有限温度／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【概要】本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです....

【数物系科学】物理学：数理物理／非平衡を含む研究件

【概要】この企画研究では場の量子論、量子統計力学の数学的研究の研究状況を調査し、近い将来、日本国内で国際研究集会を開催する可能性を検討した。8月上旬に研究分担者および関連した分野の研究者と集中的に研究連絡を行った。2003年3月にマルセイユで行われるワークショップに1週間参加して情報収集を行う。科学的面から判断して、以下の研究会のテーマとして適当である。 (1)部分因子環理論を使った共形場理論の研究:この...

【数物系科学】物理学：サーモスタット／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：φ^4理論／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：局所平衡／非平衡を含む研究件

【概要】本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです....

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：非平衡・非線形物理学／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 統計物理学 / 非平衡・非線形物理学 / 量子ダイナミクス (他9件)

【概要】ハミルトン系カオスの示す新たなエルゴード問題を拓くために、(i)長時間ゆらぎ(非定常カオス)の異常性出現のメカニズムの探求と(ii)非平衡状況下におけるカオス構造の探求に挑戦した。現在までカオスのエルゴード性の研究は、すべて孤立力学系を対象にして発展してきたものであり、注目する力学系の対象を非定常系や開放系にまで拡張してゆこうとする上記二つの挑戦は、従来のハミルトン系のエルゴード性の研究の単純な...

【数物系科学】物理学：ランダム行列／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【数物系科学】物理学：近藤効果／非平衡を含む研究件

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【概要】近年量子ドット系では、基礎的な物理現象からデバイスへの応用まで幅広く研究が行われている。特に物理現象では、局所的な電子相関効果と量子トンネル効果の拮抗により生じる近藤効果の研究が盛んに行われてきた。古くは磁性合金での近藤効果の研究により、多くの興味深い性質が明らかにされてきた。これを量子ドット系であらためて研究する意義の1つとして、電極間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡...

【数物系科学】物理学：銅酸化物高温超伝導体／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【数物系科学】物理学：ヒッグスモード／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【数物系科学】物理学：界面超伝導／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：集団励起／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【数物系科学】物理学：量子クエンチ／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【数物系科学】物理学：量子コヒーレンス／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【数物系科学】物理学：量子多体系／非平衡を含む研究件

❏冷却原子気体が拓く非平衡量子多体物理のフロンティア(22H01152)

【研究期間】2022-04-01 - 2026-03-31

【キーワード】非平衡 / 量子多体系 / 冷却原子気体 / ハバード模型

【概要】

【概要】本研究では、冷却原子系や共振器に閉じ込められた量子-光物質系に代表される「人工量子系」を、非摂動的に解析するための手法を開発した。これらの手法を用いることで、特にリュドベルグ状態を用いた非平衡多体系において新奇なダイナミクスを見出し、また共振器物質系においては強誘電転移が光物質結合により生じることを理論的に示した。 ...

【数物系科学】物理学：量子多体物理／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、冷却原子系や共振器に閉じ込められた量子-光物質系に代表される「人工量子系」を、非摂動的に解析するための手法を開発した。これらの手法を用いることで、特にリュドベルグ状態を用いた非平衡多体系において新奇なダイナミクスを見出し、また共振器物質系においては強誘電転移が光物質結合により生じることを理論的に示した。 ...

【数物系科学】物理学：量子流体固体／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、様々な原子分子の吸着薄膜にフォノンを照射して非平衡超流動状態を実現し、物理学の発展に資することを目的とする。薄膜が吸着した固体基板に100GHz程度の超高周波フォノンを生成し、薄膜を局在状態から空間的に広がった励起状態に遷移させる。フォノン生成には超伝導トンネル接合を用いる。本研究ではNb-AlOx-Nb超伝導トンネル接合素子を作成しその電流電圧特性を調べて素子の改善を進めるとともに、2...

【数物系科学】物理学：複雑系／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、非線形力学系に関する国内国外の研究動向を調査し、平成10年度以降における我が国の非平衡統計力学の研究の方向性を探った。まず、我が国の複雑系研究の動向について、複雑系研究と要素還元主義とが相反するものであって、従来の物理学が要素還元主義に陥っているとする主張の正当性について検討した。その結果、むしろ複雑系の現象論として熱力学を拡張するような方向が望ましいのではないか、特に生物現象のように...

【数物系科学】物理学：フェムト秒ダイナミクス／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：物性物理／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、様々な原子分子の吸着薄膜にフォノンを照射して非平衡超流動状態を実現し、物理学の発展に資することを目的とする。薄膜が吸着した固体基板に100GHz程度の超高周波フォノンを生成し、薄膜を局在状態から空間的に広がった励起状態に遷移させる。フォノン生成には超伝導トンネル接合を用いる。本研究ではNb-AlOx-Nb超伝導トンネル接合素子を作成しその電流電圧特性を調べて素子の改善を進めるとともに、2...

【数物系科学】物理学：物性理論／非平衡を含む研究件

❏超伝導擬スピンのコヒーレント量子制御の基礎理論(16K17729)

【研究代表者】辻直人国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90647752)

【キーワード】光物性 / 超伝導 / 非平衡 / 物性理論

【概要】超伝導体のミクロな量子状態を表す超伝導擬スピンをテラヘルツ光によってコヒーレントに制御する基礎理論を構築した。多軌道超伝導体においては各軌道の擬スピンがジョセフソン結合するが、擬スピンの集団運動であるヒッグスモードやレゲットモードを光の非線形効果によって誘起できることを明らかにした。また、d波超伝導体に対して非線形テラヘルツカー効果の理論解析を行い、d波ヒッグスモードがはじめて実験的に観測された。...

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【数物系科学】物理学：準安定／非平衡を含む研究件

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【数物系科学】物理学：スピン密度波／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【数物系科学】物理学：位相／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【数物系科学】物理学：孵化時間／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：遷移金属酸化物／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【数物系科学】物理学：ソルベイ会議／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、非線形力学系に関する国内国外の研究動向を調査し、平成10年度以降における我が国の非平衡統計力学の研究の方向性を探った。まず、我が国の複雑系研究の動向について、複雑系研究と要素還元主義とが相反するものであって、従来の物理学が要素還元主義に陥っているとする主張の正当性について検討した。その結果、むしろ複雑系の現象論として熱力学を拡張するような方向が望ましいのではないか、特に生物現象のように...

【数物系科学】物理学：閾値特性／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：厳密解／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【数物系科学】物理学：排他過程／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【数物系科学】物理学：相制御／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：相転移ダイナミクス／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：相分離ダイナミクス／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：低温物性／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、様々な原子分子の吸着薄膜にフォノンを照射して非平衡超流動状態を実現し、物理学の発展に資することを目的とする。薄膜が吸着した固体基板に100GHz程度の超高周波フォノンを生成し、薄膜を局在状態から空間的に広がった励起状態に遷移させる。フォノン生成には超伝導トンネル接合を用いる。本研究ではNb-AlOx-Nb超伝導トンネル接合素子を作成しその電流電圧特性を調べて素子の改善を進めるとともに、2...

【概要】新しい物理学の発展をもたらす超流動体の創出を目的として、本研究では水素分子薄膜の超流動化を目指した。水素薄膜に強静電場を与えて流体状態を低温まで保持し、超流動化を図ることを計画した。この実験の前に水素薄膜の量子性を調べるために3種類の同位体(H2,HD,D2)薄膜の弾性測定を行い、異なる温度3箇所で弾性異常(弾性率の増大と散逸の極大)を発見した。その解析から、薄膜の最表面では低温まで水素分子が流体...

【数物系科学】物理学：光モーター／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：反応・拡散系／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：鉄系超伝導体／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【数物系科学】物理学：多成分系／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：光誘起相転移／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

❏複合量子相関系における光誘起超伝導と非平衡相転移の理論(25800192)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】辻直人国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90647752)

【キーワード】超伝導 / 動的平均場理論 / 非平衡 / 光誘起超伝導 / 光誘起相転移

【概要】電子格子相互作用が強く働いた系において、超伝導と電荷秩序が共存する超固体相、および量子臨界点が存在することを明らかにした。非平衡動的平均場理論を用いて電子格子系の非平衡ダイナミクスを解析し、超伝導状態においてヒッグスモードと呼ばれる集団振幅モード以外にフォノンの振動と混成した新たな集団振幅モードが存在することを示した。超伝導体に振動電場がかかったときに、超伝導秩序パラメーターの振幅が振動電場の周波...

【数物系科学】物理学：無容器反応系／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：電荷密度波／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【数物系科学】物理学：非エルミート系／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【数物系科学】物理学：非エルミート量子力学／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【数物系科学】物理学：急冷／非平衡を含む研究件

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【数物系科学】物理学：ミクロモーター／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：電子相関／非平衡を含む研究件

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【数物系科学】物理学：メソスコピック系／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：化学-機械エネルギー変換／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：ネオン／非平衡を含む研究件

【概要】新しい物理学の発展をもたらす超流動体の創出を目的として、本研究では水素分子薄膜の超流動化を目指した。水素薄膜に強静電場を与えて流体状態を低温まで保持し、超流動化を図ることを計画した。この実験の前に水素薄膜の量子性を調べるために3種類の同位体(H2,HD,D2)薄膜の弾性測定を行い、異なる温度3箇所で弾性異常(弾性率の増大と散逸の極大)を発見した。その解析から、薄膜の最表面では低温まで水素分子が流体...

【数物系科学】物理学：共形場理論／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【概要】この企画研究では場の量子論、量子統計力学の数学的研究の研究状況を調査し、近い将来、日本国内で国際研究集会を開催する可能性を検討した。8月上旬に研究分担者および関連した分野の研究者と集中的に研究連絡を行った。2003年3月にマルセイユで行われるワークショップに1週間参加して情報収集を行う。科学的面から判断して、以下の研究会のテーマとして適当である。 (1)部分因子環理論を使った共形場理論の研究:この...

【数物系科学】物理学：輸送現象／非平衡を含む研究件

【キーワード】非エルミート系 / 非平衡 / 輸送現象 / 伝導現象 / ランダウアー公式 (他10件)

【概要】本研究の目的は、非エルミート系の非平衡輸送現象・伝導現象の理論的枠組みを開発し、それを契機として非エルミート系における物理量の一般論を構築することです。非エルミート系では物理量の定義に注意が必要で、例えば実験に対応する電流演算子が何であるかは不明です。しかし、このような問題意識は広く共有されているとは言えません。本研究では、カレント演算子の定義についての問題意識を持つことから出発し、非エルミート系...

【概要】本研究課題では、流体中に分散的に存在する界面が近接する際に発生する潤滑が、流れ場全体に及ぶような影響を与えることを、数値計算・実験を通して解析し、代表者が提案した拡張潤滑モデルを通して理解する。 2021年度は、液体中に置かれた溶媒と溶質を透過させる膜に働く潤滑効果が支配的となるような問題を設定し、溶媒・溶質の膜透過流束を高精度に解く数値解法を開発した。ユニークな点は、流れ場の圧力方程式に、膜上に...

