JPSJ 2022年6月号の注目論文：回転する巨大な魚群の形成メカニズム
魚は向きの揃った群れや渦状の回転する群れなど，多様な集団パターンを示す．魚を自己駆動する粒子とみなした様々なモデルによって，集団パターンの再現が試みられてきた．今回提案された魚群のモデルでは，各個体が相互作用できる個体数を制限するトポロジカル相互作用，および回避行動による群れへの回帰を表現する自律的な引力相互作用が取り入れられた．このモデルによって，球状，トーラス状，およびリング状の巨大な回転魚群の形成メカニズムが解明されるとともに，群れのサイズと個体数の間にべき乗則が成り立つことが示された．
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Emergence of a Giant Rotating Cluster of Fish in Three Dimensions by Local Interactions
Susumu Ito and Nariya Uchida
J. Phys. Soc. Jpn. 91, 064806 (2022).
JPSJ 2022年6月号の注目論文：シリコン結晶中の10原子空孔V10の、意外な電子構造
シリコン結晶中のV10と呼ばれる原子空孔が作り出す電子構造が、第一原理計算で調べられた。空孔に隣接するシリコン原子が持っているダングリング・ボンド（余っている結合の手）の再混成によってバンド・ギャップ内に４つの電子状態が生じるが、これらギャップ状態について、「波動関数が節を持つものが節を持たないものよりエネルギーが低い」という意外な結果が得られた。これは、教科書によくある「波動関数の節が多いほど、運動エネルギーの分だけエネルギーが高い」という記述と、全く逆である。この特異な電子構造は、価電子帯および伝導帯に埋もれて存在している再結合状態がバンド・ギャップ内の電子状態と相互作用することによって生じるということが、詳しい解析により示される。原子構造のヤン・テラー不安定性が、一見奇妙なこの電子構造を反映すること、また今回の発見にはシリコン原子2000個程度に対する大規模な第一原理計算が不可欠であったことが、論じられる。
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Discovery of Peculiar Electronic Structures of Decavacancy V10 in Silicon Crystal
Daiki Kamihara, Taito Shimizu, and Kazuyuki Uchida
J. Phys. Soc. Jpn. 91, 064709 (2022).
JPSJ 2022年6月号の注目論文：新しいカイラル有機強誘電体の発見
近年、持続可能な社会を目指す取り組みの中で、鉛などの重金属イオンを使用しない有機強誘電体の注目が高まっている。一方で、カイラル結晶はスキルミオンや非相反物性など多彩な物性の舞台として、近年盛んに研究が進められている。本研究では、BINOL・2DMSOという新たなカイラルかつ有機物の強誘電体を発見した。今後、新たな誘電物性研究の舞台として進展が期待される。
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Ferroelectric Transition of a Chiral Molecular Crystal BINOL∙2DMSO
Toshihiro Nomura, Takeshi Yajima, Zhuo Yang, Ryosuke Kurihara, Yuto Ishii, Masashi Tokunaga, Yasuhiro H. Matsuda, Yoshimitsu Kohama, Kenta Kimura, and Tsuyoshi Kimura
J. Phys. Soc. Jpn. 91, 064702 (2022).
JPSJ 2022年6月号の注目論文：高精度磁歪測定で明らかになったUTe2のメタ磁性転移の正体
東大物性研の強磁場施設で開発された世界最高峰の磁歪測定技術によって，UTe2の超伝導発現に深く関わっているメタ磁性転移の詳細が明らかにされた．このメタ磁性転移は，印加磁場方向によって超伝導を抑制あるいは誘起するといった特異な現象を示しており，その起源と超伝導への影響に興味がもたれてきた．本研究によって，メタ磁性転移に伴う体積磁歪，異方的磁歪が明らかにされ，ウランの価数転移を伴っている可能性が見出された．本論文は，今までウラン化合物では露わでなかった価数揺らぎが超伝導転移に関わっていることを指摘し，新たな研究の方向性を示した重要な結果を示している．
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Magnetovolume Effect on the First-Order Metamagnetic Transition in UTe2
Atsushi Miyake, Masaki Gen, Akihiko Ikeda, Kazumasa Miyake, Yusei Shimizu, Yoshiki J. Sato, Dexin Li, Ai Nakamura, Yoshiya Homma, Fuminori Honda, Jacques Flouquet, Masashi Tokunaga, and Dai Aoki
J. Phys. Soc. Jpn. 91, 063703 (2022)