新たな曲面量子物性学理の基盤構築

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21200032
• 研究種目: 新学術領域研究(研究課題提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ構造科学; 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 尾上 順 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 准教授 (50241245)
• 研究分担者: 島 弘幸 山梨大学, 生命環境学部, 准教授 (40312392)
• 連携研究者: 戸田 泰則 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00313106)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: ナノ構造物性 / 物性基礎論

研究概要

1次元金属ピーナッツ型凹凸周期フラーレンポリマーの伝導電子の状態を光電子分光で調べた結果,リーマン幾何学効果を取り入れた理論予測を見事に再現した。この成果は,1次元電子状態が純粋に凹凸曲面曲率(リーマン幾何学)に影響を受け,凹凸周期曲面上に沿って電子が動いていることを初めて実証したもので,過去の研究ではアインシュタインにより予測された光の重力レンズ効果(曲がった空間を光子が動く)以外に観測例はなく,電子系では調べる限りこれが初めてである。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of Riemannian geometrical effects on electronic states (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, T. Ito, H. Shima, H. Yoshioka and S. Kimura
  • 雑誌名: EPL (Europhys. Lett.) 巻: 98 ページ: 27001
  • DOI: DOI:10.1209/0295-5075/98/27001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous enhancement in the infrared phonon intensity of one-dimensional uneven peanut-shaped C_<60> polymer (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, A. Takashima, S. Ono, H. Shima, and T. Nishii
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 24 ページ: 175405
  • DOI: DOI:10.1088/0953-8984/24/17/175405
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensional uneven peanut-shaped C_<60> polymer: a quantum electronic system on Riemannian space(Invited paper) (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, T. Ito, S. Kimura, H. Shima, Y. Toda, and H. Yoshioka
  • 雑誌名: Fullerene, Nanotubes, and Carbon Nanostructures 巻: 20 ページ: 1-16
  • DOI: DOI:10.1080/1536383X.2011.586618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible control of the Peierls transition in metallic C60 polymers (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ono and H. Shima
  • 雑誌名: EPL (Europhys. Lett.) 巻: 96 ページ: 27011
  • DOI: DOI:10.1209/0295-5075/96/27011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density of states anomalies in multichannel quantum wires (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yoshioka and H. Shima
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 075443
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.075443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phonon dispersion and electron-phonon interaction in peanut-shaped fullerene polymers (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ono and H. Shima
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 80 ページ: 064704
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.80.064704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic spectral shift of oxygen-filled (6,6) carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Shima and H. Yoshioka
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 513 ページ: 224-228
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2011.07.084
  • 査読あり
• [雑誌論文] エキゾチックナノカーボン～現代幾何学と先端物質科学との新たな接点～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾上 順
  • 雑誌名: 理大科学フォーラム 巻: 326 ページ: 8-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curvature effects on collective excitations in dumbbell-shaped hollow nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shima, H. Yoshioka, and J. Onoe
  • 雑誌名: Physica E 巻: 42 ページ: 1151-1154
  • DOI: DOI:10.1016/j.physe.2009.10.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manipulating the Tomonaga-Luttinger exponent by electric field modulation (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shima, S. Ono and H. Yoshioka
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. B 巻: 82 ページ: 085401
  • DOI: DOI:10.1140/epjb/e2010-10698-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature resistivity anomalies in periodic curved surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ono and H. Shima
  • 雑誌名: Physica E 巻: 42 ページ: 1224-1227
  • DOI: DOI:10.1016/j.physe.2009.11.103
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ infrared spectroscopic and density-functional studies on the cross-linked structure of one-dimensional C_<60> polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Takashima, J. Onoe, and T. Nishii
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 108 ページ: 033514
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.3462446
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared phonon anomaly of one-dimensional metallic peanut-shaped C_<60> polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, A. Takashima and Y. Toda
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 97 ページ: 241911
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.3527961
  • 査読あり
• [雑誌論文] Torsion-induced persistent current in a twisted quantum ring (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Taira and H. Shima
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 22 ページ: 075301
  • DOI: DOI:10.1088/0953-8984/22/7/075301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femtosecond carrier dynamics in quasi one-dimensional topological compounds(Invited paper) (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Toda, K. Shimatake, S. Tanda, and J. Onoe
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 7214 ページ: 72141G
