第１章 研究の現状と今後の計画（概要）
5) Coordinators
Coordinators plan and oversee international collaborations.
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）
Fellowships for young researcher and PhD studentApplicants are supported partially up to two months of research under the IMR supervisor.
7) Material Transfer Program
The Products of IMR can be transferred to foreign research institution based on the international exchange agreement and are used for the international collaborative research in abroad.
In FY2011, ICC-IMR has conducted six peer reviewed international project researches and has organized/sponsored five international workshops. The center has invited eight guest
professors from abroad. Moreover, single research visits of five foreign researchers have been supported.
ICC-IMR Activities in FY 2011
Research Projects
Development of functionalized molecular-based magnetic materials (FY2011-2012) PI: J. Schnack (Bielefeld University, Germany) and H. Nojiri (Magnetism Division, IMR) Theoretical challenges in spintronic materials (FY2011-2012)
PI: Y. Tserkovnyak (University of California, USA) and G. EW. Bauer (Theory Solid State Physics, IMR) Development of IMR Neutron Spectrometer for Novel Material Science in J-PARC (FY2010-2011) PI: L-P. Regnault (ILL-Institut Laue-Langevin, France) and K. Ohyama (Metal Physics with Quantum Beam Spectroscopy, IMR)
Lithium Fast-Ion Conduction in Complex Hydrides (FY2010-2011)
PI: A. Remhof(EMPA - Swiss Federal Laboratory for Materials Testing and Research, Switzerland) and S. Orimo (Hydrogen Functional Material, IMR)
Structural and Chemical Analysis on Doped Ceramics by Transmission Electron (FY2010-2011) PI: T. Epicier(INSA de Lyon and CNRS, France) and T. J. Konno(Advanced Analysis of Material, IMR)
Development of a Compact Pulsed Magnet for High-Field Magneto-optical Studies of Carrier and Exciton Dynamics in Nanostructures (FY2010-2011)
PI: J. Kono(Rice University, USA) and H. Nojiri(Magnetism, IMR)
Visiting Professors
S. Beckman, Iowa State University, USA, June 1- Aug. 31, 2011
“Exploration of lead-free ferroelectric/piezoelectric ceramics from first-principles”
M. Sluiter, Delft University of Technology, Netherlands, June 15 - Aug. 5, 2011
“Large-scale simulation on novel nanoscale materials”
L. Wang, Northeastern University, China, July 1- Aug. 29, 2011
“Improvement of mechanical properties of TNTZ in simulated body fluid by controlling of grain boundary”
JT. Wang, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, China, July 22 - Oct.19, 2011
“Large-scale simulation on novel nanoscale materials”
K. Baskar, Anna University, India, Sep. 21 - Oct. 20, 2011
“Growth and characterization of alloys of GaN, InN and AIN for optoelectronics”
C. Berthier, Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, CNRS, France, Oct. 1- 31, 2011
“High field NMR on quantum phase transition”
C. Z. Rudowicz, West Pomeranian University of Technology, Poland, Oct.1- Nov.30, 2011
“Study of the role of the higher-order field-dependent (HOFD) terms in characterization of magnetic, optoelectronic and laser materials”
C. Dong, Dalian University of Technology, China, Oct.31 - Nov. 30, 2011
“Cluster-plus-glue-atom model for low-E β-Ti bio-alloys”
Workshops
5th International Workshop on Spin Currents, July 25 - 28, 2011
