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\begin{center}
{\LARGE 低次元量子物理グループ}\\
{Low-Dimensional Quantum Physics Group}\\

{豊田 直樹~教授~~~~松井~広志~助教授}\\
{http://ldp.phys.tohoku.ac.jp/}\\
\rule{15.8cm}{0.3mm}
\end{center}

\vspace*{-0.4cm}

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\small

低次元量子物理グループは、電子の運動を１次元、あるいは２次元のような低次元空間に制限した舞台をつくり、そこで発現する多体的電子状態とその集団的協力現象（超伝導、磁気秩序、誘電性、金属・非金属転移、非線型伝導など）の実験研究を行っています。物質としては、（１）ドナー性の強い分子とアクセプタ-性の強い分子の間で電荷移動させてできる準2次元分子性有機導体、（２）1 nmから20 nmのナノスケールの空隙やチャンネルを持つ多孔性物質とその連続した空間に閉じ込められた分子性物質（カーボンナノチューブなど）と（３）DNAやタンパク質などの生体超高分子を対象としています。測定は、低温（0.4 K）、磁場下（14.5 T）での伝導・誘電現象を、直流からマイクロ波・ミリ波を経てテラヘルツ域に至る広帯域電磁場、およびメガヘルツ帯からマイクロ波帯にわたる超音波歪み場に対する電子系の応答を研究しています。これら２つの外場（摂動場）のエネルギーは低く、特に前者の広帯域電磁場は0 - 100 Kでの低エネルギー励起を研究できる最も強力な手法です。その物理的理由は、上で述べた多体的電子状態やその協力現象である集団的秩序・運動状態は、多くの場合フェルミ準位近傍の低エネルギー励起とか、電荷やスピンのエネルギーギャップ内の集団的・個別的励起にその本質を見せるからに他なりません。当研究室の究極の目標は、温度と磁場を制御した熱力学的環境下でまったく未知の量子現象や電子相を発見することにあります。
装置に関しては自作開発しているものがほとんどで、例えば100 GHz帯の超高感度空胴共振器や10 GHz帯のマイクロ波超音波の励起・受信技術開発を終了し、現在は、本年度の大型科学研究費により0.1 - 2 THz発生装置を導入してその透過計測の技術開発を計画しています。このエネルギー領域はこれまでの物性研究で「空白域、テラギャップ」と呼ばれており、世界的にも極めてユニークな装置となることを目指しています。一方、有機・無機分子の合成や高品位単結晶の育成といった物質創製がもう一つの課題です。ナノ物質に関しては、欧米や中国、韓国の研究機関と国際共同研究を行うと同時に、21世紀COE外国人博士研究員が独自のナノ多孔性物質創製に取り組んでいます。

現在、研究室全体で集中的に研究しているテーマは、（１）準2次元伝導を担う層と反強磁性的相互作用している絶縁体層が交互に繰り返す分子性ヘテロ超格子での超伝導・反強磁性・金属絶縁体転移という３種類の電子秩序状態の解明とこれらに強誘電性が絡んだ新しい電子相の探索、（２）カーボンでできた極小曲面型多孔体へのアルカリ金属や水素のドーピング（韓国高等科学技術研究所、ストックホルム大学アレニウス研究所）、1次元チャンネル内で成長させたカーボンナノチューブの高温超伝導の探索（香港科学技術大学）、（３）塩基配列を制御したDNA結晶の高周波伝導・誘電現象の解明（大阪大学産業科学研究所）などです。
このように私たちの研究室は、伝統的な物性研究の枠を超えた、新しい学問分野の構築を目指すと同時に、教育・研究指導では固体物理学実験の基礎訓練を習得させて、将来多用な分野、社会に進出できる人材を育てることをモットーにしています。昨年10月に発足した21世紀COE（「東北大学・物質創製研究教育拠点」）のメンバーとして、特に若い学生諸氏が積極的に参加されることを期待しています。


\begin{center}
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\includegraphics*[width=5.6cm]{p15fig2.eps}
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