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Exploration of Electronic Properties under Multiple Extreme Conditions in Condensed Conjugation Molecular Materials

Planned Research

Project AreaCondensed Conjugation Molecular Physics and Chemistry: Revisiting "Electronic Conjugation" Leading to Innovative Physical Properties of Molecular Materials
Project/Area Number 20H05869
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (II)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

橋本 顕一郎  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00634982)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 庄子 良晃  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40525573)
水上 雄太  東北大学, 理学研究科, 准教授 (80734095)
Project Period (FY) 2020-11-19 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥50,830,000 (Direct Cost: ¥39,100,000、Indirect Cost: ¥11,730,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Fiscal Year 2021: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Keywords高密度共役 / 超伝導 / スピン液体 / 比熱 / 電荷ガラス / 含ホウ素π電子系 / 高感度比熱測定 / フラストレーション / 配位高分子 / 幾何学的フラストレーション / 非線形伝導 / 金属有機構造体 / MOF / 磁場侵入長 / カゴメ格子 / 非線形・非平衡現象 / 強相関電子
Outline of Research at the Start

本研究課題では、A01・A02班で精緻に設計・合成された高密度共役分子ユニットを用いて、物質中にフラストレート構造を造り込み、環境(極低温・超高圧・強磁場)における物性測定をベースとしつつ、非平衡環境を積極的に取り込むことで、電子・分子自由度が生み出す階層構造に起源をもつ非線形伝導・自発的発振現象・金属-絶縁体転移などの巨大非線形・非平衡現象を探索する。その結果得られた物質設計・探索指針をもとに、『高密度共役の科学』を舞台とした電子の高密度化がもたらす非自明かつ巨大な未踏電子機能を実現する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究計画の目的は、「空隙をデザインし、空間を電子で埋める」という概念に基づき、分子構造・配列と電子密度を自在制御することで、電子多体効果による電子の局在化=重い電子化に伴う未踏電子機能を提唱・実現することである。一般的に電子同士が互いに強く相互作用する場合には、分子性物質においても電子相関効果による電荷・スピンの局在化=重い電子化が期待される。具体的な研究計画として、分子性物質中にフラストレート構造を造り込むことで、高密度共役物質を舞台とした新奇な物性現象を実現し、領域の推進・学術の変革に貢献する。
当該年度は、高密度共役分子性物質中に三角格子によるフラストレート構造が存在することで、電荷の結晶化とガラス化の間で拮抗が生じるθ型BEDT-TTF塩の研究を行った。特に、θ-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4において、抵抗ノイズ測定と熱膨張率測定を行い、BEDT-TTF分子の末端エチレン基の構造ガラスが100 Kで観測されることを明らかにした。今後、電荷ガラスとBEDT-TTF分子の末端エチレン基の構造ガラスの関係を明らかにすることが、この系の電子系起源のガラス現象の機構解明に繋がると考えられる。
また、高密度ホウ素集積体の創製に向けて、緊密な積層構造を形成する新規ヘテロπ電子系を構築するとともに、特異かつ複雑な三次元的分子骨格を与える含ホウ素π電子系分子の変換反応を開発した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、電荷ガラス物質やMOF物質における超伝導体の研究が進展しているため。

Strategy for Future Research Activity

橋本が研究代表者として、有機合成化学を専門とする庄子と熱輸送測定を専門とする水上と連携をはかり、 高密度分子集積化に伴う電子の多体効果がもたらす未踏電子機能を探索・実現する。その結果得られた物質設計・探索指針をもとに、「高密度共役物質」を舞台とした新しい非線形・非平衡現象を実現し、本領域の推進に貢献する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (69 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (20 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Peer Reviewed: 20 results,  Open Access: 9 results) Presentation (44 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 15 results) Remarks (1 results)

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      Saito Yohei、Ganter Owen、Shang Chao、Hashimoto Kenichiro、Sasaki Takahiko、Winter Stephen M.、Muller Jens、Lang Michael
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 6 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.6.023003

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    • Author(s)
      Murata Yukihiro、Ozen Cihan、Maeda Satoshi、Fukushima Takanori、Shoji Yoshiaki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 59 Issue: 91 Pages: 13635-13638

    • DOI

      10.1039/d3cc04830f

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    • Author(s)
      Kashida Junki、Shoji Yoshiaki、Taka Hideo、Fukushima Takanori
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 29 Issue: 19

    • DOI

      10.1002/chem.202203561

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      Roppongi M.、Ishihara K.、Tanaka Y.、Ogawa K.、Okada K.、Liu S.、Mukasa K.、Mizukami Y.、Uwatoko Y.、Grasset R.、Konczykowski M.、Ortiz B. R.、Wilson S. D.、Hashimoto K.、Shibauchi T.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 667-667

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36273-x

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    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 1260-1260

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36725-4

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      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Issue: 18

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      10.1073/pnas.2110501119

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      Volume: 105 Issue: 20 Pages: 205111-205111

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      Crystals

      Volume: 12 Issue: 6 Pages: 831-831

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      10.3390/cryst12060831

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      Thomas Tatjana、Saito Yohei、Agarmani Yassine、Thyzel Tim、Lonsky Martin、Hashimoto Kenichiro、Sasaki Takahiko、Lang Michael、M?ller Jens
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      Physical Review B

      Volume: 105 Issue: 4 Pages: 041114-041114

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.l041114

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      Nat. Phys.