  • URL: http://dx.doi.org/10.1117/12.807333
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geometry-driven shift in the Tomonaga-Luttinger exponent of deformed cylinders (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Shima, H. Yoshioka, and J. Onoe
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 79 ページ: 201401(R)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.201401
  • 査読あり
• [雑誌論文] 曲面量子系の基礎と物質科学への適用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 島弘幸 , 小野頌太, 平久夫
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 30 ページ: 652-658
  • URL: http://www.sssj.org/jsssj/Vol30/30-12/index.htm
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensional metallic peanut shaped nanocarbon with positive and negative Gaussian curvatures: Toward a new science of quantum electronic systems on Riemannian surface (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾上 順
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 30 ページ: 659-666
  • URL: http://www.sssj.org/jsssj/Vol30/30-12/index.htm
  • 査読あり
• [雑誌論文] 擬1次元曲面物質における光励起キャリアダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸田泰則
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 30 ページ: 667-672
  • URL: http://www.sssj.org/jsssj/Vol30/30-12/index.htm
  • 査読あり
• [学会発表] Electron-transport properties of one-dimensional exotic-C_<60> polymer films (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ryuzaki, M. Nishiyama, A. Takashima, and J. Onoe
  • 学会等名: The 6th General Meeting of ACCMS-VO (Asian Consortium on Computational Materials Science-Virtual Organization
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20120210-12
• [学会発表] Formation mechanism of one-dimensional uneven peanut-shaped C_<60> polymer (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Takashima, T. Nishii, J. Onoe
  • 学会等名: The 6th General Meeting of ACCMS-VO (Asian Consortium on Computational Materials Science-Virtual Organization
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20120210-12
• [学会発表] 微小材料における形状物性相関の理論解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島 弘幸
  • 学会等名: 土木学会・応用力学フォーラム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-02-08
• [学会発表] Photoemission spectroscopic study of electronic states in Riemannian space usingone-dimensional metallic peanut-shape unevenness C_<60> polymers (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, T. Itoh, H. Shima, H. Yoshioka, S. Kimura
  • 学会等名: 14th Asian Chemical Conference
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 20110905-08
• [学会発表] An interdisciplinary between modern mathematics and materials science (Invited lecture) (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe
  • 学会等名: A Korea-Japan joint seminar at Korea Research Institute of Chemical Technology
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] One dimensional exotic nanocarbons: Electrons in a Riemannian space (Invited talk) (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe
  • 学会等名: Joint Seminar of WPI-AIMR Tohoku University
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] ナノ炭素材料：基礎と応用(特別講演) (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾上 順
  • 学会等名: 東京理科大学理学部応用化学科特別講演
  • 年月日: 2011-06-15
• [学会発表] One dimensional exotic nanocarbons: observation of the electronic states in Riemannian space (Invited Lecture (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe
  • 学会等名: Joint Seminar, Nanotechnology Center, Rensselaer Polytechnic Institute
  • 発表場所: NY, USA
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] One dimensional exotic nanocarbons: Electronic, optical, and phonon properties (Invited Lecture) (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe
  • 学会等名: Department of Physics, Clemson University
  • 発表場所: Clemson, USA
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] Riemannian geometrical effects on the electronic properties of one dimensional metallic C_<60> polymers with a periodic peanut-shaped unevenness structure (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, T. Ito, H. Shima, H. Yoshioka and S. Kimura
  • 学会等名: The Fifth General Meeting of ACCMS-VO (Asian Consortium on Computational Materials Science - Virtual Organization
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20101210-12
• [学会発表] Infrared spectroscopic study of the reaction mechanism of one-dimensional metallic peanut-shaped C_<60> polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Takashima, M. Nishiyama, and J. Onoe
  • 学会等名: The Fifth General Meeting of ACCMS-VO (Asian Consortium on Computational Materials Science - Virtual Organization
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20101210-12
• [学会発表] Anomalous increase in the infrared peak intensity of one dimensional metallic peanut-shaped C_<60> polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Takashima, S. Ono, H. Shima, and J. Onoe
  • 学会等名: 5th International Conference on Surface Coatings and Nanostructured Materials
  • 発表場所: Reims, France
  • 年月日: 20101019-21
• [学会発表] Electronic states in one-dimensional C_<60> polymers: Surface curvature effects on the collective excitations (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shima, J. Onoe, Y. Toda, T. Ito, A. Takashima, S. Ono, T. Nishii, H. Yoshioka, S. Kimura
  • 学会等名: Psi-k Conference 2010