【概要】フェルミーパスターウラムモデルといわれる、調和的なバネと4次の非線形バネで最近接格子がつながれた系を用いて、熱伝導現象の次元依存性の研究を行った。熱伝導度は1,2次元では系のサイズに関してベキ発散をするのに対し、3次元では収束していく様子が観測された。流れの揺らぎを系統立てて調べるために、調和格子上での熱流揺らぎの情報をすべて内在するカレントキュムラント生成関数の一般公式を導出した。また、ア...

【数物系科学】物理学：輸送理論／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、非線形力学系に関する国内国外の研究動向を調査し、平成10年度以降における我が国の非平衡統計力学の研究の方向性を探った。まず、我が国の複雑系研究の動向について、複雑系研究と要素還元主義とが相反するものであって、従来の物理学が要素還元主義に陥っているとする主張の正当性について検討した。その結果、むしろ複雑系の現象論として熱力学を拡張するような方向が望ましいのではないか、特に生物現象のように...

【数物系科学】物理学：非平衡開放系／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、冷却原子系や共振器に閉じ込められた量子-光物質系に代表される「人工量子系」を、非摂動的に解析するための手法を開発した。これらの手法を用いることで、特にリュドベルグ状態を用いた非平衡多体系において新奇なダイナミクスを見出し、また共振器物質系においては強誘電転移が光物質結合により生じることを理論的に示した。 ...

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：非平衡系／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：非平衡状態／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【概要】近年量子ドット系では、基礎的な物理現象からデバイスへの応用まで幅広く研究が行われている。特に物理現象では、局所的な電子相関効果と量子トンネル効果の拮抗により生じる近藤効果の研究が盛んに行われてきた。古くは磁性合金での近藤効果の研究により、多くの興味深い性質が明らかにされてきた。これを量子ドット系であらためて研究する意義の1つとして、電極間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡...

【数物系科学】物理学：強相関系／非平衡を含む研究件

❏微視的理論に基づくモット絶縁体の非平衡定常状態の研究(20K14407)

【研究代表者】北村想太東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (40848553)

【キーワード】非平衡 / 強相関系

【概要】本研究課題ではモット絶縁体の非平衡定常状態を微視的理論により理解することを目標としている。本年度は主にAC外場中の非平衡物性に焦点を絞った研究を遂行した。特に大きな成果として、モット絶縁体に電荷をドープした際に現れる超伝導状態が、AC外場によって平衡状態とは全く異なるトポロジカル超伝導状態へと変化することを明らかにした。従来の理論では考えられてこなかった、強相関系に特有な創発的な相互作用が周期的...

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：強相関電子系／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：強電場／非平衡を含む研究件

【概要】新しい物理学の発展をもたらす超流動体の創出を目的として、本研究では水素分子薄膜の超流動化を目指した。水素薄膜に強静電場を与えて流体状態を低温まで保持し、超流動化を図ることを計画した。この実験の前に水素薄膜の量子性を調べるために3種類の同位体(H2,HD,D2)薄膜の弾性測定を行い、異なる温度3箇所で弾性異常(弾性率の増大と散逸の極大)を発見した。その解析から、薄膜の最表面では低温まで水素分子が流体...

【数物系科学】物理学：揺らぎ／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【概要】本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです....

【数物系科学】物理学：アーノルド拡散／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【数物系科学】物理学：表面エネルギー／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】物理学：単一分子操作／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：不可逆性／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、非線形力学系に関する国内国外の研究動向を調査し、平成10年度以降における我が国の非平衡統計力学の研究の方向性を探った。まず、我が国の複雑系研究の動向について、複雑系研究と要素還元主義とが相反するものであって、従来の物理学が要素還元主義に陥っているとする主張の正当性について検討した。その結果、むしろ複雑系の現象論として熱力学を拡張するような方向が望ましいのではないか、特に生物現象のように...

【数物系科学】物理学：量子群／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：量子光学／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、冷却原子系や共振器に閉じ込められた量子-光物質系に代表される「人工量子系」を、非摂動的に解析するための手法を開発した。これらの手法を用いることで、特にリュドベルグ状態を用いた非平衡多体系において新奇なダイナミクスを見出し、また共振器物質系においては強誘電転移が光物質結合により生じることを理論的に示した。 ...

【数物系科学】物理学：摂動論／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】物理学：ベーテ仮説／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：べき分布／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：超流動／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、様々な原子分子の吸着薄膜にフォノンを照射して非平衡超流動状態を実現し、物理学の発展に資することを目的とする。薄膜が吸着した固体基板に100GHz程度の超高周波フォノンを生成し、薄膜を局在状態から空間的に広がった励起状態に遷移させる。フォノン生成には超伝導トンネル接合を用いる。本研究ではNb-AlOx-Nb超伝導トンネル接合素子を作成しその電流電圧特性を調べて素子の改善を進めるとともに、2...

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【概要】新しい物理学の発展をもたらす超流動体の創出を目的として、本研究では水素分子薄膜の超流動化を目指した。水素薄膜に強静電場を与えて流体状態を低温まで保持し、超流動化を図ることを計画した。この実験の前に水素薄膜の量子性を調べるために3種類の同位体(H2,HD,D2)薄膜の弾性測定を行い、異なる温度3箇所で弾性異常(弾性率の増大と散逸の極大)を発見した。その解析から、薄膜の最表面では低温まで水素分子が流体...

【数物系科学】物理学：デコヒーレンス／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 統計物理学 / 非平衡・非線形物理学 / 量子ダイナミクス (他9件)

【概要】ハミルトン系カオスの示す新たなエルゴード問題を拓くために、(i)長時間ゆらぎ(非定常カオス)の異常性出現のメカニズムの探求と(ii)非平衡状況下におけるカオス構造の探求に挑戦した。現在までカオスのエルゴード性の研究は、すべて孤立力学系を対象にして発展してきたものであり、注目する力学系の対象を非定常系や開放系にまで拡張してゆこうとする上記二つの挑戦は、従来のハミルトン系のエルゴード性の研究の単純な...

【数物系科学】物理学：光トラップ／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】物理学：非線形光学応答／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【数物系科学】物理学：モット転移／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【数物系科学】物理学：可積分系／非平衡を含む研究件

【概要】主に可積分性を共通の鍵として数理物理学の重要な諸課題に挑戦し多くの成果を得た．国場は Onsager代数に付随するK行列や量子スピン鎖の系統的構成，ランダム箱玉系の一般流体力学的記述等を得た．松尾は量子トロイダル代数の双対性の解明，Web of W代数の極小模型やcorner VOAのq変形の構成、toroidal代数の一般化の行列模型への応用等を得た．鈴木はXXスピン模型の任意の温度、距離、外磁...

【数物系科学】物理学：統計力学／非平衡を含む研究件

【概要】本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです....

【概要】この企画研究では場の量子論、量子統計力学の数学的研究の研究状況を調査し、近い将来、日本国内で国際研究集会を開催する可能性を検討した。8月上旬に研究分担者および関連した分野の研究者と集中的に研究連絡を行った。2003年3月にマルセイユで行われるワークショップに1週間参加して情報収集を行う。科学的面から判断して、以下の研究会のテーマとして適当である。 (1)部分因子環理論を使った共形場理論の研究:この...

【概要】本研究では、非線形力学系に関する国内国外の研究動向を調査し、平成10年度以降における我が国の非平衡統計力学の研究の方向性を探った。まず、我が国の複雑系研究の動向について、複雑系研究と要素還元主義とが相反するものであって、従来の物理学が要素還元主義に陥っているとする主張の正当性について検討した。その結果、むしろ複雑系の現象論として熱力学を拡張するような方向が望ましいのではないか、特に生物現象のように...

【数物系科学】物理学：ランダムウオーク／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【数物系科学】物理学：量子ダイナミクス／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 統計物理学 / 非平衡・非線形物理学 / 量子ダイナミクス (他9件)

【概要】ハミルトン系カオスの示す新たなエルゴード問題を拓くために、(i)長時間ゆらぎ(非定常カオス)の異常性出現のメカニズムの探求と(ii)非平衡状況下におけるカオス構造の探求に挑戦した。現在までカオスのエルゴード性の研究は、すべて孤立力学系を対象にして発展してきたものであり、注目する力学系の対象を非定常系や開放系にまで拡張してゆこうとする上記二つの挑戦は、従来のハミルトン系のエルゴード性の研究の単純な...

【数物系科学】物理学：異常拡散／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 非平衡・非線形物理学 / ハミルトン系カオス / 無限測度エルゴード性 (他11件)

【概要】ハミルトン系カオスの研究はポアンカレ以来の長い歴史をもつが,近年では非常に緩い変動を生み出すメカニズムの解明に向けて世界的な関心が高まっている。本研究では,ハミルトン系(特に高次元系)の軌道の拡散過程が生み出す異常な挙動から,数値計算及び理論計算によってスケール則を明確に導き出すことに挑戦した。これによって,アーノルド拡散の中に,無限測度エルゴード性が内蔵されていること,さらに対数拡散<n^...

【数物系科学】物理学：トポロジー／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】物理学：ナビエ・ストークス方程式／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】物理学：非線形／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【キーワード】人工細胞モデル / マイクロ・ナノデバイス / 非平衡 / 非線形 / マイクロフルイディクス (他6件)

【概要】本研究では，人工細胞膜小胞の生成，人工細胞小胞内での化学反応の制御，人工細胞小胞同士の相互作用に関して，制御システムのためのマイクロ流体デバイスの構築を行った．人工細胞膜小胞の生成では，遠心キャピラリデバイスという単純な仕組みによって細胞サイズの人工細胞膜小胞（リポソーム）を生成できることを示した．化学反応の制御では，油中水滴の融合と分裂現象をコンピュータで制御することによって，物質の流入出を制御...

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【数物系科学】物理学：非平衡統計力学／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【概要】フェルミーパスターウラムモデルといわれる、調和的なバネと4次の非線形バネで最近接格子がつながれた系を用いて、熱伝導現象の次元依存性の研究を行った。熱伝導度は1,2次元では系のサイズに関してベキ発散をするのに対し、3次元では収束していく様子が観測された。流れの揺らぎを系統立てて調べるために、調和格子上での熱流揺らぎの情報をすべて内在するカレントキュムラント生成関数の一般公式を導出した。また、ア...

【数物系科学】物理学：非平衡熱力学／非平衡を含む研究件

【概要】フェルミーパスターウラムモデルといわれる、調和的なバネと4次の非線形バネで最近接格子がつながれた系を用いて、熱伝導現象の次元依存性の研究を行った。熱伝導度は1,2次元では系のサイズに関してベキ発散をするのに対し、3次元では収束していく様子が観測された。流れの揺らぎを系統立てて調べるために、調和格子上での熱流揺らぎの情報をすべて内在するカレントキュムラント生成関数の一般公式を導出した。また、ア...

