2021 Fiscal Year Annual Research Report
インフォマティックスの先をゆき応用も志向したトポロジカル電子材料の開拓
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21H04652
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
笹川 崇男 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (30332597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 健太 東京大学, 物性研究所, 助教 (00774001)
矢野 力三 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (80830356)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Keywords | トポロジカル電子物質 / 第一原理計算 / 単結晶 / 角度分解光電子分光 / 磁気輸送特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新概念の提案が理論から続くトポロジカル電子物質を対象として、マテリアルズ・インフォマティクス（ＭＩ）を活用しつつ、そのスキームだけでは探索・開拓することが難しい物質群の開発に挑戦している。
① ＭＩから発掘するスジの良い化合物（「経験」と「勘」に基づく実績を活かし新概念へ発展）
② 現状のＭＩでは見逃してしまう化合物（複数フェルミ面系、構造敏感な電子相、低次元系など）
③ 今後のＭＩでも扱うことが難しい化合物（構造非対称系、磁性系、強相関系、超伝導系など）
などを独自の物質・現象・物性・機能の開拓を行う戦略として設定し、「第一原理計算」「純良単結晶育成」「先端分光計」「極限環境物性評価」を武器として実証実験を推進した。
特筆すべき成果としては、中身（３Ｄ）と表面（２Ｄ）は絶縁体であるが縁（１Ｄ）には特殊金属状態を生ずる「高次トポロジカル絶縁体」として Bi4Br4 を確立できたこと [Nature Materials] や、対称性の保護によって運動量空間の高対称点に電子状態が縮退した「クラマースワイル半金属」として CoNb3S6 を確立できたこと [Phys.Rev.B]、空間反転の破れた PbTaSe2 の超伝導状態においてダイオード的な挙動を発見したこと [Nature Commun.] 、歪みでトポロジカル電子相の転移が生ずる TaSe3 を発見したこと [Nature Materials]、伝導電子が局在スピン・軌道の複合自由度と強く相互作用することで現れる「多極子ポーラロン」の準粒子状態をもつ CeSb を発見したこと [Nature Materials] などが挙げられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載した通り、独自に設定した研究戦略の遂行が順調に進んで、初年度ながら多くの成果を得ることが出来た。具体的には、インパクトファクターの大きな Nature Materials 誌への３報と Nature Communications 誌への２報の掲載を含む、計１８報の論文発表ができた。加えて、７回の招待講演を含む、国際会議および国内会議での口頭による成果発表も計５８回行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、マテリアルズ・インフォマティクスを活用しつつ、そのスキームだけでは探索・開拓することが難しい新しい種類のトポロジカル電子物質を、独自の研究戦略をもとに開発してゆく。
研究計画遂行への方法論の有効性を初年度に実証することできたので、この勢いを維持してゆく。
第一原理計算を用いた物質選定、純良単結晶試料を準備しての物質開拓や物性評価、角度分解光電子分光法による電子構造の直接観察、マイクロフレーク単結晶を用いたデバイス作製による性能評価や機能実証といった、各チームのもつ研究の武器を最大限に活用し、相補的な役割分担のもとで研究計画を推進してゆく。
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[Journal Article] Large anomalous Hall effect induced by weak ferromagnetism in the noncentrosymmetric antiferromagnet CoNb3S62022
Author(s)
H. Tanaka, S. Okazaki, K. Kuroda, R. Noguchi, Y. Arai, S. Minami, S. Ideta, K. Tanaka, D. Lu, M. Hashimoto, V. Kandyba, M. Cattelan, A. Barinov, T. Muro, T. Sasagawa, and T. Kondo
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 105
Pages: L121102/1～7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Multipole polaron in the devil’s staircase of CeSb2022
Author(s)
Y. Arai, K. Kuroda, T. Nomoto, Z. H. Tin, S. Sakuragi, C. Bareille, S. Akebi, K. Kurokawa, Y. Kinoshita, W.-L. Zhang, S. Shin, M. Tokunaga, H. Kitazawa, Y. Haga, H. S. Suzuki, S. Miyasaka, S. Tajima, K. Iwasa, R. Arita, T. Kondo
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Journal Title
Nature Materials
Volume: 21
Pages: 410～415
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Visualization of the strain-induced topological phase transition in a quasi-one-dimensional superconductor TaSe32021
Author(s)
C. Lin, M. Ochi, R. Noguchi, K. Kuroda, M. Sakoda, A. Nomura, M. Tsubota, P. Zhang, C. Bareille, K. Kurokawa, Y. Arai, K. Kawaguchi, H. Tanaka, K. Yaji, A. Harasawa, M. Hashimoto, D. Lu,S. Shin,R. Arita,S. Tanda,T. Kondo
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Journal Title
Nature Materials
Volume: 20
Pages: 1093～1099
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 時間・スピン・角度分解光電子分光装置の開発とスピン偏極表面状態の光励起ダイナミクス観測2022
Author(s)
川口海周, 福島優斗, 黒田健太, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, K. A. Kokh, O. E. Tereshchenko, 木村昭夫, 矢治光一郎, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本放射光学会年次大会 2022
