2023 Fiscal Year Final Research Report

Physics of hypermaterials and the search for hidden orders

Planned Research

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Project Area	Hypermaterials: Inovation of materials scinece in hyper space
Project/Area Number	19H05821
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	Deguchi Kazuhiko 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (40397584)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中村真中央大学, 理工学部, 教授 (00360610) 枝川圭一東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20223654) 橋爪洋一郎東京理科大学, 教養教育研究院北海道・長万部キャンパス教養部, 准教授 (50711610) 杉本貴則大阪大学, 量子情報・量子生命研究センター, 特任准教授(常勤) (70735662) 古賀昌久東京工業大学, 理学院, 准教授 (90335373) 高際良樹国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, グループリーダー (90549594)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords	ハイパーマテリアル / 準結晶 / 近似結晶 / 高次元 / 補空間 / 磁性 / 超伝導 / フェイゾン
Outline of Final Research Achievements	Hypermaterials such as quasicrystals and approximants are characterized by their high dimensionality and have a “complementary space”, which is orthogonal to the real space and has structural degrees of freedom. We have studied the physical properties of hypermaterials for the purpose of elucidating the order, dynamics, and laws hidden in the complementary space. Major results include: (1) discovery of new superconducting quasicrystals and approximants, (2) magnetism and quantum critical phenomena: important clues to the relationship between high dimensionality and physical properties, (3) specific heat anomalies at high temperature and phason, (4) visualization of quasiperiodic order with complementary space mapping, (5) hyperuniformity and multifractals, and (6) Applications of hypermaterials.
Free Research Field	固体物性
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	実空間では複雑なハイパーマテリアルの構造、磁気秩序、電子状態等について複雑な秩序の背後に隠れた法則性を明らかにし、その法則性を説明するための新たな学術の創出を進めた。この新しい学術体系は、実空間あるいは波数空間で構築されてきたこれまでの固体物理学と明確に一線を画すものである。特異構造である結晶の構造と物性の関係を、高次元の空間で俯瞰することにより，従来の結晶ありきの物質科学では問われることの無かった根源的な問いの核心に迫ることができる。このように、ハイパーマテリアルは、既存の周期結晶をも含む次元を超えた物質概念であり、我々の物質観にパラダイムシフトを引き起こすものである。