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】物理学：統計物理学／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 統計物理学 / 非平衡・非線形物理学 / 量子ダイナミクス (他9件)

【概要】ハミルトン系カオスの示す新たなエルゴード問題を拓くために、(i)長時間ゆらぎ(非定常カオス)の異常性出現のメカニズムの探求と(ii)非平衡状況下におけるカオス構造の探求に挑戦した。現在までカオスのエルゴード性の研究は、すべて孤立力学系を対象にして発展してきたものであり、注目する力学系の対象を非定常系や開放系にまで拡張してゆこうとする上記二つの挑戦は、従来のハミルトン系のエルゴード性の研究の単純な...

【数物系科学】地球惑星科学：物性実験／非平衡を含む研究件

【概要】新しい物理学の発展をもたらす超流動体の創出を目的として、本研究では水素分子薄膜の超流動化を目指した。水素薄膜に強静電場を与えて流体状態を低温まで保持し、超流動化を図ることを計画した。この実験の前に水素薄膜の量子性を調べるために3種類の同位体(H2,HD,D2)薄膜の弾性測定を行い、異なる温度3箇所で弾性異常(弾性率の増大と散逸の極大)を発見した。その解析から、薄膜の最表面では低温まで水素分子が流体...

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【数物系科学】地球惑星科学：分岐／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【数物系科学】地球惑星科学：分岐現象／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】地球惑星科学：ブラウン運動／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【数物系科学】地球惑星科学：系統関係／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【数物系科学】地球惑星科学：パターン形成／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】地球惑星科学：ヘリウム／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、様々な原子分子の吸着薄膜にフォノンを照射して非平衡超流動状態を実現し、物理学の発展に資することを目的とする。薄膜が吸着した固体基板に100GHz程度の超高周波フォノンを生成し、薄膜を局在状態から空間的に広がった励起状態に遷移させる。フォノン生成には超伝導トンネル接合を用いる。本研究ではNb-AlOx-Nb超伝導トンネル接合素子を作成しその電流電圧特性を調べて素子の改善を進めるとともに、2...

【数物系科学】地球惑星科学：異方性／非平衡を含む研究件

【キーワード】非局所的曲率 / 高階拡散 / ファセット / クリスタライン運動 / 等高面法 (他23件)

【概要】非線形非平衡現象では拡散効果の役割はしばしば重要である。この役割を解明するために、主に次の4つのテーマを研究した。(i)非局所的曲率のある界面ダイナミクス、(ii)高階拡散項のある界面ダイナミクス、(iii)おりたたみエネルギー、(iv)ナヴィエ・ストークス方程式の初期値問題。 (i)結晶表面の成長は、界面支配モデルでは駆動力付の曲率流方程式で記述される。表面エネルギーの異方性が強くウルフ図形に平...

【数物系科学】地球惑星科学：観測／非平衡を含む研究件

【キーワード】冷却原子気体 / 開放量子系 / リンドブラッド方程式 / 非エルミート / スキン効果 (他26件)

【概要】本年度は、まず散逸量子系の緩和現象を系のダイナミクスを記述するリュービル演算子のスペクトルギャップを用いて研究した(Phys. Rev. Lett. 127, 070402 (2021))。具体的にはリュービル演算子の固有モードが系の境界付近でどのように振舞うかを調べ、系が定常状態へと緩和する時間スケールがリュービル演算子のスペクトルギャップだけではなく、固有モードの局在長に依存することを見出した...

【数物系科学】地球惑星科学：相転移／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】地球惑星科学：相分離／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【数物系科学】地球惑星科学：ラマン分光分析／非平衡を含む研究件

【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)

【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...

【数物系科学】地球惑星科学：流体／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【数物系科学】天文学：国際情報交換／非平衡を含む研究件

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【数物系科学】天文学：惑星探査／非平衡を含む研究件

【キーワード】Reentry / High-enthalpy / Non-eguilibrium / Planetary Exploration / Non-equilibrium (他8件)

【概要】惑星探査において惑星表面に観測機器を到達させるミッションや、地球へのサンプルリターンミッションの必要性が高まっており、これを実現実現するために必要な工学技術の確立が迫られている。特に地球へのサンプルリターンミッションでは惑星間軌道から直接地球大気に突入するため必然的に超高速(13km/sec)の再突入を行う必要があり、このため、未到達の工学技術を要求されている。このミッションで要求される飛行体の開...

【数物系科学】天文学：超伝導／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【概要】昨年度に引き続き、固体中での時間結晶の実現、およびそれを用いたレーザー周波数の下方変換技術の開発に向けて解析を行なった。解析の対象としては、モット絶縁体を記述する電子系のモデルであるファリコフ・キンボール(FK)模型を扱った。この模型は、非平衡動的平均場理論の範囲で数値的に厳密に解析できることが知られている。FK模型に周期的な振動電場を加えたときのダイナミクスを計算したところ、モット絶縁体相におい...

❏超伝導擬スピンのコヒーレント量子制御の基礎理論(16K17729)

【研究代表者】辻直人国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90647752)

【キーワード】光物性 / 超伝導 / 非平衡 / 物性理論

【概要】超伝導体のミクロな量子状態を表す超伝導擬スピンをテラヘルツ光によってコヒーレントに制御する基礎理論を構築した。多軌道超伝導体においては各軌道の擬スピンがジョセフソン結合するが、擬スピンの集団運動であるヒッグスモードやレゲットモードを光の非線形効果によって誘起できることを明らかにした。また、d波超伝導体に対して非線形テラヘルツカー効果の理論解析を行い、d波ヒッグスモードがはじめて実験的に観測された。...

【数物系科学】天文学：宇宙項／非平衡を含む研究件

【概要】超弦理論の摂動論に関してE. D'Hoker, D. P. Phongとともに非対称な場合を含めて物理的に興味のあるorbifold真空での摂動論の2ループ次の寄与を解析的に求めた.これは,時空間に超対称性が無い場合にも宇宙項がゼロになる場合があるかどうかという物理的に重要な意味合いを持つ量であった.技術的に困難な面もあり,その分野で当時は一致した見解が無かった.我々は,時空間の超対称性が...

【数物系科学】天文学：テラヘルツ／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【数物系科学】天文学：モンテカルロ法／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【化学】基礎化学：界面・表面／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【化学】基礎化学：石鹸／非平衡を含む研究件

【概要】本研究テーマは、自発的界面張力変動が生じる物質の特定を、本変動現象の解明と共に行うことである。本研究の大きな成果として、(1)飽和ヨウ化カリウム・ヨウ素ニトロベンゼン溶液/カチオン性界面活性剤水溶液系の、クロロベンゼン添加による自発界面変動現象が解明(2)飽和NaClおよびZnCl2ニトロベンゼン溶液/1mMトリメチルステアリルアンモニウムクロリド水溶液系、すなわちヨウ素を使わない系での自発変動の...

【化学】基礎化学：動的モンテカルロ法／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【化学】基礎化学：スズ化合物／非平衡を含む研究件

【概要】高出力超音波によって,低温の均一溶液中に局所的に高温状態を形成させた反応場中でラジカル連鎖を開始させるという新しい実験手法によって,これまでの熱的なラジカル反応の条件では実現できないような高い選択性で,長らく制御が困難とされてきたラジカルの空気酸化反応を実現することができた.この研究を通して酸素化を伴う分子内環化反応の開発と超音波反応のスケールアップなどの実用面も含めその一般性を確立することができ...

【化学】基礎化学：ラジカル連鎖反応／非平衡を含む研究件

【概要】高出力超音波によって,低温の均一溶液中に局所的に高温状態を形成させた反応場中でラジカル連鎖を開始させるという新しい実験手法によって,これまでの熱的なラジカル反応の条件では実現できないような高い選択性で,長らく制御が困難とされてきたラジカルの空気酸化反応を実現することができた.この研究を通して酸素化を伴う分子内環化反応の開発と超音波反応のスケールアップなどの実用面も含めその一般性を確立することができ...

【化学】複合化学：ミクロ相分離／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【化学】複合化学：触媒反応／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、市場という経済現象を触媒反応という非平衡な化学の領域の数理モデルによって記述し、さらに、統計物理学の手法と数値計算で解くという従来の研究領域の枠を超えた研究である。市場における売り注文、買い注文をそれぞれ原子とみなし、価格を1次元の触媒の座標とする。注文の発生によって、それぞれの原子が吸着し、吸着した原子はランダムに移動するものとする。売りと買いの座標が一致したとき、反応が起こり、両原子...

【化学】複合化学：ゲル／非平衡を含む研究件

【キーワード】分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / マイクロマシン / 非平衡 (他10件)

【概要】本研究では，マイクロメートルスケールの非平衡場を構築・制御し，分子を時空間的・動的に自己組織化させ，非平衡場のエネルギーを利用して自律的に駆動する，「動的な細胞サイズ分子ロボットの創製と制御」を行うことを目的とした．研究の結果，細胞サイズ分子ロボットのための非対称複雑形状ゲル粒子の構築技術と動的自己組織化法の開発，化学反応によるゲル粒子の自律運動の実現に成功した．さらに，細胞やDNAを用いた細胞サ...

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【概要】本研究テーマは、自発的界面張力変動が生じる物質の特定を、本変動現象の解明と共に行うことである。本研究の大きな成果として、(1)飽和ヨウ化カリウム・ヨウ素ニトロベンゼン溶液/カチオン性界面活性剤水溶液系の、クロロベンゼン添加による自発界面変動現象が解明(2)飽和NaClおよびZnCl2ニトロベンゼン溶液/1mMトリメチルステアリルアンモニウムクロリド水溶液系、すなわちヨウ素を使わない系での自発変動の...

【化学】複合化学：ミセル／非平衡を含む研究件

【概要】本研究テーマは、自発的界面張力変動が生じる物質の特定を、本変動現象の解明と共に行うことである。本研究の大きな成果として、(1)飽和ヨウ化カリウム・ヨウ素ニトロベンゼン溶液/カチオン性界面活性剤水溶液系の、クロロベンゼン添加による自発界面変動現象が解明(2)飽和NaClおよびZnCl2ニトロベンゼン溶液/1mMトリメチルステアリルアンモニウムクロリド水溶液系、すなわちヨウ素を使わない系での自発変動の...

【生物学】生物学：壊死／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【生物学】生物学：キネシン／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【生物学】基礎生物学：光／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【生物学】人類学：多様性／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【生物学】人類学：ミトコンドリアDNA ／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【生物学】人類学：攻撃性／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【総合理工】エネルギー学：プレート触媒／非平衡を含む研究件

【概要】申請者が提案した燃料電池用の新しい高性能燃料改質器の開発を進めた。本器は従来の充填層型改質器と異なり、プレート積層型であり、水素を反応雰囲気から逐一回収し非平衡反応を行う点が新しい。本研究ではこれまでの基礎的知見をもとに提案する改質器を試作し、その性能を実証することを目的にした。即ち従来に無い高性能改質反応を実現するプレート型改質器のデザインを実験的、数値解析的に検討した。とくに新材料であるプレ...

