2.2.2 物理学科

概要

構造不規則系(池本)
原子が共有結合で結ばれることにより基本構造が形成され,さらに基本構造同士が相互作用して2次構造をつくる,階層構造を有する元素のナノ粒子,あるいは構造不規則系の研究を行っている．これらの系を構造と物性の両面から検討することにより,階層構造を有する物質の特徴を明らかにすることを研究目的としている．実験手法としては,X線吸収微細構造測定,X線回折測定,ラマン分光測定などの構造解析と,光吸収係数,フォトルミネッセンスなどの物性測定を用いている．X線を用いた実験は,KEK-PFなどの大型放射光施設を利用している．

化合物などにおける極低温熱電,熱特性(桑井・石川)
極低温,高磁場,高圧力の複合極端条件下においてf電子を有する希土類元素を含む磁性化合物が示す量子効果を輸送・熱物性測定を中心とした実験的手法により研究している．とくに,f電子系強相関伝導系が量子臨界点(QCP)において示す非フェルミ液体的異常をはじめとした磁気揺動と磁性消失,PrやSm化合物が持つ多極子に由来する極低温領域の異常物性に興味を持ち研究を行っている．これら研究を行うためにフラックス法を用いたRT2Al20(R：希土類元素,T：遷移金属元素)化合物単結晶の育成や独自の手法による良質多結晶試料の作製をはじめ,装置・測定系の製作にも力を入れており,準断熱法を用いた0.1Kから室温に至る広い温度範囲の磁場中比熱精密測定系や3Heクライオスタットを用いた圧力下比熱測定系,希釈冷凍機を用いた0.1Kに至る極低温領域での磁気熱量効果測定系熱電能(ゼーベック係数)と熱伝導測定系を立ち上げ,最近では物理特性測定システムPPMSに搭載できる簡便型の磁気断熱消磁冷凍機を用いた準断熱比熱測定系と精密熱電能測定系を構築し,極めて短時間で0.1Kにいたる極低温の生成と精密物性測定を実現している．0.1Kから室温に至る広い温度範囲の熱電能測定を行っている研究グループは国内では他になく,この点が当グループの非常に大きな特徴である．

希土類金属・合金,希土類金属間化合物の磁性研究．強相関電子系酸化物の磁性研究(田山・松本)
希土類を含んだ金属間化合物の単結晶を用いて,4f電子の示す異方的な性質を磁気的,電気的,熱的な観点から研究,更に強相関相互作用を示す物質探索をも行い,近藤効果とRKKY相互作用の競合についての研究を行っている．測定温度範囲は1K近辺から室温までの広い範囲に渡っている．強相関電子系における異方的超伝導,多極子秩序,重い電子状態などの物理現象について研究をしている．実験手段としては独自に開発した測定技術を用いて極低温下(0.1～4K)で磁化,熱膨脹,比熱等の熱力学量の精密物性測定を行っている．また,新しい実験装置の開発にも積極的に取り組んでいる．

シンクロトロン放射光による内殻励起分光法の理論(畑田)
近年シンクロトロン放射光によるX線を用いた内殻励起分光法は自然科学の様々な分野で用いられており,無くてはならないものとなっている．その実験手法は確立されてきているが,エネルギーの高い励起状態をターゲットにするために,その理論手法は依然発展途上にある．この様な高い励起状態にある非平衡下の連続状態の理論研究を行なっている．研究手法としては,まず理論を発展し,そしてそれに基づいた独自プログラムの開発をし,次に様々な系の実験結果の解析に用いるという流れに沿っている．