Search for New Physics in Transition Metal Compound by Spectroscopies, July 28 - 30, 2011 The 6th International Workshop on Nano, Bio and Amorphous Materials, Aug. 8 - 9, 2011 KINKEN-WAKATE2011：International Symposium of Materials Integration, Dec. 1-2, 2011 The 6th General Meeting of ACCMS-VO, Feb.10-12, 2012
35．
低炭素社会基盤材料融合研究センター
センター長・教授
古原 忠
(2010.4 ～)【構成員】
センター長・教授：古原 忠，副センター長・教授：折茂 慎一，教授：米永 一郎，宇田 聡，高梨 弘毅，松岡 隆志，
准教授：宇佐美憲隆， 事務補佐員 1 名
【研究・事業成果】
本センターは，省エネルギー・新エネルギー両面での革新的材料創製とその応用展開 による低炭素 社会実現に向けたミッションオリエンテッド研究を推進する目的で，平成 22 年 4 月より発足した．そ の設置は，研究所の戦略な材料研究を推進するために，概算要求などの予算を伴わない所内措置によ るものである．センターでは，多彩な分野での低炭素社会の実現に資する研究とともに，バックグラ ウンドの異なる研究者の連携によって共通する材料科学的原理・手法の水平展開による融合研究を推 進するため， 以下の 6 名の部門担当教授（括弧内は研究のキーワード）が兼任する形で現在活動して いる．
折茂慎一 教授（水素化物，イオン伝導），宇田 聡 教授（結晶成長，外場応用），
高梨弘毅 教授（磁性材料，スピントロニクス），松岡隆志 教授（窒化物半導体，デバイス設計）
米永一郎 教授（半導体，格子欠陥），古原 忠 教授（鉄鋼材料，材料組織解析)
また平成 23 年度からは，Si バルク結晶を中心とした太陽電池材料の研究を精力的に行っている宇佐美 准教授（結晶物理学研究部門）を新たにメンバーとして加え，その研究領域の拡大を図っている．
参画する研究室は文科省・JSPSの科研費、JST、NEDO等の競争的研究資金の委託事業により持続可 能社会に向けた戦略的研究を推進しており，本年度は最先端・次世代研究開発支援プログラム2件，
JSTプロジェクト（CREST／さきがけ，ALCA，産学共創）7件、NEDOプロジェクト2件、総務省SCOPEプ ロジェクト1件の研究を着実に遂行している。センターが責任を持ってマネジメントする所内公募研 究助成「低炭素社会基盤材料研究事業」では、本年度４件のテーマ（一般2件，若手2件）を採択し，
分野融合研究の奨励による新しいシーズ育成の取組みを継続している。
区分 研究代表者 研究テーマ
一般研究 加藤 秀実 金属溶湯中での脱成分反応を利用したナノオープンポーラス材料の作製と その蓄電デバイスへの応用
木口 賢紀 局所場に着目した緩和型強誘電体の構造秩序の解明 若手研究 小泉 雄一郎 省エネルギー弾性メカニカルバッテリー用コバルト合金の開発
山本 篤史郎 低温相転移金属ガラスを用いた自己治癒性金属薄膜
社会に向けた情報発信，社会還元の活動の一環としては，4月にセンターのHPを開設して情報発信 を行うと共に，12月9日に第2回ワークショップ「低炭素社会実現に向けた材料科学」を金研において 開催し，研究連携を行っている企業からの基調講演と合わせてセンターの研究シーズの紹介を行っ た．またセンター構成員の関連する産業分野における研究連携をさらに拡大し、国内２社との研究連 携、21件の共同研究（平成23年度実績）を行っている．
【研究・事業計画】
2012 年度は，これまでのセンター活動のさらなる発展・充実を図る。
具体的には担当研究部門による低炭素社会基盤材料研究の推進を継続して行う．所内公募研究助成に ついては平成 22 年度採択テーマに関する最終成果報告会を公開で行う予定である．通じた融合研究の 推進を図る．さらにセンターの特色を生かしたシンポジウム・研究会の開催を通じて情報発信の充実 を図る。また，学内外の関連機関や研究グループとの連携をより強化する。
36．
中性子物質材料研究センター
センター長・教授（兼）
新家 光雄
(2010.4 ～)【構成員（兼任）】
センター長・教授：新家 光雄
大山研司 准教授, 藤田全基 准教授, 平賀晴弘 助教, 松浦直人 助教
【活動成果】
中性子物質材料研究センター（以下本センター）は、中性子散乱による物質科学研究を組織的に進 めることを目的に、平成 22 年 4 月に設立された。本センターは、平成 23 年度現在、センター長を含 め 5 名の構成員からなり、運営委員会（所内委員５名、所外委員２名）により運営されている。平成 23 年度には以下の活動をおこなった。
1. J-PARC での中性子分光器建設
○ J-PARC に東北大での磁性材料科学の飛躍につながる新しい実験装置（通称 POLANO）を建設す る計画を進めている。平成 23 年 6 月 30 日に J-PARC センター実験装置部会の最終審査ヒアリ ングをうけ、平成 23 年 9 月 20 日付で合格した。これにより装置建設が公式に承認された。
2. 原子炉既存装置の高度化
○ 三号炉（茨城県東海村）に新装置 HERMES-E の建設を進めた。HERMES-E は、学部生や企業研 究者の実習を主目的としており、将来の物質科学をになう人材育成において貢献できる装置で、
物性研、原研などからもその運用に大きな関心が寄せられている。
○ 金研において、高輝度、高エネルギー結晶モノクロメーターの作成に成功した。世界レベル の品質であり、本所所有装置はもちろん、国内外施設への供給が可能となった。
3. 広報・情報発信
○「ICC-IMR Workshop on Novel Material Science by Neutron Scattering - Polarization Analysis
& Cross-Correlation Method -」（平成23年11月18−19日、参加者39名、学外15名）を開催し、
偏極中性子を用いた磁性研究、とくにスピンフラストレーション系や、磁性薄膜や磁石材料な ど磁性デバイスの研究の新展開について議論した。また中性子交差相関法の応用について集中 して議論した。
○ 所内むけセミナー「中性子を用いた薄膜デバイス研究の新時代」（平成24年2月13日、参加者 約15人）を開催し、薄膜でバイス研究に中性子を用いた場合の可能性について議論した。
○ 第１回アジアオセアニア中性子散乱国際会議（11 月 20-24 日、つくば市）で、本センターの ブースを展示し、金研で開発した高輝度結晶モノクロメーターを紹介した。
【活動計画】
平成 24 年度はセンター活動のさらなる充実のため以下の活動を行う。
１：J-PARC での中性子分光器建設
J-PARC 装置 POLANO の平成 25 年ないし 26 年の建設をめざし、放射線遮蔽体など主要部の詳細設
計を完了する。また予算化への努力を継続して進める。
2. 原子炉既存装置の高度化
○ 実習・教育用装置 HERMES-E を完成させ、原子炉運転再開し次第ビーム実験を開始する。
○ 中性子デバイス、とくに偏極中性子デバイスの開発を進める。
3. 広報・情報発信
○ 中性子をテーマとして金研若手の学校（WAKATE2012）を開催する。（平成 24 年度冬）
○ 中性子科学会年会（平成 24 年 12 月 京都大）、日韓中性子研究会（平成 25 年 2 月）での広 報を行う。
○ ホームページの充実、パンフレット発行により広報・情報発信を強化する。
○ 海外研究機関、とくに東アジア地域での学術的連携を形成・強化する。
37.