【総合理工】エネルギー学：燃料改質器／非平衡を含む研究件

【概要】申請者が提案した燃料電池用の新しい高性能燃料改質器の開発を進めた。本器は従来の充填層型改質器と異なり、プレート積層型であり、水素を反応雰囲気から逐一回収し非平衡反応を行う点が新しい。本研究ではこれまでの基礎的知見をもとに提案する改質器を試作し、その性能を実証することを目的にした。即ち従来に無い高性能改質反応を実現するプレート型改質器のデザインを実験的、数値解析的に検討した。とくに新材料であるプレ...

【総合理工】エネルギー学：水素透過膜／非平衡を含む研究件

【概要】申請者が提案した燃料電池用の新しい高性能燃料改質器の開発を進めた。本器は従来の充填層型改質器と異なり、プレート積層型であり、水素を反応雰囲気から逐一回収し非平衡反応を行う点が新しい。本研究ではこれまでの基礎的知見をもとに提案する改質器を試作し、その性能を実証することを目的にした。即ち従来に無い高性能改質反応を実現するプレート型改質器のデザインを実験的、数値解析的に検討した。とくに新材料であるプレ...

【総合理工】ナノ・マイクロ科学：マイクロ技術／非平衡を含む研究件

【概要】マイクロ流体工学を応用し, DNAを含む生体高分子システムへの分子的な入出力が可能となるマイクロメートルサイズ(細胞サイズ)の微小反応系の構築に成功した.この技術により,自律的な情報処理に必須となる,溶液濃度のダイナミックな制御や,開放系の反応容器の構築ができることを示した. ...

【総合理工】応用物理学：スピン依存伝導／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【総合理工】応用物理学：熱流／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【総合理工】応用物理学：原子層物質／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【総合理工】応用物理学：ジョセフソン・プラズマ共鳴／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【総合理工】応用物理学：フォノン伝搬／非平衡を含む研究件

【概要】非平衡過程の統計物理は近年における極めて興味深い研究対象であり、流体の臨界挙動やガラス転移、多成分系の相分離過程など様々な系の記述に成功しているが、理論的にも実験的にも解決すべき問題は多く残されている。これら非平衡状態は、系が平衡状態へと緩和してゆくエントロピー増大の過程であり、熱流・運動量流あるいは物質流の存在によって特徴づけられる。非平衡状態を研究するためにはこれらの特徴的な輸送現象を直接に観...

【総合理工】応用物理学：光ビート分光法／非平衡を含む研究件

【概要】非平衡過程の統計物理は近年における極めて興味深い研究対象であり、流体の臨界挙動やガラス転移、多成分系の相分離過程など様々な系の記述に成功しているが、理論的にも実験的にも解決すべき問題は多く残されている。これら非平衡状態は、系が平衡状態へと緩和してゆくエントロピー増大の過程であり、熱流・運動量流あるいは物質流の存在によって特徴づけられる。非平衡状態を研究するためにはこれらの特徴的な輸送現象を直接に観...

【総合理工】応用物理学：光散乱法／非平衡を含む研究件

【概要】非平衡過程の統計物理は近年における極めて興味深い研究対象であり、流体の臨界挙動やガラス転移、多成分系の相分離過程など様々な系の記述に成功しているが、理論的にも実験的にも解決すべき問題は多く残されている。これら非平衡状態は、系が平衡状態へと緩和してゆくエントロピー増大の過程であり、熱流・運動量流あるいは物質流の存在によって特徴づけられる。非平衡状態を研究するためにはこれらの特徴的な輸送現象を直接に観...

【総合理工】応用物理学：微小液滴／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【総合理工】応用物理学：エマルション／非平衡を含む研究件

【キーワード】分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / マイクロマシン / 非平衡 (他10件)

【概要】本研究では，マイクロメートルスケールの非平衡場を構築・制御し，分子を時空間的・動的に自己組織化させ，非平衡場のエネルギーを利用して自律的に駆動する，「動的な細胞サイズ分子ロボットの創製と制御」を行うことを目的とした．研究の結果，細胞サイズ分子ロボットのための非対称複雑形状ゲル粒子の構築技術と動的自己組織化法の開発，化学反応によるゲル粒子の自律運動の実現に成功した．さらに，細胞やDNAを用いた細胞サ...

【キーワード】人工細胞モデル / マイクロ・ナノデバイス / 非平衡 / 非線形 / マイクロフルイディクス (他6件)

【概要】本研究では，人工細胞膜小胞の生成，人工細胞小胞内での化学反応の制御，人工細胞小胞同士の相互作用に関して，制御システムのためのマイクロ流体デバイスの構築を行った．人工細胞膜小胞の生成では，遠心キャピラリデバイスという単純な仕組みによって細胞サイズの人工細胞膜小胞（リポソーム）を生成できることを示した．化学反応の制御では，油中水滴の融合と分裂現象をコンピュータで制御することによって，物質の流入出を制御...

【総合理工】応用物理学：時空間発展／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【総合理工】応用物理学：自己駆動／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【総合理工】応用物理学：自己駆動体／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【総合理工】応用物理学：ゲスト放出／非平衡を含む研究件

【キーワード】多孔性金属錯体 / ペプチド / モーター / 多孔性金属錯体(MOF) / ゲスト放出 (他7件)

【概要】ジフェニルアラニン(DPA)が導入された多孔性金属錯体HKUST-1において、水上に設置するだけで、モーター挙動を示し、ゲスト放出後にDPAを再担持することで、少なくとも5回は再利用できることが明らかになった。本モーターを利用することで、電磁誘導を利用した発電機能も達成できたこの材料を利用することで、電磁誘導のメカニズムを利用した発電挙動も確認され、非平衡状態を電気エネルギーに変換することも可能に...

【総合理工】応用物理学：化学モーター／非平衡を含む研究件

【キーワード】多孔性金属錯体 / ペプチド / モーター / 多孔性金属錯体(MOF) / ゲスト放出 (他7件)

【概要】ジフェニルアラニン(DPA)が導入された多孔性金属錯体HKUST-1において、水上に設置するだけで、モーター挙動を示し、ゲスト放出後にDPAを再担持することで、少なくとも5回は再利用できることが明らかになった。本モーターを利用することで、電磁誘導を利用した発電機能も達成できたこの材料を利用することで、電磁誘導のメカニズムを利用した発電挙動も確認され、非平衡状態を電気エネルギーに変換することも可能に...

【総合理工】応用物理学：導電性酸化物／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【総合理工】応用物理学：酸化窒素センサー／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【総合理工】応用物理学：酸化窒素触媒／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【総合理工】応用物理学：ぺロブスカイト型酸化物／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【総合理工】応用物理学：非平衡ガス／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【総合理工】応用物理学：動的平均場理論／非平衡を含む研究件

❏複合量子相関系における光誘起超伝導と非平衡相転移の理論(25800192)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】辻直人国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90647752)

【キーワード】超伝導 / 動的平均場理論 / 非平衡 / 光誘起超伝導 / 光誘起相転移

【概要】電子格子相互作用が強く働いた系において、超伝導と電荷秩序が共存する超固体相、および量子臨界点が存在することを明らかにした。非平衡動的平均場理論を用いて電子格子系の非平衡ダイナミクスを解析し、超伝導状態においてヒッグスモードと呼ばれる集団振幅モード以外にフォノンの振動と混成した新たな集団振幅モードが存在することを示した。超伝導体に振動電場がかかったときに、超伝導秩序パラメーターの振幅が振動電場の周波...

【総合理工】応用物理学：物質設計／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【総合理工】応用物理学：熱的純粋量子状態／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【総合理工】応用物理学：変分クラスター法／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【総合理工】応用物理学：測定誘起相転移／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【総合理工】応用物理学：トポロジカル物質／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【総合理工】応用物理学：時間依存ランチョス法／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【総合理工】応用物理学：クラスター平均場近似／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【総合理工】応用物理学：行列積状態／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【総合理工】応用物理学：リプロン／非平衡を含む研究件

【概要】本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです....

【総合理工】環境化学：多孔性金属錯体(MOF) ／非平衡を含む研究件

【キーワード】多孔性金属錯体 / ペプチド / モーター / 多孔性金属錯体(MOF) / ゲスト放出 (他7件)

【概要】ジフェニルアラニン(DPA)が導入された多孔性金属錯体HKUST-1において、水上に設置するだけで、モーター挙動を示し、ゲスト放出後にDPAを再担持することで、少なくとも5回は再利用できることが明らかになった。本モーターを利用することで、電磁誘導を利用した発電機能も達成できたこの材料を利用することで、電磁誘導のメカニズムを利用した発電挙動も確認され、非平衡状態を電気エネルギーに変換することも可能に...

【工学】機械工学：粒子流れ／非平衡を含む研究件

【概要】本研究課題では、流体中に分散的に存在する界面が近接する際に発生する潤滑が、流れ場全体に及ぶような影響を与えることを、数値計算・実験を通して解析し、代表者が提案した拡張潤滑モデルを通して理解する。 2021年度は、液体中に置かれた溶媒と溶質を透過させる膜に働く潤滑効果が支配的となるような問題を設定し、溶媒・溶質の膜透過流束を高精度に解く数値解法を開発した。ユニークな点は、流れ場の圧力方程式に、膜上に...

【工学】機械工学：混相流れ／非平衡を含む研究件

【概要】本研究課題では、流体中に分散的に存在する界面が近接する際に発生する潤滑が、流れ場全体に及ぶような影響を与えることを、数値計算・実験を通して解析し、代表者が提案した拡張潤滑モデルを通して理解する。 2021年度は、液体中に置かれた溶媒と溶質を透過させる膜に働く潤滑効果が支配的となるような問題を設定し、溶媒・溶質の膜透過流束を高精度に解く数値解法を開発した。ユニークな点は、流れ場の圧力方程式に、膜上に...

【工学】機械工学：液滴浮遊／非平衡を含む研究件

【概要】本研究課題では、流体中に分散的に存在する界面が近接する際に発生する潤滑が、流れ場全体に及ぶような影響を与えることを、数値計算・実験を通して解析し、代表者が提案した拡張潤滑モデルを通して理解する。 2021年度は、液体中に置かれた溶媒と溶質を透過させる膜に働く潤滑効果が支配的となるような問題を設定し、溶媒・溶質の膜透過流束を高精度に解く数値解法を開発した。ユニークな点は、流れ場の圧力方程式に、膜上に...

【工学】材料工学：過冷却／非平衡を含む研究件

【研究代表者】賀川史敬国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (30598983)

【概要】液体を急冷すると結晶化しないまま、原子位置が不規則に凍結したガラスとなる。近年、固体中の電子においても似たような挙動が現れることが分かってきた。徐冷すると、電子は規則正しく結晶格子上に配列する（電子の結晶状態が現れる）のに対し、急冷した場合は電子が不規則に凍結した、いわば電子のガラス状態が現れる。このような電子の結晶状態と電子のガラス状態は電気パルスや光パルスを印可することで、不揮発かつ可逆的に切...