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[Presentation] The electronic states of layered phosphides EuP3 and SrP3 studied by ARPES2022
Author(s)
万宇軒, 黒田健太, Cedric Bareille, 石田行章, メイヨーアレックス浩, 高橋英史, Mohammad Saeed Bahramy, Chun Lin, 新井陽介, 田中宏明, Yuyang Dong, Makoto Hashimoto, Donghui Lu, 室隆桂之, 石渡晋太郎, 近藤猛
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] 時間・スピン・角度分解光電子分光によるスピン偏極したBi(111)表面状態の観測2022
Author(s)
福島優斗, 川口海周, 黒田健太, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, 矢治光一郎B, 辛埴C, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] ARPESで解明する少数キャリア半金属CeAsの電子状態の温度依存性2022
Author(s)
新井陽介, 黒田健太, 野本拓也, 平井大悟郎, 片山和郷, 筒井智嗣, 田中宏明, 有田将史, 辛埴, 久保田正人, 芳賀芳範, 鈴木博之, 宮坂茂樹, 田島節子, 有田亮太郎, 近藤猛
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] L10-MnGa垂直直膜における電子状態観測2022
Author(s)
小林正起, N. H. D. Khang, 武田崇仁, 荒木恒星, 岡野諒, 鈴木雅弘, 黒田健太, 矢治光一郎, 菅原克明J, 相馬清吾, 中山耕輔, 山内邦彦, 北村未歩, 堀場弘司, 藤森淳, 佐藤宇史, 辛埴, 田中雅明, P. N. Hai
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] RMnSi(R=La,Ce)の放射光角度分解光電子分光2022
Author(s)
白石海人, 岩田拓万, 黒田健太, Munisa Nurmamat, 中西楓恋, Shiv Kumar, 島田賢也, 有田将司, 小谷佳範, 三本啓輔, 谷田博司, 木村昭夫
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] ハーフメタル候補物質CoS2における巨大スピン依存電子相関2022
Author(s)
藤原弘和, 寺嶋健成, 大槻純也, 竹森那由多, H. O. Jeschke, 脇田高徳, 矢野佑幸, 細田渉, 片岡範行, 照屋淳志, 垣花将司, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 黒田健太, 辛埴, 堀場弘司, 組頭広志, 村岡祐治, 横谷尚睦
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] 角度分解光電子分光で解明する多層型銅酸化物超伝導体の反強磁性秩序と超伝導状態の関係2022
Author(s)
黒川輝風, 大久保卓, Z. Yang, 野村肇宏, 小濱芳允, 國定聡, 酒井志朗, 関根遼太郎, 鶴川智一, 菊川樹, C. Lin, 黒田健太, T. K. Kim, M. Wattson, C. Cacho, 辛埴, 遠山貴己, 常盤和靖, 近藤猛
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] 光エネルギーに依存したTlBiSe2への光誘起ドーピング効果2022
Author(s)
板谷亮太, 戸市裕一朗, 中西龍也, 榎原成則, 葛西健太郎, 中田慶隆, 黒田健太, 福谷圭祐, 山本勇, 有田将司, 坂本一之
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] Electronic structures of Gd-based skyrmion materials revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy2022
Author(s)
Y. Dong, M, Ochi, Y. Arai, K. Kuroda, N. Tanaka, R. Nakachi, Y. Wan, D. Lu, M. Hashimoto, M. Watson, C. Cacho, T. Muro, R. Higashinaka, Y. Aoki, T. D. Matsuda, T. Kondo
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] 高繰り返し 1-MHz 遠紫外 10.7-eV レーザーを取り入れた時間・スピン・角度分解光電子分光装置の開発2021
Author(s)
黒田健太, 川口海周, 福島優斗, 趙智剛, 谷峻太郎, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 野口亮, 矢治光一郎, 藤澤正美, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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[Presentation] 時間・スピン・角度分解光電子分光によるスピン偏極電子状態の光励起ダイナミクスの観測2021
Author(s)
川口海周, 福島優斗, 黒田健太, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, K. A. Kokh, O. E. Tereshchenko, 木村昭夫, 矢治光一郎, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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[Presentation] Electronic structure of α-EuP3 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy2021
Author(s)
万宇軒, 黒田健太, Cedric Bareille, 石田行章, メイヨーアレックス浩, 高橋英史, Mohammad Saeed Bahramy, Chun Lin, 新井陽介, 田中宏明, Yuyang Dong, Makoto Hashimoto, Donghui Lu, 室隆桂之, 石渡晋太郎, 近藤猛
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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[Presentation] 10.7 eV レーザーによる時間・スピン・角度分解光電子分光装置の開発と非占有スピン偏極電子状態の観測2021
Author(s)
川口海周, 福島優斗, 黒田健太, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, K. A. Kokh, O. E. Tereshchenko, 木村昭夫, 矢治光一郎, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
表面・界面スペクトロスコピー2022
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