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 20100912-16
• [学会発表] In situ low-temperature infrared spectroscopic study on Kohn anomaly of one-dimensional metallic exotic-nanocarbon (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, A. Takashima, and Y. Toda
  • 学会等名: 9th Conference on Solid State Chemistry
  • 発表場所: Prague, Czech
  • 年月日: 20100910-15
• [学会発表] High-pressure deformation of multiwall carbon nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shima, M. Sato, K. Iiboshi, M. Arroyo
  • 学会等名: The 20th International Workshop on Computational Mechanics of Materials (IWCMM 20)
  • 発表場所: Loughborough , UK
  • 年月日: 20100908-10
• [学会発表] In situ infrared spectroscopic and density-functional studies of the cross-linked structure of one-dimensional metallic C_<60> polymer (Invited talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe
  • 学会等名: 6th International Conference on DV-Xα Method
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 20100803-06
• [学会発表] Novel persistent current in a twisted quantum ring under in-plane magnetic field (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Taira and H. Shima
  • 学会等名: International Conference on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices (ICSNN-2010)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100618-23
• [学会発表] 炭素ナノ科学～構造・物性・機能(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾上 順
  • 学会等名: レーザー学会九州支部特別講演会
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] Riemannian geometric effects on the Tomonaga-Luttinger liquids of one-dimensional metallic exotic nanocarbons with positive and negative Gaussian curvatures (Invited Lecture) (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe
  • 学会等名: Department seminar of complex matter, Jozef-Stefan Institute
  • 発表場所: Ljubljana, Slovenia
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] π電子共役系ナノカーボン:低次元からトポロジーまで(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾上 順
  • 学会等名: 東京理科大学理学部応用化学科特別講演
  • 年月日: 2010-06-02
• [学会発表] Electronic and optical properties of one-dimensional C_<60> polymer with positive and negative Gaussian curvatures (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, T. Ito, H. Shima, Y. Toda, H. Yoshioka, and S. Kimura
  • 学会等名: 20th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 20090906-10
• [学会発表] Curvature-Induced Resistivity Enhancement in Periodically curved Layers (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Ono and H. Shima
  • 学会等名: The 3rd International Workshop on Physics and Technology of Thin Films
  • 発表場所: Espoo, Finland
  • 年月日: 20090826-28
• [学会発表] Anomalous Electron Transport in Curved Nanostructures (Invited talk) (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Shima
  • 学会等名: 22th DV-Xα Symposium
  • 発表場所: Kagawa, Japan
  • 年月日: 20090805-07
• [学会発表] 古くて新しいカーボン:新たな曲面量子系への展開(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾上 順
  • 学会等名: 第22回DV-Xα研究会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 20090805-07
• [学会発表] Anomalous Electron Transport in Curved Nanostructures(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 島 弘幸
  • 学会等名: 第22回DV-Xα研究会
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 20090805-07
• [学会発表] One dimensional metallic peanut shaped nanocarbons with positive and negative Gaussian curvatures: Toward a new science of quantum electronic systems on curved surfaces (Invited talk) (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe
  • 学会等名: 9th Biennial International Workshop on Fullerenes and Atomic Clusters (IWFAC 2009)
  • 発表場所: St Petersburg, Russia
  • 年月日: 20090706-10
• [学会発表] One-dimensional metallic peanut-shaped nanocarbon with positive and negative Gaussian curvatures: Toward a new science of quantum electronic systems on Riemannian surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe, T. Ito, H. Shima, Y. Toda, H. Yoshioka, and S. Kimura
  • 学会等名: 5th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 20090624-26
• [学会発表] Tomonaga-Luttinger exponent of peanut shaped hollow nanocylinders (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Shima, H. Yoshioka, and J. Onoe
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20090619-24
• [学会発表] Low-Temperature Resistivity of Periodic Curved Surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Ono and H. Shima
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20090619-24
• [学会発表] A new allotrope of pi-electron conjugated nanocarbons with positive and negative Gaussian curvatures (Invited lecture) (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Onoe
  • 学会等名: Invited Seminar of Institut de Physique et Chimie des Mate'riaux, UMR 7504 CNRS-Universite' Louis Pasteur
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2009-06-22
• [図書] Higher Mathematics for Physics and Engineering (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shima and T. Nakayama
  • 総ページ数: 702
  • 出版者: Springer-verlag, Berlin
• [図書] トポロジーデザイニング：新しい幾何学からはじめる物質・材料設計(分担執筆) (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾上 順
  • 総ページ数: 312-324
  • 出版者: ブッカーズ出版
• [備考] 尾上 順
  • URL: http://www.nr.titech.ac.jp/~jonoe/
• [備考] 島 弘幸
  • URL: http://subutu-ap.eng.hokudai.ac.jp/staff/staff_shima.html
• [備考] プレス発表
  • URL: http://news.mynavi.jp/news/2012/04/20/047/index.html