【工学】材料工学：機械学習ポテンシャル／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【工学】材料工学：気液固複合相／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【工学】材料工学：気液固複合相ヘテロ界面／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【工学】材料工学：マルチカノニカル／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【工学】材料工学：マルチカノニカル法／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【工学】材料工学：網羅的素過程探索／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【工学】材料工学：レーザートラップ／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【工学】プロセス・化学工学：燃料改質／非平衡を含む研究件

【概要】申請者は水素分離型の非平衡型燃料改質をめざし、この反応技術の鍵となる水素分離膜に関して新技術を見出した。本研究では提案した逆ビルドアップ法による、1μmオーダーのパラジウム合金薄膜と多孔質金属支持体とを複合化した水素分離膜の実用開発を目指した。従来、試作品ごとに性能が一定でないため、実用的な製膜法を確立することを第1目的とした。平成20年度は製法を改良しピンホールフリーの水素透分離膜作成を実現した...

【工学】プロセス・化学工学：逆ビルドアップ法／非平衡を含む研究件

【概要】申請者は水素分離型の非平衡型燃料改質をめざし、この反応技術の鍵となる水素分離膜に関して新技術を見出した。本研究では提案した逆ビルドアップ法による、1μmオーダーのパラジウム合金薄膜と多孔質金属支持体とを複合化した水素分離膜の実用開発を目指した。従来、試作品ごとに性能が一定でないため、実用的な製膜法を確立することを第1目的とした。平成20年度は製法を改良しピンホールフリーの水素透分離膜作成を実現した...

【工学】プロセス・化学工学：水素分離膜／非平衡を含む研究件

【概要】申請者は水素分離型の非平衡型燃料改質をめざし、この反応技術の鍵となる水素分離膜に関して新技術を見出した。本研究では提案した逆ビルドアップ法による、1μmオーダーのパラジウム合金薄膜と多孔質金属支持体とを複合化した水素分離膜の実用開発を目指した。従来、試作品ごとに性能が一定でないため、実用的な製膜法を確立することを第1目的とした。平成20年度は製法を改良しピンホールフリーの水素透分離膜作成を実現した...

【工学】プロセス・化学工学：廃熱回収／非平衡を含む研究件

【概要】電場を生かした低温での反応について精力的に検討を行い、放電と触媒の複合化が常温での反応性を制御しうること、電場と触媒の複合化が低温での選択的な反応を促進し活性化エネルギーを大幅に下げうることなどを見いだした。とりわけ、金属を担持した酸化物触媒を電極間に設置し、弱い電場を印加することで、150程度の非常に低い温度でメタンの水蒸気改質が十分に進行しうることを見いだした。 ...

【工学】プロセス・化学工学：低温化／非平衡を含む研究件

【概要】電場を生かした低温での反応について精力的に検討を行い、放電と触媒の複合化が常温での反応性を制御しうること、電場と触媒の複合化が低温での選択的な反応を促進し活性化エネルギーを大幅に下げうることなどを見いだした。とりわけ、金属を担持した酸化物触媒を電極間に設置し、弱い電場を印加することで、150程度の非常に低い温度でメタンの水蒸気改質が十分に進行しうることを見いだした。 ...

【工学】プロセス・化学工学：メタンの酸化／非平衡を含む研究件

【概要】電場を生かした低温での反応について精力的に検討を行い、放電と触媒の複合化が常温での反応性を制御しうること、電場と触媒の複合化が低温での選択的な反応を促進し活性化エネルギーを大幅に下げうることなどを見いだした。とりわけ、金属を担持した酸化物触媒を電極間に設置し、弱い電場を印加することで、150程度の非常に低い温度でメタンの水蒸気改質が十分に進行しうることを見いだした。 ...

【工学】プロセス・化学工学：非平衡放電／非平衡を含む研究件

【概要】電場を生かした低温での反応について精力的に検討を行い、放電と触媒の複合化が常温での反応性を制御しうること、電場と触媒の複合化が低温での選択的な反応を促進し活性化エネルギーを大幅に下げうることなどを見いだした。とりわけ、金属を担持した酸化物触媒を電極間に設置し、弱い電場を印加することで、150程度の非常に低い温度でメタンの水蒸気改質が十分に進行しうることを見いだした。 ...

【工学】プロセス・化学工学：単層カーボンナノチューブ／非平衡を含む研究件

【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)

【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...

【工学】プロセス・化学工学：電場／非平衡を含む研究件

【概要】電場を生かした低温での反応について精力的に検討を行い、放電と触媒の複合化が常温での反応性を制御しうること、電場と触媒の複合化が低温での選択的な反応を促進し活性化エネルギーを大幅に下げうることなどを見いだした。とりわけ、金属を担持した酸化物触媒を電極間に設置し、弱い電場を印加することで、150程度の非常に低い温度でメタンの水蒸気改質が十分に進行しうることを見いだした。 ...

【工学】電気電子工学：顕微分光／非平衡を含む研究件

【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)

【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...

【工学】電気電子工学：ヘテロ界面／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【工学】電気電子工学：光励起／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【工学】電気電子工学：めっき／非平衡を含む研究件

【概要】申請者は水素分離型の非平衡型燃料改質をめざし、この反応技術の鍵となる水素分離膜に関して新技術を見出した。本研究では提案した逆ビルドアップ法による、1μmオーダーのパラジウム合金薄膜と多孔質金属支持体とを複合化した水素分離膜の実用開発を目指した。従来、試作品ごとに性能が一定でないため、実用的な製膜法を確立することを第1目的とした。平成20年度は製法を改良しピンホールフリーの水素透分離膜作成を実現した...

【工学】電気電子工学：フォノン／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、様々な原子分子の吸着薄膜にフォノンを照射して非平衡超流動状態を実現し、物理学の発展に資することを目的とする。薄膜が吸着した固体基板に100GHz程度の超高周波フォノンを生成し、薄膜を局在状態から空間的に広がった励起状態に遷移させる。フォノン生成には超伝導トンネル接合を用いる。本研究ではNb-AlOx-Nb超伝導トンネル接合素子を作成しその電流電圧特性を調べて素子の改善を進めるとともに、2...

【概要】非平衡過程の統計物理は近年における極めて興味深い研究対象であり、流体の臨界挙動やガラス転移、多成分系の相分離過程など様々な系の記述に成功しているが、理論的にも実験的にも解決すべき問題は多く残されている。これら非平衡状態は、系が平衡状態へと緩和してゆくエントロピー増大の過程であり、熱流・運動量流あるいは物質流の存在によって特徴づけられる。非平衡状態を研究するためにはこれらの特徴的な輸送現象を直接に観...

【工学】電気電子工学：スピン流／非平衡を含む研究件

【キーワード】励起子絶縁体 / 遷移金属化合物 / 時間依存ランチョス法 / 行列積状態 / ハバード模型 (他14件)

【概要】物質中において電子と正孔間に相互作用が働いて対（励起子）が自発的に生成され、それらが量子凝縮を起こした系を励起子絶縁体と呼ぶ。近年、その物性の理解が大きく進展している。本年度は励起子絶縁体そのものに関係する成果は得られなかったが、同じく強い電子相関を有する系について派生的に以下の成果を得た。 (1)二次元異方的三角格子上のハバード模型における光誘起スピン秩序転移の研究を行った。この系では基底状態で...

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【工学】電気電子工学：超高速分光／非平衡を含む研究件

【概要】超伝導と電荷密度波(CDW)といった多重の秩序が競合共存する系を対象に、光学的量子クエンチの手法を用いて、新たな量子相の探究を行った。遷移金属ダイカルコゲナイド物質ではCDWの振幅モード励起を介した相転移を初めて実現した。鉄系超伝導体では、光照射により超伝導が増強することを非線形テラヘルツ分光から明瞭に実証した。ストライプ秩序を発現するLa214系銅酸化物高温超伝導体では、電荷秩序とスピン秩序、超...

【工学】電気電子工学：ペロブスカイト／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【工学】電気電子工学：マイクロフルイディクス／非平衡を含む研究件

【キーワード】人工細胞モデル / マイクロ・ナノデバイス / 非平衡 / 非線形 / マイクロフルイディクス (他6件)

【概要】本研究では，人工細胞膜小胞の生成，人工細胞小胞内での化学反応の制御，人工細胞小胞同士の相互作用に関して，制御システムのためのマイクロ流体デバイスの構築を行った．人工細胞膜小胞の生成では，遠心キャピラリデバイスという単純な仕組みによって細胞サイズの人工細胞膜小胞（リポソーム）を生成できることを示した．化学反応の制御では，油中水滴の融合と分裂現象をコンピュータで制御することによって，物質の流入出を制御...

【工学】電気電子工学：非線形光学／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【工学】電気電子工学：高温超伝導／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【工学】建築学：複合化／非平衡を含む研究件

【概要】申請者は水素分離型の非平衡型燃料改質をめざし、この反応技術の鍵となる水素分離膜に関して新技術を見出した。本研究では提案した逆ビルドアップ法による、1μmオーダーのパラジウム合金薄膜と多孔質金属支持体とを複合化した水素分離膜の実用開発を目指した。従来、試作品ごとに性能が一定でないため、実用的な製膜法を確立することを第1目的とした。平成20年度は製法を改良しピンホールフリーの水素透分離膜作成を実現した...

【工学】土木工学：量子ドット／非平衡を含む研究件

【概要】量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流お...

【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)

【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...

【概要】近年量子ドット系では、基礎的な物理現象からデバイスへの応用まで幅広く研究が行われている。特に物理現象では、局所的な電子相関効果と量子トンネル効果の拮抗により生じる近藤効果の研究が盛んに行われてきた。古くは磁性合金での近藤効果の研究により、多くの興味深い性質が明らかにされてきた。これを量子ドット系であらためて研究する意義の1つとして、電極間に有限のバイアスをかけることにより定常的に電流が流れた非平衡...

【工学】土木工学：熱力学／非平衡を含む研究件

【概要】本研究では、非線形力学系に関する国内国外の研究動向を調査し、平成10年度以降における我が国の非平衡統計力学の研究の方向性を探った。まず、我が国の複雑系研究の動向について、複雑系研究と要素還元主義とが相反するものであって、従来の物理学が要素還元主義に陥っているとする主張の正当性について検討した。その結果、むしろ複雑系の現象論として熱力学を拡張するような方向が望ましいのではないか、特に生物現象のように...

【工学】構造・機能材料：導電率／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【工学】構造・機能材料：弾性／非平衡を含む研究件

【概要】新しい物理学の発展をもたらす超流動体の創出を目的として、本研究では水素分子薄膜の超流動化を目指した。水素薄膜に強静電場を与えて流体状態を低温まで保持し、超流動化を図ることを計画した。この実験の前に水素薄膜の量子性を調べるために3種類の同位体(H2,HD,D2)薄膜の弾性測定を行い、異なる温度3箇所で弾性異常(弾性率の増大と散逸の極大)を発見した。その解析から、薄膜の最表面では低温まで水素分子が流体...

【工学】構造・機能材料：燃料電池／非平衡を含む研究件

【概要】申請者が提案した燃料電池用の新しい高性能燃料改質器の開発を進めた。本器は従来の充填層型改質器と異なり、プレート積層型であり、水素を反応雰囲気から逐一回収し非平衡反応を行う点が新しい。本研究ではこれまでの基礎的知見をもとに提案する改質器を試作し、その性能を実証することを目的にした。即ち従来に無い高性能改質反応を実現するプレート型改質器のデザインを実験的、数値解析的に検討した。とくに新材料であるプレ...

