| 研究領域 | ハイパーマテリアル：補空間が創る新物質科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05821
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
出口 和彦 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (40397584)
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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
156,780千円 (直接経費: 120,600千円、間接経費: 36,180千円)
2023年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2022年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2021年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2020年度: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円)
2019年度: 85,800千円 (直接経費: 66,000千円、間接経費: 19,800千円)
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| キーワード | 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 / 物性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
準結晶や近似結晶など、補空間を含む高次元空間で統一的に記述される物質群を高次元空間（ハイパースペース）のマテリアル、すなわち「ハイパーマテリアル」とする。ハイパーマテリアルは、その高次元性に起因して「補空間」という実空間と直交する隠れた空間の構造自由度を有する特徴がある。ハイパーマテリアルに特徴的な磁性・超伝導、熱電物性、格子物性、輸送現象のような物性を中心に据えて、実空間では複雑なハイパーマテリアルのダイナミクス・磁気秩序・電子状態等を補空間を使った物理で理解し、そこに潜む法則性（hidden order）を見出すことを目指す。
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| 研究実績の概要 |
1. 格子物性：
いくつかの準結晶についてフォノン－フェイゾン結合弾性についても実験を行い、確かにフェイゾンの寄与が重要であることが明らかになった。また、J-PARCにおける中性子非弾性散乱の実験で、準結晶のフォノンに特有な擬ギャップ構造の存在が明らかになり、機械学習分子シミュレーションと組み合わせて原子拡散とフェイゾン物性が強く関係していることが明らかになった。
2. 電子状態と超伝導：
超伝導の理論研究から、バルクの物理量のだけではなく超伝導秩序変数や超伝導電流の空間分布について調べることにより準周期系超伝導に特徴的な性質が現れることがわかった。特に大きな進展として、２次元系のファンデルワールス層状Ta-Te準結晶で超伝導を発見がある。ツイストグラフェン準結晶の超伝導との関連も含めて今後の研究の発展が期待される。補空間に着目して物理量の分布を解析するということから始まった研究から物理空間とその逆空間におけるマルチフラクタル性とハイパーユニフォーム性に着目した物理量の解析に発展している。理論を中心としたメンバーで自発的に小研究会を立ち上げて、現在発展しつつあり、今後特に注目すべき研究課題の一つである。
3. 量子臨界現象と磁性：
中性子弾性散乱の実験から正20面体準結晶とその近似結晶の多様な磁気秩序状態の存在が明らかになり、非弾性散乱の実験から結晶場の解析や磁気励起の観測が可能になった。量子臨界現象については準結晶と結晶の違いが表れている点に注目して研究を進め、超音波を用いて弾性定数を調べる実験ではソフト化について準結晶と近似結晶で明確な違いの観測に成功し、Ybについてメスバウアー効果を調べる実験では圧力依存性で明確な違いが明らかになった。中性子非弾性散乱の実験から準結晶の構造を反映していると考えられるスケールレスな磁気励起が観測され、準結晶特有の量子臨界性の研究が進展した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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