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広島大学放射光科学研究センター

Hiroshima Synchrotron Radiation Center, Hiroshima University
  • 第1部会
  • 共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要


センター長
生天目 博文
Namatame, Hirofumi
キーワード
物質科学、固体物理、放射光、超伝導、スピン、 高輝度小型放射光源、人材育成
住所
〒739-0046
広島県東広島市鏡山2-313
固体物理学を中心とする物質科学研究と人材育成

放射光科学研究センター(共同利用・共同研究拠点)では、小型放射光源(HiSOR)から発生する紫外線~軟X線域の放射光を利用し、世界最先端の計測技術を用いて物質科学研究を推進しています。また大学の中に置かれた研究拠点として、多様な文化や背景を持つ国内外の大学・研究機関の第一線の研究者と共通の研究課題に取り組み、互いに学ぶことのできる環境を活用した、大学院生・学生の人材育成を進めています。

主な研究分野:

○高分解能光電子分光を用いた微細電子構造の研究
○高効率スピン角度分解光電子分光を用いた量子スピン物性の研究
○軟X線磁気円二色性分光を用いたナノサイエンスの研究
○真空紫外円二色性分光を用いた生体物質立体構造の研究
○高輝度小型放射光源の開発研究

*HiSOR(Hiroshima Synchrotron Orbital Radiation)はセンターのニックネームになっています。

平成27年度の研究活動内容及び成果


トポロジカルな電子構造をもつ新しい超伝導物質の発見
~トポロジカル新物質の探索に新たな指針~

私たちの身の回りの物質はこれまで電気的性質により金属、半導体、絶縁体、超伝導体などに分類されてきました。ところが近年トポロジーという数学的概念を電子状態に適用することにより、従来の物質とは異なる性質をもつ「トポロジカル物質」という新しい分類が出現し、物理学、数学だけでなく化学、工学の広い分野にわたり注目を集めています。トポロジカル物質は、固体内部とは異なる特殊な電子が表面に存在し、それらが新しい電気的・磁気的機能の担い手となる可能性をもっています。その中でもトポロジカル超伝導体では、表面にマヨラナ粒子と呼ばれる通常の電子とは全く異なる仮説的な粒子が出現することが予言されており、その特異な振る舞いを利用した新機能デバイスへの応用も期待されています。今回、パラジウム(Pd)とビスマス(Bi)で構成される新奇超伝導体PdBi2がトポロジカルな性質をもつ物質であることを明らかにしました。先端的なスピン角度分解光電子分光法を用いて特異な表面の電子状態を実験的に直接検出するとともに、その表面状態がPdBi2のもつトポロジカルな性質により出現するものであることを第一原理電子構造計算により証明しました。本研究の成果をもとに、新たな指針に基づくトポロジカル超伝導体の研究やトポロジカル新物質の探索が大きく進展することが期待されます。

放射光科学研究センター実験ホール

放射光科学研究センター実験ホール

3次元スピン角度分解光電子分光装置

3次元スピン角度分解光電子分光装置

超伝導体PbBi2の微細電子構造(スピンを 区別しない場合)の可視化

超伝導体PbBi2の微細電子構造(スピンを区別しない場合)の可視化

超伝導体PbBi2のトポロジカルなスピンの構造 (赤色:↑向きスピン,青色:↓向きスピン) を示す実験データ

超伝導体PbBi2のトポロジカルなスピンの構造(赤色:↑向きスピン,青色:↓向きスピン)を示す実験データ

 

 

社会との連携


地域と共生する研究施設

中四国に唯一設置されている放射光施設としてHiSORは、地域の中学・高校と連携した体験学習、総合学習、スーパーサイエンスハイスクール(SSH)の研修などに貢献し、先端科学技術に慣れ親しむ機会を提供しています。また、さくらサイエンスプラン等により来学した海外の学生を受入れ、セミナーや先端施設の見学、物理実験などを提供し国際交流を積極的に進めています。さらに毎年3月には、広島放射光国際シンポジウムを学内で開催し、海外の著名研究者による学術講演や国内外の学生が参加するポスターセッションなどを行い、若手研究者育成にも貢献しています。また、HiSORで展開する学術研究・人材育成・社会貢献活動を動画にしてインターネット上で公開し広く社会に情報発信するとともに,放射光先端計測設備を活用した産学連携研究も行っています((株)マツダとの共同研究等)。
中国地方の文化・ 学術・地域貢献における本センターの功績に対して中国文化賞(2015年度)が授与されました。

広島県(小学生)(社会見学)

広島県(小学生)(社会見学)

広島県(中学生)(社会見学)

広島県(中学生)(社会見学)

鳥取県(高校生)(SSH研修)

鳥取県(高校生)(SSH研修)

マレーシア(高校生)(さくらサイエンスプラン)

マレーシア(高校生)(さくらサイエンスプラン)

 

 

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