【工学】構造・機能材料：電気伝導／非平衡を含む研究件

【概要】フェルミーパスターウラムモデルといわれる、調和的なバネと4次の非線形バネで最近接格子がつながれた系を用いて、熱伝導現象の次元依存性の研究を行った。熱伝導度は1,2次元では系のサイズに関してベキ発散をするのに対し、3次元では収束していく様子が観測された。流れの揺らぎを系統立てて調べるために、調和格子上での熱流揺らぎの情報をすべて内在するカレントキュムラント生成関数の一般公式を導出した。また、ア...

【工学】構造・機能材料：動的モンテカルロ／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【工学】総合工学：フェムト秒／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【工学】総合工学：回転温度／非平衡を含む研究件

【キーワード】窒素プラズマ / マイクロ波放電 / 振動励起状態 / 同位体効果 / 振動温度 (他7件)

【概要】振動励起状態の数密度分布に関する理論検討を昨年度に引き続き実施した。重い同位体である^<14>N^<15>N分子の振動励起状態の数密度が、^<14>N_2に比べて高くなる。しかしながら、注意すべきは、解離した窒素原子の振る舞いである。解離した窒素原子は、振動-並進緩和の効果が大きく、せっかく生成された窒素分子の振動励起状態をかなりな速度係数で脱励起させることが判...

【工学】総合工学：同位体効果／非平衡を含む研究件

【キーワード】窒素プラズマ / マイクロ波放電 / 振動励起状態 / 同位体効果 / 振動温度 (他7件)

【概要】振動励起状態の数密度分布に関する理論検討を昨年度に引き続き実施した。重い同位体である^<14>N^<15>N分子の振動励起状態の数密度が、^<14>N_2に比べて高くなる。しかしながら、注意すべきは、解離した窒素原子の振る舞いである。解離した窒素原子は、振動-並進緩和の効果が大きく、せっかく生成された窒素分子の振動励起状態をかなりな速度係数で脱励起させることが判...

【工学】総合工学：拡散／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【工学】総合工学：プラズマ化学／非平衡を含む研究件

【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)

【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...

【工学】総合工学：熱伝導／非平衡を含む研究件

【概要】フェルミーパスターウラムモデルといわれる、調和的なバネと4次の非線形バネで最近接格子がつながれた系を用いて、熱伝導現象の次元依存性の研究を行った。熱伝導度は1,2次元では系のサイズに関してベキ発散をするのに対し、3次元では収束していく様子が観測された。流れの揺らぎを系統立てて調べるために、調和格子上での熱流揺らぎの情報をすべて内在するカレントキュムラント生成関数の一般公式を導出した。また、ア...

【工学】総合工学：振動温度／非平衡を含む研究件

【キーワード】窒素プラズマ / マイクロ波放電 / 振動励起状態 / 同位体効果 / 振動温度 (他7件)

【概要】振動励起状態の数密度分布に関する理論検討を昨年度に引き続き実施した。重い同位体である^<14>N^<15>N分子の振動励起状態の数密度が、^<14>N_2に比べて高くなる。しかしながら、注意すべきは、解離した窒素原子の振る舞いである。解離した窒素原子は、振動-並進緩和の効果が大きく、せっかく生成された窒素分子の振動励起状態をかなりな速度係数で脱励起させることが判...

【工学】総合工学：振動励起状態／非平衡を含む研究件

【キーワード】窒素プラズマ / マイクロ波放電 / 振動励起状態 / 同位体効果 / 振動温度 (他7件)

【概要】振動励起状態の数密度分布に関する理論検討を昨年度に引き続き実施した。重い同位体である^<14>N^<15>N分子の振動励起状態の数密度が、^<14>N_2に比べて高くなる。しかしながら、注意すべきは、解離した窒素原子の振る舞いである。解離した窒素原子は、振動-並進緩和の効果が大きく、せっかく生成された窒素分子の振動励起状態をかなりな速度係数で脱励起させることが判...

【工学】総合工学：水素製造／非平衡を含む研究件

【概要】申請者は水素分離型の非平衡型燃料改質をめざし、この反応技術の鍵となる水素分離膜に関して新技術を見出した。本研究では提案した逆ビルドアップ法による、1μmオーダーのパラジウム合金薄膜と多孔質金属支持体とを複合化した水素分離膜の実用開発を目指した。従来、試作品ごとに性能が一定でないため、実用的な製膜法を確立することを第1目的とした。平成20年度は製法を改良しピンホールフリーの水素透分離膜作成を実現した...

【概要】電場を生かした低温での反応について精力的に検討を行い、放電と触媒の複合化が常温での反応性を制御しうること、電場と触媒の複合化が低温での選択的な反応を促進し活性化エネルギーを大幅に下げうることなどを見いだした。とりわけ、金属を担持した酸化物触媒を電極間に設置し、弱い電場を印加することで、150程度の非常に低い温度でメタンの水蒸気改質が十分に進行しうることを見いだした。 ...

【工学】総合工学：大気圧非平衡プラズマ／非平衡を含む研究件

【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)

【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...

【工学】総合工学：第一原理／非平衡を含む研究件

【概要】本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです....

【工学】総合工学：第一原理計算／非平衡を含む研究件

【キーワード】第一原理計算 / ヘテロ界面 / 機械学習ポテンシャル / マルチカノニカル / モンテカルロ (他15件)

【概要】本研究は機能性デバイスを理論的に設計する上で必要となる原子・分子スケールの微視的モデルを用いてバルク材料と他相（気相、液相、固相）との接合界面（ヘテロ界面）の高精度大規模計算を実現するための理論的枠組み構築を目的とした理論研究である。高精度な構造表現には第一原理計算を学習データとする機械学習ポテンシャル法、反応の速度論的評価にはマルチカノニカル法、大規模計算には動的モンテカルロ法、という三つの手法...

【キーワード】第一原理計算 / 強相関電子系 / 階層的第一原理強相関電子状態計算法 / 高温超伝導 / 量子流体と量子スピン液体 (他21件)

【概要】強相関電子系を第一原理的に解明するための手法を標準手法として確立し、コードの公開・普及を行なった。機械学習を導入して、世界最高精度の量子多体ソルバーを開発し適用したことや、隠れた物理量抽出のための分光実験データ解析へ適用したことは当初の予定を超えた成果である。開発手法を、銅酸化物に代表される高温超伝導体や分子性結晶に見られる量子スピン液体の候補に適用し、初めて実験相図の任意パラメタなしでの再現に成...

【工学】総合工学：界面／非平衡を含む研究件

【概要】本研究課題では、流体中に分散的に存在する界面が近接する際に発生する潤滑が、流れ場全体に及ぶような影響を与えることを、数値計算・実験を通して解析し、代表者が提案した拡張潤滑モデルを通して理解する。 2021年度は、液体中に置かれた溶媒と溶質を透過させる膜に働く潤滑効果が支配的となるような問題を設定し、溶媒・溶質の膜透過流束を高精度に解く数値解法を開発した。ユニークな点は、流れ場の圧力方程式に、膜上に...

【工学】総合工学：スピントロニクス／非平衡を含む研究件

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【工学】総合工学：潤滑／非平衡を含む研究件

【概要】本研究課題では、流体中に分散的に存在する界面が近接する際に発生する潤滑が、流れ場全体に及ぶような影響を与えることを、数値計算・実験を通して解析し、代表者が提案した拡張潤滑モデルを通して理解する。 2021年度は、液体中に置かれた溶媒と溶質を透過させる膜に働く潤滑効果が支配的となるような問題を設定し、溶媒・溶質の膜透過流束を高精度に解く数値解法を開発した。ユニークな点は、流れ場の圧力方程式に、膜上に...

【工学】総合工学：潤滑理論／非平衡を含む研究件

【概要】本研究課題では、流体中に分散的に存在する界面が近接する際に発生する潤滑が、流れ場全体に及ぶような影響を与えることを、数値計算・実験を通して解析し、代表者が提案した拡張潤滑モデルを通して理解する。 2021年度は、液体中に置かれた溶媒と溶質を透過させる膜に働く潤滑効果が支配的となるような問題を設定し、溶媒・溶質の膜透過流束を高精度に解く数値解法を開発した。ユニークな点は、流れ場の圧力方程式に、膜上に...

【工学】総合工学：マイクロマシン／非平衡を含む研究件

【キーワード】分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / マイクロマシン / 非平衡 (他10件)

【概要】本研究では，マイクロメートルスケールの非平衡場を構築・制御し，分子を時空間的・動的に自己組織化させ，非平衡場のエネルギーを利用して自律的に駆動する，「動的な細胞サイズ分子ロボットの創製と制御」を行うことを目的とした．研究の結果，細胞サイズ分子ロボットのための非対称複雑形状ゲル粒子の構築技術と動的自己組織化法の開発，化学反応によるゲル粒子の自律運動の実現に成功した．さらに，細胞やDNAを用いた細胞サ...

【工学】総合工学：表面・界面物性／非平衡を含む研究件

【概要】本研究テーマは、自発的界面張力変動が生じる物質の特定を、本変動現象の解明と共に行うことである。本研究の大きな成果として、(1)飽和ヨウ化カリウム・ヨウ素ニトロベンゼン溶液/カチオン性界面活性剤水溶液系の、クロロベンゼン添加による自発界面変動現象が解明(2)飽和NaClおよびZnCl2ニトロベンゼン溶液/1mMトリメチルステアリルアンモニウムクロリド水溶液系、すなわちヨウ素を使わない系での自発変動の...

【工学】総合工学：超音波／非平衡を含む研究件

【概要】高出力超音波によって,低温の均一溶液中に局所的に高温状態を形成させた反応場中でラジカル連鎖を開始させるという新しい実験手法によって,これまでの熱的なラジカル反応の条件では実現できないような高い選択性で,長らく制御が困難とされてきたラジカルの空気酸化反応を実現することができた.この研究を通して酸素化を伴う分子内環化反応の開発と超音波反応のスケールアップなどの実用面も含めその一般性を確立することができ...

【工学】総合工学：走査プローブ顕微鏡／非平衡を含む研究件

【概要】新しい物理学の発展をもたらす超流動体の創出を目的として、本研究では水素分子薄膜の超流動化を目指した。水素薄膜に強静電場を与えて流体状態を低温まで保持し、超流動化を図ることを計画した。この実験の前に水素薄膜の量子性を調べるために3種類の同位体(H2,HD,D2)薄膜の弾性測定を行い、異なる温度3箇所で弾性異常(弾性率の増大と散逸の極大)を発見した。その解析から、薄膜の最表面では低温まで水素分子が流体...

