1700応用理学一般

シリコンフォトニクス技術を用いて、トポロジカルフォトニクスに関連する光学現象の一つ「周波数人工次元」の観測に初めて成功した。

水素陰イオンである高濃度のヒドリドイオン（Ｈ−）を含む、ｘの値を０．２５未満に抑えた酸水素化ランタン（ＬａＨ３−２ｘＯｘ）を創出し、室温で世界最高のイオン伝導度を達成した。

超流動ヘリウムという特異かつ非常に低い温度環境中で、光ピンセット技術により微粒子の捕捉を実現した。これまで光ピンセット技術は、常温付近でしか行われてこなかったが、複数の実験技術を統合することで、世界で初めて１．４ケルビンという非常に低い温度下で、光ピンセット技術が適用可能であることを実証した。光を用いて超流動ヘリウム中の量子化された渦（量子渦）を操作する応用研究も期待される。

光の位相変化量を正確に直接計測できるデュアルコム分光法を用いて、平板シリコン材料の厚さと屈折率を、非接触で、多波長に対して高精度に同時計測する手法を開発しました。材料の屈折率を、平板形状のまま、究極的な精度で計測できる画期的なものです。

先端のレーザー技術を用いた光科学の研究では、極めて強く短いパルス光を物質に照射することにより、多くの新奇な現象が発見されています。これらの現象を理解するためには、光を照射した物質の内部で起こる、電子やイオンのミクロな運動を解明することが必要です。本研究では、スーパーコンピューター「富岳」を用い、１万を超える原子を含むナノ物質の光応答の第一原理計算に、世界で初めて成功しました。

電子の自転運動「スピン」を駆動力とするナノモーターを提案し、その駆動メカニズムに関する量子論を構築しました。微小機械の回転駆動に関する新技術へつながることが期待されます。

磁性体の磁気が、電気抵抗に影響されず電圧によって省電力で制御されるメカニズムを、電子の持つ数学的構造「トポロジー」に基づき新たに見出しました。一部の物質では、電圧をかけた際、電子が電圧と同じ方向ではなく、電圧に対して垂直方向に動く（速度を得る）性質「異常速度」があり、このような異常速度を持つ電子が、電子のスピンを介して磁気を制御する、新たなメカニズムを発見しました。異常速度による電流はエネルギー損失を起こさないため、省電力で磁気を制御できることを提案しました。

高品質な酸化物半導体である酸化亜鉛の電子密度を極限まで減らすことで、強い電気的な反発の影響が顕著に表れる電子の本質的な相図を見出すことに成功しました。これまで電子相図の研究には化合物半導体であるヒ化ガリウムが用いられてきましたが、高品質酸化亜鉛を用いてより希薄な電子を作ることに成功し、初めて電子の相図の観測に至りました。

2021-12-22 理化学研究所理化学研究所（理研）数理創造プログラムの広野雄士客員研究員、岡田崇上級研究員、宮﨑弘安上級研究員、日高義将客員研究員の研究チームは、「ホモロジー代数」という数学の手法を用いて、複雑な化学反応ネットワークを単...