      Volume: 18 Issue: 4 Pages: 429-435

    • DOI

      10.1038/s41567-021-01488-6

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      Shoji Yoshiaki、Kashida Junki、Fukushima Takanori
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      Chemical Communications

      Volume: 58 Issue: 28 Pages: 4420-4434

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      Volume: 58 Issue: 32 Pages: 4973-4976

    • DOI

      10.1039/d2cc01159j

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      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 90 Issue: 11 Pages: 113708-113708

    • DOI

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    • NAID

      210000159428

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      Physical Review X

      Volume: 11 Issue: 4 Pages: 041048-041048

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      Murata Yukihiro、Matsunagi Kenta、Kashida Junki、Shoji Yoshiaki、Ozen Cihan、Maeda Satoshi、Fukushima Takanori
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      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: - Issue: 26 Pages: 14630-14635

    • DOI

      10.1002/anie.202103512

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      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Issue: 40 Pages: 21817-21823

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      Volume: 60 Issue: 44 Pages: 23812-23818

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      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 61 Issue: 1 Pages: 202113549-202113549

    • DOI

      10.1002/anie.202113549

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      Takenaka T.、Ishihara K.、Roppongi M.、Miao Y.、Mizukami Y.、Makita T.、Tsurumi J.、Watanabe S.、Takeya J.、Yamashita M.、Torizuka K.、Uwatoko Y.、Sasaki T.、Huang X.、Xu W.、Zhu D.、Su N.、Cheng J.-G.、Shibauchi T.、Hashimoto K.
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      Volume: 7 Issue: 12

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf3996

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    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 381-381

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20621-2

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      劉蘇鵬, 六本木雅生, 田中優之介, 向笠清隆, M. Konczykowski, Brenden R. Ortiz, Stephen D. Wilson, 水上雄太, 上床美也, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 不純物効果から見たカゴメ格子系超伝導体CsV3Sb5の超伝導対称性2022

    • Author(s)
      六本木雅生, 石原滉大, 小河弘樹, M. Konczykowski, Brenden R. Ortiz, Stephen D. Wilson, 水上雄太, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 二次元カゴメ格子をもつ配位高分子における強相関超伝導2021

    • Author(s)
      橋本顕一郎
    • Organizer
      分子性固体オンラインセミナー(オンライン)
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  • [Presentation] 二次元配位高分子における強相関超伝導2021

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      橋本顕一郎
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      日本学術振興会181委員会 第37回研究会(オンライン)
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  • [Presentation] カゴメ格子系超伝導の超伝導ギャップ構造2021

    • Author(s)
      橋本顕一郎
    • Organizer
      京都大学基礎物理学研究所研究会「非自明な電子状態が生み出す超伝導現象の最前線:新たな挑戦と展望」
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  • [Presentation] 高Q値誘電体マイクロ波共振器を用いた強磁性マグノンとマイクロ波光子の強結合の観測2021

    • Author(s)
      加藤啓輔, 松浦康平, 不破麻里亜, 六本木雅生, 橋本顕一郎, 芝内孝禎, 宇佐見康二, 中村泰信
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 希釈磁性体Ba2Co1-xZnxGe2O7の磁場誘起相転移と電気磁気効果2021

    • Author(s)
      渡辺義人, 水上雄太, 橋本顕一郎, 芝内孝禎, 車地崇, 徳永祐介, 有馬孝尚
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] ノーダルライン半金属超伝導体NaAlSiの磁場侵入長測定2021

    • Author(s)
      小林雅之, 石原滉大, 六本木雅生, 水上雄太, 山田高広, 平井大悟郎, 山根久典, 広井善二, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] LaO1-xFxBiSSeにおける超伝導ギャップ構造2021

    • Author(s)
      六本木雅生, 石原滉大, 水上雄太, 星和久, 水口佳一, 池田浩章, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
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      日本物理学会
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  • [Presentation] Kitaevスピン液体候補物質α-RuCl3における量子相転移の観測2021

    • Author(s)
      鵜飼柚希, 下邨真輝, 末次祥大, 笠原裕一, 浅場智也, 村山陽奈子, 栗田伸之, 田中秀数, 橋本顕一郎, 水上雄太, 芝内孝禎, 松田祐司
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      日本物理学会
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  • [Presentation] Kitaevスピン液体候補物質α-RuCl3の磁場中熱伝導測定2021

    • Author(s)
      下邨真輝, 鵜飼柚希, 末次祥大, 笠原裕一, 浅場智也, 村山陽奈子, 栗田伸之, 田中秀数, 橋本顕一郎, 水上雄太, 芝内孝禎, 松田祐司
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] Fe(Se,Te)の微小単結晶における精密比熱測定2021

    • Author(s)
      水上雄太, 斎藤三樹彦, M. Qiu, 杉村優一, 松浦康平, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 鉄系超伝導体FeSe1-xTexにおける磁気輸送特性の圧力効果2021