【工学】総合工学：非線形振動／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【工学】総合工学：モーター／非平衡を含む研究件

【キーワード】多孔性金属錯体 / ペプチド / モーター / 多孔性金属錯体(MOF) / ゲスト放出 (他7件)

【概要】ジフェニルアラニン(DPA)が導入された多孔性金属錯体HKUST-1において、水上に設置するだけで、モーター挙動を示し、ゲスト放出後にDPAを再担持することで、少なくとも5回は再利用できることが明らかになった。本モーターを利用することで、電磁誘導を利用した発電機能も達成できたこの材料を利用することで、電磁誘導のメカニズムを利用した発電挙動も確認され、非平衡状態を電気エネルギーに変換することも可能に...

【工学】総合工学：コロイド／非平衡を含む研究件

【概要】本研究テーマは、自発的界面張力変動が生じる物質の特定を、本変動現象の解明と共に行うことである。本研究の大きな成果として、(1)飽和ヨウ化カリウム・ヨウ素ニトロベンゼン溶液/カチオン性界面活性剤水溶液系の、クロロベンゼン添加による自発界面変動現象が解明(2)飽和NaClおよびZnCl2ニトロベンゼン溶液/1mMトリメチルステアリルアンモニウムクロリド水溶液系、すなわちヨウ素を使わない系での自発変動の...

【工学】総合工学：マイクロ流体力学／非平衡を含む研究件

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【工学】総合工学：自己集積／非平衡を含む研究件

【概要】本研究テーマは、自発的界面張力変動が生じる物質の特定を、本変動現象の解明と共に行うことである。本研究の大きな成果として、(1)飽和ヨウ化カリウム・ヨウ素ニトロベンゼン溶液/カチオン性界面活性剤水溶液系の、クロロベンゼン添加による自発界面変動現象が解明(2)飽和NaClおよびZnCl2ニトロベンゼン溶液/1mMトリメチルステアリルアンモニウムクロリド水溶液系、すなわちヨウ素を使わない系での自発変動の...

【工学】総合工学：高速大気再突入／非平衡を含む研究件

【キーワード】Reentry / High-enthalpy / Non-eguilibrium / Planetary Exploration / Non-equilibrium (他8件)

【概要】惑星探査において惑星表面に観測機器を到達させるミッションや、地球へのサンプルリターンミッションの必要性が高まっており、これを実現実現するために必要な工学技術の確立が迫られている。特に地球へのサンプルリターンミッションでは惑星間軌道から直接地球大気に突入するため必然的に超高速(13km/sec)の再突入を行う必要があり、このため、未到達の工学技術を要求されている。このミッションで要求される飛行体の開...

【工学】総合工学：流体力学／非平衡を含む研究件

【概要】可積分な構造を持つ非平衡統計力学模型に関する理解を深めるいくつかの成果を得た。まず1次元Kardar-Parisi- Zhang(KPZ)普遍性クラスに属するモデルに対して、従来あった問題点を解決する新たな解析法を開発した。特にKPZクラスに属する多くのモデルを特別な場合や極限的な場合として含む確率的6頂点模型と呼ばれるモデルに適用した。また、これまで１成分系に対してのみ行われてきた計算を、AH...

【工学】総合工学：レーザー／非平衡を含む研究件

【概要】昨年度に引き続き、固体中での時間結晶の実現、およびそれを用いたレーザー周波数の下方変換技術の開発に向けて解析を行なった。解析の対象としては、モット絶縁体を記述する電子系のモデルであるファリコフ・キンボール(FK)模型を扱った。この模型は、非平衡動的平均場理論の範囲で数値的に厳密に解析できることが知られている。FK模型に周期的な振動電場を加えたときのダイナミクスを計算したところ、モット絶縁体相におい...

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【工学】総合工学：ダイナミクス／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は光による超伝導マクロ波動関数の制御、超伝導コヒーレンスの制御を目的として、光パルスあるいはテラヘルツ(THz)波パルスによって励起された超伝導体の非平衡ダイナミクスを解明することを目指した。特に、秩序変数の振幅振動に相当するヒッグスモード、位相の振動に相当するジョセフソンプラズマといった集団励起に注目し、その実時間計測を通して、超伝導秩序変数のダイナミクスを調べた。ヒッグスモードと光との相...

【工学】総合工学：相変化／非平衡を含む研究件

【概要】エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。...

【工学】総合工学：マイクロ・ナノデバイス／非平衡を含む研究件

【キーワード】人工細胞モデル / マイクロ・ナノデバイス / 非平衡 / 非線形 / マイクロフルイディクス (他6件)

【概要】本研究では，人工細胞膜小胞の生成，人工細胞小胞内での化学反応の制御，人工細胞小胞同士の相互作用に関して，制御システムのためのマイクロ流体デバイスの構築を行った．人工細胞膜小胞の生成では，遠心キャピラリデバイスという単純な仕組みによって細胞サイズの人工細胞膜小胞（リポソーム）を生成できることを示した．化学反応の制御では，油中水滴の融合と分裂現象をコンピュータで制御することによって，物質の流入出を制御...

【工学】総合工学：マイクロ波放電／非平衡を含む研究件

【キーワード】窒素プラズマ / マイクロ波放電 / 振動励起状態 / 同位体効果 / 振動温度 (他7件)

【概要】振動励起状態の数密度分布に関する理論検討を昨年度に引き続き実施した。重い同位体である^<14>N^<15>N分子の振動励起状態の数密度が、^<14>N_2に比べて高くなる。しかしながら、注意すべきは、解離した窒素原子の振る舞いである。解離した窒素原子は、振動-並進緩和の効果が大きく、せっかく生成された窒素分子の振動励起状態をかなりな速度係数で脱励起させることが判...

【工学】総合工学：マイクロ流路／非平衡を含む研究件

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【概要】マイクロ流体工学を応用し, DNAを含む生体高分子システムへの分子的な入出力が可能となるマイクロメートルサイズ(細胞サイズ)の微小反応系の構築に成功した.この技術により,自律的な情報処理に必須となる,溶液濃度のダイナミックな制御や,開放系の反応容器の構築ができることを示した. ...

【工学】総合工学：ナノ材料／非平衡を含む研究件

【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)

【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...

【工学】総合工学：High-enthalpy ／非平衡を含む研究件

【キーワード】Reentry / High-enthalpy / Non-eguilibrium / Planetary Exploration / Non-equilibrium (他8件)

【概要】惑星探査において惑星表面に観測機器を到達させるミッションや、地球へのサンプルリターンミッションの必要性が高まっており、これを実現実現するために必要な工学技術の確立が迫られている。特に地球へのサンプルリターンミッションでは惑星間軌道から直接地球大気に突入するため必然的に超高速(13km/sec)の再突入を行う必要があり、このため、未到達の工学技術を要求されている。このミッションで要求される飛行体の開...

【工学】総合工学：水素／非平衡を含む研究件

【概要】本研究は、様々な原子分子の吸着薄膜にフォノンを照射して非平衡超流動状態を実現し、物理学の発展に資することを目的とする。薄膜が吸着した固体基板に100GHz程度の超高周波フォノンを生成し、薄膜を局在状態から空間的に広がった励起状態に遷移させる。フォノン生成には超伝導トンネル接合を用いる。本研究ではNb-AlOx-Nb超伝導トンネル接合素子を作成しその電流電圧特性を調べて素子の改善を進めるとともに、2...

【概要】新しい物理学の発展をもたらす超流動体の創出を目的として、本研究では水素分子薄膜の超流動化を目指した。水素薄膜に強静電場を与えて流体状態を低温まで保持し、超流動化を図ることを計画した。この実験の前に水素薄膜の量子性を調べるために3種類の同位体(H2,HD,D2)薄膜の弾性測定を行い、異なる温度3箇所で弾性異常(弾性率の増大と散逸の極大)を発見した。その解析から、薄膜の最表面では低温まで水素分子が流体...

【概要】申請者は水素分離型の非平衡型燃料改質をめざし、この反応技術の鍵となる水素分離膜に関して新技術を見出した。本研究では提案した逆ビルドアップ法による、1μmオーダーのパラジウム合金薄膜と多孔質金属支持体とを複合化した水素分離膜の実用開発を目指した。従来、試作品ごとに性能が一定でないため、実用的な製膜法を確立することを第1目的とした。平成20年度は製法を改良しピンホールフリーの水素透分離膜作成を実現した...

【工学】総合工学：高温非平衡流／非平衡を含む研究件

【キーワード】Reentry / High-enthalpy / Non-eguilibrium / Planetary Exploration / Non-equilibrium (他8件)

【概要】惑星探査において惑星表面に観測機器を到達させるミッションや、地球へのサンプルリターンミッションの必要性が高まっており、これを実現実現するために必要な工学技術の確立が迫られている。特に地球へのサンプルリターンミッションでは惑星間軌道から直接地球大気に突入するため必然的に超高速(13km/sec)の再突入を行う必要があり、このため、未到達の工学技術を要求されている。このミッションで要求される飛行体の開...

【工学】総合工学：弱電離プラズマ／非平衡を含む研究件

【キーワード】Reentry / High-enthalpy / Non-eguilibrium / Planetary Exploration / Non-equilibrium (他8件)

【概要】惑星探査において惑星表面に観測機器を到達させるミッションや、地球へのサンプルリターンミッションの必要性が高まっており、これを実現実現するために必要な工学技術の確立が迫られている。特に地球へのサンプルリターンミッションでは惑星間軌道から直接地球大気に突入するため必然的に超高速(13km/sec)の再突入を行う必要があり、このため、未到達の工学技術を要求されている。このミッションで要求される飛行体の開...

【工学】総合工学：振動／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【総合生物】ゲノム科学：長鎖DNA ／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【総合生物】生体分子化学：1分子追跡／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【総合生物】生体分子化学：細胞内混雑／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【総合生物】生体医工学・生体材料学：光ピンセット／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【総合生物】生体医工学・生体材料学：人工細胞／非平衡を含む研究件

【キーワード】分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / マイクロマシン / 非平衡 (他10件)

【概要】本研究では，マイクロメートルスケールの非平衡場を構築・制御し，分子を時空間的・動的に自己組織化させ，非平衡場のエネルギーを利用して自律的に駆動する，「動的な細胞サイズ分子ロボットの創製と制御」を行うことを目的とした．研究の結果，細胞サイズ分子ロボットのための非対称複雑形状ゲル粒子の構築技術と動的自己組織化法の開発，化学反応によるゲル粒子の自律運動の実現に成功した．さらに，細胞やDNAを用いた細胞サ...

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【総合生物】生体医工学・生体材料学：人工生命システム／非平衡を含む研究件

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【総合生物】生体医工学・生体材料学：非線形非平衡／非平衡を含む研究件

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【総合生物】神経科学：リボソーム／非平衡を含む研究件

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【総合生物】神経科学：振動現象／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【農学】生産環境農学：分子機械／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【農学】森林圏科学：病原力／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：樹木萎凋病／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：アンブロシア／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：群集動態／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：系統制約性／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：分子系統関係／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：エタノールトラップ／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：選好性／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：萎凋病／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：寄主サイズ／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：寄主植物／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：キクイムシ／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：キクイムシ科／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：季節性／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：ナガキクイムシ科／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：共生菌／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：矯正菌／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【農学】森林圏科学：養菌性キクイムシ／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【医歯薬学】内科系臨床医学：リエントリー／非平衡を含む研究件

【キーワード】Reentry / High-enthalpy / Non-eguilibrium / Planetary Exploration / Non-equilibrium (他8件)

【概要】惑星探査において惑星表面に観測機器を到達させるミッションや、地球へのサンプルリターンミッションの必要性が高まっており、これを実現実現するために必要な工学技術の確立が迫られている。特に地球へのサンプルリターンミッションでは惑星間軌道から直接地球大気に突入するため必然的に超高速(13km/sec)の再突入を行う必要があり、このため、未到達の工学技術を要求されている。このミッションで要求される飛行体の開...

