| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
19H05822
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
芝内 孝禎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00251356)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸川 欣彦 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00415241)
和達 大樹 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (00579972)
小林 研介 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10302803)
永崎 洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 首席研究員 (20242018)
大串 研也 東北大学, 理学研究科, 教授 (30455331)
花栗 哲郎 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)
求 幸年 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40323274)
岡崎 浩三 東京大学, 物性研究所, 准教授 (40372528)
遠山 貴巳 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 教授 (70237056)
SHANNON Nic 沖縄科学技術大学院大学, 量子理論ユニット, 教授 (70751585)
木村 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80323525)
有田 亮太郎 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 (80332592)
有馬 孝尚 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (90232066)
紺谷 浩 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90272533)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥231,530,000 (Direct Cost: ¥178,100,000、Indirect Cost: ¥53,430,000)
Fiscal Year 2022: ¥51,090,000 (Direct Cost: ¥39,300,000、Indirect Cost: ¥11,790,000)
Fiscal Year 2021: ¥83,720,000 (Direct Cost: ¥64,400,000、Indirect Cost: ¥19,320,000)
Fiscal Year 2020: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Fiscal Year 2019: ¥49,400,000 (Direct Cost: ¥38,000,000、Indirect Cost: ¥11,400,000)
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| Keywords | 電子ネマティック / スピン液晶 / 高温超伝導 / 自己組織化 / 対称性の破れ / ネマティック / 回転対称性 / 電子液晶 / 量子多体効果 / ソフトマター / 量子液体 |
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| Outline of Research at the Start |
本新学術領域研究では、現代の物性物理学の中核をなす磁性・金属絶縁体転移・超伝導のそれぞれの分野において独立に研究され始めている、液晶に類似した「スピン液晶」、「電荷液晶」、「電子対液晶」と言うべき新しい電子状態に着目し、これらを体系化した「量子液晶」の学理を構築する。相互関係の薄かった研究者間の有機的結合を促進するため、領域内外に開かれた共通設備を整備し、若手研究者の交換プログラム等を活用し、共同研究を企画する。若手育成および国際化には特に注力し、国際研究ネットワークを構築して「量子液晶」の概念を物質科学の学術領域として確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本総括班では、研究活動支援、共通設備管理運営、若手育成支援、広報活動、国際活動支援の5つの部会を設け、領域の運営を行っている。2021年度は中間評価が実施され、73ページにわたる中間報告書をまとめた。また、9月には第2期公募研究の説明会をオンライン開催した。
研究活動支援として、9月に行われた日本物理学会2021年秋季大会にて、共催シンポジウム（領域８，領域6） 「鉄系超伝導研究の新展開 ーネマティシティと新規超伝導相ー」を開催した。オンライン開催の中300名近い聴衆を集め、活発な議論が行われた。また11月には物性科学に関連した新学術領域研究・学術変革領域研究(A)が合同で開催する第15回物性科学領域横断研究会（オンライン開催）にて、領域紹介や研究発表などを行った。さらに、2月17日から19日の日程で令和3年度領域研究会をオンライン開催し、領域内外の研究者180名の参加があった。
共通設備としては、大阪府立大学に微細加工システムが納入され、共用装置としての運用の準備を始めている。若手支援として、昨年度後期にスタートさせた若手コロキウムを計5回開催し、20名の若手研究者が講演し、活発な議論と情報交換が行われた。また、第3回QLC若手研究奨励賞を3名に授与した。広報活動としては、領域ホームページの充実化を図るとともに、2編のニュースレターを発行し、関係者に送付・公開した。さらに、領域の動画サイト「QLCチャンネル」では、研究成果の解説、実験室の紹介、公募説明会の内容など17本の動画を公開した。
国際活動として、5月11日から13日の3日間にわたりオンライン国際会議QLC2021を開催した。招待講演38件、ポスター発表91件の発表があり、日本からは246名、国外からは9か国28名の参加登録があり、盛況のうち終えることができた。
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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
本新学術領域研究では、様々な固体物質において量子多体効果により発現する、液晶に類似した電子状態を対象とし、「量子液晶」という概念によって統一的に取り扱うことにより、その普遍性と多様性の基礎学理を探求することを目的としている。現在までに、様々な新規量子液晶状態が新たに見出され、実験と理論の連携により、その理解も着々と進んでいる。特に、量子液晶に関する統一的な理解に向けて、電子状態を対称性により4つのカテゴリーに分類できることを理論的に明らかにした。
また、今年度開催した日本物理学会の共催シンポジウムや国際会議「International Conference on Quantum Liquid Crystals 2021 (QLC2021)」では、予想を超える参加者があり、非常に活発な議論が行われた。
さらに、日本液晶学会誌2021年7月号において、我々の領域の活動を紹介する「量子液晶特集」が組まれ、古典液晶の研究者に対して量子液晶研究の浸透を図ることができた。また、日本物理学会誌12月号では、領域代表による解説として、現代物理のキーワード「固体におけるネマティックの物理（Keyword：ネマティック）」が掲載され、量子液晶の基礎となる考え方を説明した。
以上のような様々な取り組みと業績が評価され、中間評価では、Ａ＋（研究領域の設定目的に照らして、期待以上進展が認めれる）の評価結果を得るとともに、令和3年度の領域研究会においても、評価委員から非常に高い評価のコメントを頂いた。
このように、本新学術領域研究は当初の計画以上に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
領域発足4年目にあたる2022年度では、第2期公募研究代表者を領域に加え、量子液晶の物性科学研究を加速する。特に、今までコロナ禍によりオンライン開催が主体となってきた研究会では、可能な限りハイブリッド化を進め、新しい連携を構築し、共同研究の活発化を進める。
研究活動支援においては、公募研究キックオフミーティング、物性科学領域横断研究会、領域研究会などを開催、QLCセミナーも充実化させる。また、好評を得ている論文投稿費に対する支援を継続し、領域メンバーの研究費の確保につなげる。
共通設備については、3年間で整備した4つの共通設備の運用を継続する。また、次世代放射光施設の共用開始が2024年度となったことを受け、量子液晶の時空間構造を調べるためのコヒーレント軟Ｘ線小角散乱の装置開発をフォトンファクトリーで進める予定である。
若手育成支援としては、徐々に回復しつつある国際会議へのオンサイト参加や若手国際スクールへの参加支援を行うとともに、若手研究者の研究成果を議論し合う場として有効な、QLC若手コロキウムを継続的に開催する予定である。
広報活動では、引き続きQLCチャンネルの充実化と年2回程度のニュースレターの発行を目指し、量子液晶の概念の浸透を目指す。
国際活動支援については、2023年に開催を予定している国際会議「International Conference on Quantum Liquid Crystals 2023 (QLC2023)」の準備を進める。また、量子液晶研究に関する英語のレビューの執筆を進め、国際誌での発表を目指し、国際的な浸透をさらに推し進める。
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