2023 Fiscal Year Final Research Report

Precision measurements of quantum liquid crystals

Planned Research

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Project Area	Physical Properties of Quantum Liquid Crystals
Project/Area Number	19H05824
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	Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	Hanaguri Tetsuo 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, チームリーダー (40251326)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐藤卓東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70354214) 笠原成岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (10425556) 芝内孝禎東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00251356) 清水康弘名古屋大学, 理学研究科, 講師 (00415184) 廣理英基京都大学, 化学研究所, 准教授 (00512469) 和達大樹兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (00579972)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords	量子液晶 / 走査型トンネル顕微鏡 / 熱・輸送特性 / 中性子散乱・回折 / 核磁気共鳴 / X線分光 / 超高速分光
Outline of Final Research Achievements	We aimed to collect high-quality data on the structure, elementary excitations, and dynamics of quantum liquid crystals (QLCs), which will help to systematize the science of QLCs. By applying various precision measurement techniques of each group member, we have comprehensively clarified the nature of three representative forms of QLCs: charge, spin, and electron-pair liquid crystals. We have also searched for new QLCs and developed novel techniques. We have advanced our understanding of iron-based superconductivity and Kitaev spin systems, clarifying the relationship between QLCs and related fields such as topological quantum phenomena. We have also developed techniques for spectroscopic imaging, thermodynamic and thermal transport experiments, and ultrafast measurements.
Free Research Field	物性実験
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	これまで、独立に研究されてきた電荷液晶・スピン液晶・電子対液晶を「量子液晶」という統一した概念の元で捉えなおすことで、様々な実験データを見通しよく解釈することが可能になった。本研究は、試料作製・計測・理論構築で構成される物性科学の一連のフィードバックプロセスのハブとして機能し、新しい物質観の獲得に貢献した他、新技術開発を通して物性科学の未知分野開拓の可能性を広げることができた。