量子液晶の物性科学

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 量子液晶の物性科学
• 研究課題/領域番号: 19H05822
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 芝内 孝禎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00251356)
• 研究分担者: 戸川 欣彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00415241) ; 和達 大樹 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 教授 (00579972) ; 小林 研介 大阪大学, 理学研究科, 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)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• キーワード: 対称性の破れ / ネマティック / 回転対称性 / 電子液晶 / スピン液晶 / 量子多体効果 / ソフトマター / 量子液体

研究実績の概要

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。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。
採択後初年度の2019年度においては、まず研究活動支援として、東京大学浅野キャンパスにてキックオフミーティングを行い、様々な分野の研究者90名が参加し、本領域の目指す方向性について議論した。また9月には名古屋大学にて公募説明会を行い、11月には物性科学に関連した新学術領域研究が合同で開催する第13回物性科学領域横断研究会にて、領域紹介や研究発表などを行った。3月に東京大学柏キャンパスで開催を予定していた令和2年度領域研究会は、新型コロナウイルス感染症拡大の影響で中止を余儀なくされたが、それに代えて、計画研究のメンバーによる成果を報告集にまとめ、ニュースレターとして公開した。さらに14回のQLCセミナーを各所で開催した。共通設備として、東北大学に強磁場基礎物性測定装置を導入し、また東京大学では使用していない磁化測定装置を借り受け、共用装置として運用を始めた。若手支援および国際化促進として、10名の若手研究者・大学院生をスイス、台湾、カナダ、中国、オランダの各国に海外派遣し、その報告をニュースレターで紹介している。また、トピカルな国際ワークショップを9月に東京大学で、11月に東北大学で開催した。広報活動としては、領域ホームページを立ち上げ、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」を作成し、領域説明および公募説明会の内容や、研究成果の解説など9本の動画を公開した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2019年度においては、採択後急ピッチで領域の運営体制を整え、領域ホームページの立ち上げ、領域動画サイト「QLCチャンネル」の作成を開始するとともに、様々な領域内のサポート施策を整備した。サポート内容としては、若手研究者の国際共同研究や国際スクール参加のための海外派遣の支援、領域内の共同研究活性化のための交換プログラム支援、若手研究奨励賞の設立、セミナー開催等に伴う旅費等の支援、成果発表に伴う論文投稿費の補助、共通設備の使用支援などを含む。
研究活動支援では、キックオフミーティング、公募説明会、第13回物性科学領域横断研究会、14回のQLCセミナーを開催することができた。2020年3月には、新型コロナウイルス感染症拡大の影響で、学会を含む多くの会合が中止を余儀なくされ、本新学術領域で予定していた令和２年度領域会議についても文部科学省と相談の上、中止とした。これにより使用を予定していた予算の一部を繰り越ししたが、発表予定だった計画研究の研究代表者および研究分担者の成果について、初年度（2019年度）成果報告書をニュースレター第2巻として発行した。
また、新型コロナウイルス感染症拡大以前の2020年2月までは、10件の若手研究者海外派遣や、海外研究者が参加する国際ワークショップを2件開催するなど、順調な国際研究活動を遂行できた。
2020年3月の感染症拡大以降は、本領域の特徴的な取り組みの一つである、動画サイト「QLCチャンネル」を最大限に活用し、オンラインでの情報発信を加速し、3月だけで3本の解説動画を公開し、研究成果についてわかりやすく説明している。
以上より、本新学術領域研究はおおむね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

2019年度に整えた運営体制をさらに強化、改善し、引き続き領域の運営、共同研究の推進を行う。今後もしばらくの間はコロナウイルス感染症の影響で、オンサイトで大人数が集まる形での会合の開催が困難である状況が続くことが予想される。その対策として、種々のオンラインプラットフォームを最大限に活用することにより、新学術領域研究の活動を活発化させる予定である。
研究活動支援においては、2020年度よりスタートする公募研究のキックオフミーティング、トピックスに焦点を当てたフォーラム研究会、物性科学領域横断研究会、領域研究会などをオンラインにて開催する。また、QLCセミナーについても、引き続き開催する。また、近年高騰している論文投稿費に対する支援を拡大し、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、2019年度に整備した強磁場基礎物性測定装置（東北大学）および磁化測定装置（東京大学）の運用を引き続き行う。若手育成支援としては、若手研究奨励賞の審査について具体的な方法を取り決め、選出を行う。若手研究者の海外派遣については困難な状況が予想されるため、オンライン国際会議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を提供するために、「QLC若手コロキウム」を企画し、開催する予定である。国際活動支援についても、困難が伴う状況であるが、2021年5月に予定している国際会議「International Conference on Quantum Liquid Crystals 2021 (QLC2021)」のオンライン開催に向け、準備を進める。特に、口頭発表ではZoom、ポスター発表ではRemoプラットフォームを活用する予定である。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。

研究成果

• [国際共同研究] Radboud University(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Radboud University
• [国際共同研究] TRIUMF/University of British Columbia/McMaster University(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: TRIUMF/University of British Columbia/McMaster University
• [国際共同研究] University of Zurich/ETH/PSI(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: University of Zurich/ETH/PSI
• [国際共同研究] Columbia University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Columbia University
• [学会発表] 領域紹介「量子液晶の物性科学」 (2019)
  • 著者名/発表者名: 芝内孝禎
  • 学会等名: 第13回物性科学領域横断研究会
• [備考] 領域動画サイト「QLCチャンネル」
  • URL: https://www.youtube.com/channel/UCT4ychc-2b0hf1UtJPLlYNQ
• [備考] 領域ホームページ「量子液晶の物性科学」
  • URL: http://qlc.jp
• [学会・シンポジウム開催] QLC Topical Workshop on Elastoresistance in Correlated Materials (2019)
• [学会・シンポジウム開催] QLC Topical Workshop on Quantum Magnetism and Neutron scattering (2019)