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大阪大学大学院基礎工学研究科
物性物理工学領域

Osaka University School / Graduate School of Engineering Science

物性物理工学領域の概要

本領域では物性物理工学が実験・理論の両面において世界の先端を行くレベルで深く掘り下げられています。先端デバイスに利用される材料物質の基礎研究とともに物理学の発展に大事な役割を果たす新規の物質や現象の研究がなされています。バルク・表面・ナノスケール物質・メゾスコピック系などで、多くの物質におけるミクロな相互作用機構の解明が行われています。それには新しい理論的方法とモデル、放射光分光、超高圧などの先端的実験手法が用いられています。また、これらの結果は新しい人工物質の創製にも反映されます。この領域の特徴は、新物質の作製、実験装置・手法の開発から、未知の現象を解明し実験を先導する理論の構築まで、幅広い研究が行われるところにあり、それが新しい人材を育てる教育にも反映されています。  

カリキュラムの詳しい説明は基礎工学研究科のサイトhttps://www.es.osaka-u.ac.jp/ja/をご覧下さい。

研究グループの紹介

物性物理工学領域の指導を担当する研究室・指導教員と研究内容の紹介です。 産業科学研究所に属する研究グループも本領域の教育に兼任講座として参加しています。

研究グループ名はそれぞれのグループのホームページにリンクしています。 各指導教員・各研究室のスタッフなど詳しい情報および連絡先は研究室のホームページをご覧下さい。

■電子相関物理講座■
強相関系量子凝縮相グループ
強相関電子系、トポロジカル物質等に見られるエキゾチック超伝導(対称性・発現機構)、非フェルミ液体、特異な磁性、多極子由来の新奇量子凝縮状態の実験的研究
教授:井澤公一 准教授:下澤雅明 助教:細井優

強相関系分光グループ
磁性体、超伝導体などの強相関電子系について内殻光吸収や光電子分光あるいは逆光電子分光などの手法により、バルクならびに表面の電子状態を研究しています。ミクロ・ナノ磁性構造については光電子顕微鏡やスピン偏極STMの手法により研究を進めています。
教授:関山明 准教授:木須孝幸 助教:藤原秀紀

強相関系理論グループ
キーワード:トポロジカル絶縁体・超伝導体、強相関電子系の超伝導、量子磁性、量子臨界現象、スピン流等、新奇な量子物性の理論研究
教授:藤本聡 准教授:水島健 助教:鶴田篤史

物質機能解析(実験)グループ
原子核磁気モーメントと電子磁気モーメントとの相互作用を通じて、ミクロな電子状態を観測できるNMR分光を用いて、固体電子系や巨大分子π電子系が示す電子機能(たとえば高温超伝導現象、永久磁石現象、磁性と超伝導の共存現象、巨大分子自己組織化能のスローダイナミックスなど)を解析し、未来志向型の新機能物質創製の指針を明らかにすることを目的としています。
准教授:椋田秀和 助教:八島光晴

■ナノ量子物理講座■
創発機能物質科学グループ
新しい強相関電子系・トポロジカル物質の開拓と新物性探索。第一原理計算やデータ科学を活用した新物質の探索とデザイン。高圧合成やソフトケミストリーなどの多彩な合成手法を駆使し、高温超伝導・高効率熱電変換・巨大磁気抵抗効果などの革新的機能を有する新奇量子物質の開拓を進め、その物性のメカニズム解明を目指します。
教授:石渡晋太郎 助教:高橋英史

ナノスピントロニクスグループ
金属・半導体・カーボンナノチューブなどから一次元ワイヤーや微小コンタクトなどのナノ構造を作製し、スピン依存電気伝導やスピン注入の機構を解明します。さらに、ナノ磁性体特有の新規な機能を開拓し、スピントランジスタの実現を目指しています。
教授:鈴木義茂 准教授:野村光 助教:後藤穣

量子情報・量子光学グループ
本研究室では、量子インターネット、量子暗号、量子コンピューティング、量子テレポーテーション等をキーワードとする「量子情報処理」について、多様な多者間プロトコルの新しい機能を量子力学で実現することも含めた研究を行っています。その基盤となる量子光学の研究では、新しい量子状態やエンタングルメントの発生制御、量子力学的に許される操作の特長や限界の解明に関する研究を行っています。関連する研究として、微小光共振器、非線形光学、冷却原子、超伝導光子検出器やオプトメカニクスなどがあります。
教授:山本俊 講師:生田力三 

■協力講座・量子物性科学講座 (産業科学研究所)■
界面量子科学グループ
スピントロニクス材料・ナノカーボン材料・フレキシブル素材などの様々な材料の潜在能力を引き出したり、それらを積極的に融合することによって、様々な社会要請に資する新たなエレクトロニクスデバイスやセンシング原理等を創出することを目指している。特に、ナノメートル程度の厚みの金属磁石膜やそれらを用いた積層構造を舞台としたスピントロニクスデバイス、それらをフレキシブル基板上に配備した柔らかいスピンデバイスや、グラフェンを用いた次世代の量子・バイオデバイスなど、基礎から産業応用に至るまでの幅広い研究を進めている。
教授:千葉大地 准教授:小山知弘 助教:小野尭生、金井康

ナノ機能予測グループ
本研究室ではナノスケールでの物質機能を理解し、よりよい性質を引き出す方法を見つけるために、コンピュータシミュレーションを駆使した理論研究を行っています。量子力学をベースにした第一原理計算に加えて、数理科学や機械学習を始めとするデータ科学を活用した新しいシミュレーション方法の開発を進めています。その応用例として、半導体中でのエネルギー散逸や、複雑な構造を持つアモルファスの物性の解明などに取り組んでいます。
教授:南谷英美