    • Author(s)
      向笠清隆, 石田浩祐, 岡田昂, 松浦康平, 杉村優一, M. Qiu, 斎藤三樹彦, 水上雄太, 橋本顕一郎, 大塚匠, 渡辺孝夫, 郷地順, 上床美也, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] レーザー励起光電子顕微鏡による(Ba,Na)Fe2As2のネマティックドメインの観察2021

    • Author(s)
      影山遥一, 大西朝登, 石田浩介, Cedric Bareille, 水上雄太, 谷内敏之, 橋本顕一郎, 石田茂之, 永崎洋, 辛埴, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 鉄系超伝導体Ba1-xRbxFe2As2の圧力下電子相図2021

    • Author(s)
      岡田昂, 向笠清隆, 石田浩祐, 辻井優哉, 松浦康平, 水上雄太, 橋本顕一郎, 石田茂之, 伊豫彰, 永崎洋, 郷地順, 上床美也, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Exotic physical properties emerging from geometrically frustrated pi electrons: From quantum liquids to superconductivity2021

    • Author(s)
      Kenichiro Hashimoto
    • Organizer
      International Symposium on Molecular Science Cosponsored by Japan Society for Molecular
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 固体中の電子のガラス化と結晶化2021

    • Author(s)
      橋本顕一郎
    • Organizer
      KEK 素核宇・物性連携研究会
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    • Invited
  • [Presentation] 強相関電子ガラスにおける幾何学的フラストレーションとランダムネス効果2021

    • Author(s)
      橋本顕一郎
    • Organizer
      日本物理学会
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    • Invited
  • [Presentation] スピントリプレット超伝導体UTe2における磁場侵入長測定2021

    • Author(s)
      石原滉大,六本木雅生,小林雅之,水上雄太,橋本顕一郎,酒井宏典,芳賀芳範,芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] BiCh2系超伝導体における磁場侵入長測定2021

    • Author(s)
      六本木雅生,石原滉大,水上雄太,星和久,水口佳一,橋本顕一郎,芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] Kitaevスピン液体候補物質α-RuCl3におけるトポロジカル相転移の探索2021

    • Author(s)
      鵜飼柚希,笠原裕一,末次祥大,村山陽奈子,栗田伸之,田中秀数,橋本顕一郎,水上雄太,芝内孝禎,松田祐司
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] キタエフスピン液体候補物質α-RuCl3における磁場中比熱の異方性2021

    • Author(s)
      原澤龍平,田中桜平,水上雄太,栗田伸之,田中秀数,山田昌彦,藤本B,笠原裕一,松田祐司,Eun-Gook Moon,橋本顕一郎,芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] キタエフ物質α-RuCl3における電子線照射の影響2021

    • Author(s)
      今村薫平,田中桜平,水上雄太,原澤龍平,橋本顕一郎,栗田伸之,田中秀数,山田昌彦,藤本聡,松田祐司,E.-G. Moon,M. Konczykowski,芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] レーザー角度分解光電子分光によるFe(Se,S)の非ネマティック相における超伝導状態の研究2021

    • Author(s)
      長島椿,橋本嵩広,Sahand Najafzadeh,大内俊一郎,鈴木剛,福島昭子,笠原成,松田祐司,松浦康平,水上雄太,橋本顕一郎,芝内孝禎,辛埴,岡﨑浩三
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      日本物理学会
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  • [Presentation] 幾何学的フラストレーションと電子相関が生み出す量子凝縮相2020

    • Author(s)
      橋本顕一郎
    • Organizer
      ISSP ワークショップ:量子物質研究の最近の進展と今後の展望
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    • Invited
  • [Presentation] FeSe1-xTexの単結晶試料合成と電子相図の研究2020

    • Author(s)
      斎藤三樹彦,松浦康平,向笠清隆,杉村優一,大谷椋,邱明?,石田浩祐,大西由吾,水上雄太,橋本顕一郎,熊井玲児,郷地順,上床美也,芝内孝禎
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      日本物理学会
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  • [Presentation] 鉄系超伝導体FeSe1-xTexの圧力下電子相図2020

    • Author(s)
      向笠清隆,松浦康平,杉村優一,大谷椋,邱明?,斎藤三樹彦,石田浩祐,大西由吾,水上雄太,橋本顕一郎,郷地順,上床美也,芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] 鉄系超伝導体Fe(Se,Te)におけるネマティック量子臨界点2020

    • Author(s)
      石田浩祐,大西由吾,辻井優哉,向笠清隆,邱明?,斎藤三樹彦,松浦康平,杉村優一,水上雄太,橋本顕一郎,芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] レーザー励起光電子顕微鏡を用いたSrVO3における強磁性ドメインの観察2020

    • Author(s)
      影山遥一,児玉壮平,水上雄太,谷内敏之,橋本顕一郎,Arnaud Fouchet,Andr?s F. Santander-Syro,辛埴,芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Remarks] 芝内・橋本研究室HP

    • URL

      http://qpm.k.u-tokyo.ac.jp/index.html

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Published: 2020-11-24   Modified: 2024-12-25  

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