卒業研究I

理工学部 - 機能創造理工学科

SEA40105

コース情報

担当教員: 後藤貴行

単位数: 1

年度: 2024

学期: 春学期

曜限: 水4

形式: 対面授業

レベル: 400

アクティブラーニング: あり

他学部履修: 不可

評価方法

出席状況

21%

授業参加

24%

リアクションペーパー

27%

レポート

28%

詳細情報

概要

超伝導や磁気転移など,物質が低温で引き起こす多くの奇妙な現象は,すべて物質の中の電子の働きによるものです。私の研究室ではNMR(核磁気共鳴) という実験手段を使って,物質の中の電子が作る磁場を直接「見る」ことで,これらの現象が極低温で発生するメカニズムを明らかにしようとしています。 NMRは原子核の持つ小さな磁気モーメントと磁場の相互作用とちょうど等しいエネルギーを持った電磁波を照射し,核スピンが反転する周波数を調べることで物質内部の磁場の値を測ることが出来るというものです。私の主な研究対象は,高温超伝導体や低次元量子磁性体ですが,最近,特にその中でも「スピンギャップ」と呼ばれる状態に着目しています。この状態では系の低次元性と強い量子スピンゆらぎのために,いくら温度を下げてもスピンは揺れ動き,秩序状態に到達しません。この状態にスピンギャップを潰すような強い磁場を加えると,今まで知られていないスピンの状態が出現するのではないかと言われています。この未知の状態をNMRを使って検出しようとしています。金属を絶対零度近傍まで冷却した時の基底状態は, 意外なことにこれまで僅か数種類知られているに過ぎません。すなわちフェルミ流体,磁気秩序状態, 超伝導の三つであり,この三つが現代文明と科学技術を根底から支えて来たと言っても過言ではありません。物理学にとって「次のジェネレーション」に向けての基礎研究は,スピンギャップを始めとしたさらに新しい未知の基底状態の探索に尽きます。それも, 超伝導を凌ぐようなインパクトのある基底状態でなければなりません。もちろん,そのような新しい基底状態は,一朝一夕に見つかるものではありませんが, そういう夢を描いて研究を進めています。学科カリキュラムポリシーとの関連は,特に「卒業研究を通して,先端分野を理解するとともに,成果発表を行い,研究者としての素養を修得し,学修した内容を理論・技術的に応用展開する能力を修得させる」ことに重点を置く。

目標

物質の内部における電子の挙動の初歩並びに,NMR・μSRの手法の理解が出来るようにする。

授業外の学習

指定された教科書・参考書で,各自学習する(100分)。教員が指定した講義で未履修のものについては必ず卒研期間内に並行して履修する(必須,60分)。少なくとも欧文の論文１つを完全に読んでパワーポイントにまとめ,紹介・発表できるようにする(30分以上)。 ※教員からのメールは必ず,毎日チェックすること。これは必須である。

所要時間: 190分

スケジュール

テキスト・論文購読を行い,要約を発表して貰い,またそれの学生同士による添削も行う。学生の希望によってはZoomによる講義も行う。テキスト購読１,ＭＩＴのNMR学生実験テキスト１～２
テキスト購読２,,ＭＩＴのNMR学生実験テキスト３～４
テキスト購読３,,ＭＩＴのNMR学生実験テキスト,Appendix及び問題
論文購読１,金属ナノワイヤー(Hori)Supramolecular Association of M2+···π Induced by Different Electrostatic Properties using Naphthyl Substituted -Diketonate Complexes (Metal = Cu, Pd, Pt)
論文購読２,Low-energy spin dynamics in the [YPc_{2}]^{0} S=1/2 antiferromagnetic chain" by Mario Ruben
論文購読３,Exploring Localization in Nuclear Spin Chains Ken Xuan Wei, Chandrasekhar Ramanathan, and Paola Cappellaro Phys. Rev. Lett. 120, 070501
論文購読４,Colloquium: Many-body localization, thermalization, and entanglement Dmitry A. Abanin
論文購読５,Spin-liquid ground state in the spin 1/2 distorted diamond chain compound K3Cu3AlO2(SO4)4 Masayoshi Fujihala,
論文購読６,Comparison With Ground States of Frustrated Quantum Spin Chain Systems A2Cu2Mo3O12 (A = Rb and Cs) Fujimura
論文購読７,One-dimensional quantum antiferromagnetism in the p-orbital CsO2 compound revealed by electron paramagnetic resonance (Martin Klanjsek)
論文購読８(自主学習)Rb-NMR study of the quasi-one-dimensional competing spin-chain compound Rb2Cu2Mo3O12 Kazuki Matsui
論文購読９(自主学習)Search for a spin–nematic phase in the quasi-one-dimensional frustrated magnet LiCuVO4 N. B¨uttgen
論文購読10(自主学習)M. Takigawa, O. A. Starykh, A. W. Sandvik, and R. R. P. Singh, Phys. Rev. B 56, 13681 (1997).
論文購読11(自主学習)One-dimensional quantum antiferromagnetism in the p-orbital CsO2 compound revealed by electron paramagnetic resonance Tilen Knaflič,

教科書

受講者と相談の上,英語の論文を用意して購読を行う。

参考書

書籍情報はありません。