【医歯薬学】内科系臨床医学：メタゲノム解析／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【医歯薬学】内科系臨床医学：環境要因／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【医歯薬学】外科系臨床医学：階層性／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡 / 非線形物理学 / 統計物理学 / 非平衡・非線形物理学 / 量子ダイナミクス (他9件)

【概要】ハミルトン系カオスの示す新たなエルゴード問題を拓くために、(i)長時間ゆらぎ(非定常カオス)の異常性出現のメカニズムの探求と(ii)非平衡状況下におけるカオス構造の探求に挑戦した。現在までカオスのエルゴード性の研究は、すべて孤立力学系を対象にして発展してきたものであり、注目する力学系の対象を非定常系や開放系にまで拡張してゆこうとする上記二つの挑戦は、従来のハミルトン系のエルゴード性の研究の単純な...

【医歯薬学】外科系臨床医学：ナノバイオ／非平衡を含む研究件

【概要】マイクロ流体工学を応用し, DNAを含む生体高分子システムへの分子的な入出力が可能となるマイクロメートルサイズ(細胞サイズ)の微小反応系の構築に成功した.この技術により,自律的な情報処理に必須となる,溶液濃度のダイナミックな制御や,開放系の反応容器の構築ができることを示した. ...

【医歯薬学】社会医学：ゆらぎ／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)

【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...

【概要】本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです....

【医歯薬学】社会医学：リズム／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【医歯薬学】社会医学：軸索輸送／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【医歯薬学】歯学：次世代シーケンサー／非平衡を含む研究件

❏養菌性キクイムシが媒介する樹木萎凋病の発生リスクに影響する環境要因と系統的制約性(16H02760)

【概要】ナラ枯れの病原菌であるRaffaelea quercivoraについて、インドネシア産の菌を現地の8樹種に接種した。その結果、日本で日本産樹種に接種した場合に比べると、壊死変色部の広がりは小さく、日本以外でナラ枯れが発生しない原因は、植物の抵抗性が関係しているものと考えられた。樹木萎凋病の発生リスクに関係すると考えられるキクイムシ類の材の新鮮度や太さに対する選好性を評価した。キクイムシの胞子貯蔵器...

【医歯薬学】歯学：ナノテクノロジー／非平衡を含む研究件

【キーワード】大気圧非平衡プラズマ / 量子ドット / 単層カーボンナノチューブ / ナノテクノロジー / ナノ材料 (他9件)

【概要】大気圧では,バルクプラズマと電極(または合成基板)の境界領域に厚さ約100μmの衝突性シースが形成される。このシースには1000 V/cmを超える高電界領域が形成されるにもかかわらず,大気圧では粒子間の衝突頻度が高いためにイオンは加速しきれない(イオンエネルギー:0.01eV以下)。このような大気圧独自の反応系が大きな注目を集め,先進材料合成プロセスの実現に向けた基礎・応用研究が急展開している。本...

【医歯薬学】薬学：環化反応／非平衡を含む研究件

【概要】高出力超音波によって,低温の均一溶液中に局所的に高温状態を形成させた反応場中でラジカル連鎖を開始させるという新しい実験手法によって,これまでの熱的なラジカル反応の条件では実現できないような高い選択性で,長らく制御が困難とされてきたラジカルの空気酸化反応を実現することができた.この研究を通して酸素化を伴う分子内環化反応の開発と超音波反応のスケールアップなどの実用面も含めその一般性を確立することができ...

【医歯薬学】薬学：酸化反応／非平衡を含む研究件

【概要】高出力超音波によって,低温の均一溶液中に局所的に高温状態を形成させた反応場中でラジカル連鎖を開始させるという新しい実験手法によって,これまでの熱的なラジカル反応の条件では実現できないような高い選択性で,長らく制御が困難とされてきたラジカルの空気酸化反応を実現することができた.この研究を通して酸素化を伴う分子内環化反応の開発と超音波反応のスケールアップなどの実用面も含めその一般性を確立することができ...

【医歯薬学】薬学：自己組織化／非平衡を含む研究件

【キーワード】非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / 自己組織化 / パターン形成 (他15件)

【概要】当該年度に実施した、非線形科学に立脚した自己駆動体の構築に関する研究成果は次のとおりである。１．可逆的走化性の実験系の構築：これまでの無生物自己駆動体による走化性の研究報告のほとんどが、正または負の単指向走化性のみであった。ところが実際の生物では、採餌等走化性の目的を達したら、その場から立ち去ることができる可逆的走化性である。そこで本研究では、可逆的走化性を示す自己駆動体の構築を目的とした。具体...

【キーワード】分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / マイクロマシン / 非平衡 (他10件)

【概要】本研究では，マイクロメートルスケールの非平衡場を構築・制御し，分子を時空間的・動的に自己組織化させ，非平衡場のエネルギーを利用して自律的に駆動する，「動的な細胞サイズ分子ロボットの創製と制御」を行うことを目的とした．研究の結果，細胞サイズ分子ロボットのための非対称複雑形状ゲル粒子の構築技術と動的自己組織化法の開発，化学反応によるゲル粒子の自律運動の実現に成功した．さらに，細胞やDNAを用いた細胞サ...

【概要】本研究テーマは、自発的界面張力変動が生じる物質の特定を、本変動現象の解明と共に行うことである。本研究の大きな成果として、(1)飽和ヨウ化カリウム・ヨウ素ニトロベンゼン溶液/カチオン性界面活性剤水溶液系の、クロロベンゼン添加による自発界面変動現象が解明(2)飽和NaClおよびZnCl2ニトロベンゼン溶液/1mMトリメチルステアリルアンモニウムクロリド水溶液系、すなわちヨウ素を使わない系での自発変動の...

【医歯薬学】薬学：パラジウム／非平衡を含む研究件

【概要】申請者は水素分離型の非平衡型燃料改質をめざし、この反応技術の鍵となる水素分離膜に関して新技術を見出した。本研究では提案した逆ビルドアップ法による、1μmオーダーのパラジウム合金薄膜と多孔質金属支持体とを複合化した水素分離膜の実用開発を目指した。従来、試作品ごとに性能が一定でないため、実用的な製膜法を確立することを第1目的とした。平成20年度は製法を改良しピンホールフリーの水素透分離膜作成を実現した...

【医歯薬学】薬学：触媒／非平衡を含む研究件

【概要】電場を生かした低温での反応について精力的に検討を行い、放電と触媒の複合化が常温での反応性を制御しうること、電場と触媒の複合化が低温での選択的な反応を促進し活性化エネルギーを大幅に下げうることなどを見いだした。とりわけ、金属を担持した酸化物触媒を電極間に設置し、弱い電場を印加することで、150程度の非常に低い温度でメタンの水蒸気改質が十分に進行しうることを見いだした。 ...

【医歯薬学】薬学：遺伝子導入／非平衡を含む研究件

【キーワード】非平衡開放系 / レーザー / リズム / パターン形成 / メソスコピック系 (他27件)

【概要】非平衡開放系の物理を理解することは、宇宙から生物にいたるまで、さまざまなスケールの物理を考える際に重要な課題である。そこで、われわれはマイクロメートル〜ミリメートルのスケールの定常的な非平衡開放条件を集光レーザー場を用いて形成することを目的として研究を進めてきた。すなわち、集光レーザーによって物体をトラップしながら、光子としてのエネルギー注入による非平衡開放条件下で引き起こされる動的な非線形現象に...

【医歯薬学】薬学：ぺプチド／非平衡を含む研究件

【キーワード】多孔性金属錯体 / ペプチド / モーター / 多孔性金属錯体(MOF) / ゲスト放出 (他7件)

【概要】ジフェニルアラニン(DPA)が導入された多孔性金属錯体HKUST-1において、水上に設置するだけで、モーター挙動を示し、ゲスト放出後にDPAを再担持することで、少なくとも5回は再利用できることが明らかになった。本モーターを利用することで、電磁誘導を利用した発電機能も達成できたこの材料を利用することで、電磁誘導のメカニズムを利用した発電挙動も確認され、非平衡状態を電気エネルギーに変換することも可能に...

【医歯薬学】薬学：一酸化窒素／非平衡を含む研究件

【キーワード】酸化窒素センサー / 二酸化窒素 / 一酸化窒素 / ペロブスカイト / 酸化窒素触媒 (他11件)

【概要】高温燃焼で生成する微量酸化窒素は800℃程度以下の排ガス中では非平衡であり,触媒の表面では二酸化窒素は強力な酸化剤,一酸化窒素は分解反応経路により酸化剤にも還元剤にも働き,分解して平衡化する。これらの分子が触媒上に次々と供給され定常的に分解するとき,触媒はその分解時に酸化窒素から解放される強力な酸化力(あるいは還元力)に包まれ,気相中の酸素ガス圧に比べて極めて高い(あるいは低い)酸素圧下にあるのと...

【医歯薬学】薬学：DNA ／非平衡を含む研究件

【キーワード】分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / マイクロマシン / 非平衡 (他10件)

【概要】本研究では，マイクロメートルスケールの非平衡場を構築・制御し，分子を時空間的・動的に自己組織化させ，非平衡場のエネルギーを利用して自律的に駆動する，「動的な細胞サイズ分子ロボットの創製と制御」を行うことを目的とした．研究の結果，細胞サイズ分子ロボットのための非対称複雑形状ゲル粒子の構築技術と動的自己組織化法の開発，化学反応によるゲル粒子の自律運動の実現に成功した．さらに，細胞やDNAを用いた細胞サ...

【概要】近年，細胞サイズの小胞に遺伝子発現系を内包した人工細胞の研究が盛んに行われているが，ダイナミックな現象を取り出すまでには至っていない．本研究では，微小流体を自在に制御できるマイクロ流体工学を駆使し，人工細胞に物質・エネルギー的な非平衡性を与えることで，人工細胞内でのダイナミックな反応と人工細胞の自律運動を実現するための基礎技術の開発に成功した．本研究の成果により，今後，動的な人工細胞構築の発展が進...

【概要】マイクロ流体工学を応用し, DNAを含む生体高分子システムへの分子的な入出力が可能となるマイクロメートルサイズ(細胞サイズ)の微小反応系の構築に成功した.この技術により,自律的な情報処理に必須となる,溶液濃度のダイナミックな制御や,開放系の反応容器の構築ができることを示した. ...

【医歯薬学】薬学：温度／非平衡を含む研究件

【概要】従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではな...

【医歯薬学】薬学：人工細胞モデル／非平衡を含む研究件