低温物質科学実験室
室長・教授（兼）佐々木 孝彦
【構成員】
室長・教授（兼）：佐々木 孝彦 ／准教授：野島 勉 ／助教：中村 慎太郎／学部生[1 名]
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技術職員（出向）：丹野 伸哉、細倉 和則、緒方 亜里／技能補佐員［1 名］／技術補佐員［1 名］
【研究成果】
本実験室では、学内共同利用装置を用いた低温研究支援と共同研究に加え、種々の超伝導体や磁性 体を用いた低温物性制御や基底状態の解明に関する研究を主導的に行っている。2011 年度は電気二重 層トランジスタ構造を用いた酸化物高温超伝導体の電気化学的物性制御、および新規電界誘起超伝導 物質の探索、強磁性グラニュラー膜の広範囲な温度・磁場領域における輸送特性、希土類化合物にお いて発現する量子スピン系の特異な低温磁化特性に関する研究をそれぞれ行った。
(1) 近年、電解質やイオン液体を試料とゲート電極間に挟むことによって形成される電気二重層トラン ジスタ構造を用いた電気化的キャリア制御が様々な物質で試みられている。銅酸化物超伝導体にこの 手法を用いた場合のキャリア制御機構について研究を行った。これまで典型的な p 型銅酸化物超伝導 体である YBa2Cu3Oy系薄膜に正のゲート電圧をかけると、電気化学的な還元（脱酸素）反応が起きる ことを見出し、これを利用することにより、不可逆的ではあるものの結晶構造を変えずにこの系を p 型超伝導状態からn型（電子系）金属状態に変化させることに成功してきた（Ref. 1）。負のゲート電 圧をかけると、正の場合とは対照的に通常の電界効果と同様な静電的なキャリア（ホール）蓄積がお こり、可逆的な超伝導転移温度の制御が可能なことを新たに見出した。
(2) 東京大学（岩佐、川崎、上野グループ）との共同研究により、(1)と同様な電気二重層トランジスタ 構造を採用することにより、典型的なバンド絶縁体である KTaO3表面を超伝導体に変換することに成
功した（Ref. 2 ）。KTaO3では通常の元素置換（化学ドープ）によって超伝導になった報告例はなく、
本研究手法による強力なキャリアドープにより初めて超伝導が発見された。
(3) 強磁性領域（高いFe, Co濃度領域）のFe-Al-O、Co-Al-O ナノグラニュラー膜の磁場中輸送特性を これまでにない広い温度・磁場範囲で測定した。これまで報告してきた、磁場に対して線形に減少し 続ける特異な負の磁気抵抗効果（4.2 K以上、8 T以下の測定領域）は35 mKまでの極低温、27 Tまで の高磁場に測定領域を広げても飽和することなく同様に起こり続け、この異常がGMRやTMRの説明 で使われるような、熱揺らぎをする磁気モーメントの磁場による抑制効果では説明不可能な現象であ ることがわかった（Ref. 3 ）。
(4) YbAl3C3はYb3+イオンのダイマリゼーションを起源とする、スピンギャップ状態（量子スピン状態）
を示す数少ない4f電子系化合物である。同様なスピンギャップを示す数多くの3d電子系との比較をす るために、この物質の単結晶試料の極低温（0.5 K - 2 K）における磁化曲線を詳細に測定した。3d電子 系と同様に磁場の上昇とともに、ゼロ磁場基底状態のスピンダイマー相から新しい相に移り変わる転 移を観測した。しかしこの磁場誘起相は3d電子系でみられる秩序相ではなく、強相関f電子系の非フ ェルミ状態に似た無秩序相であること、また観測される磁場範囲は3d電子系とは対照的に温度の上昇 とともに広がることといったf電子系固有の性質を突き止めた（Ref. 4 ）。