光速に近い速度で運動する電子から発生する「放射光」はX線から赤外線まで広いエネルギー領域における光源として優れた特徴を持っており、基礎科学から産業応用まで多様な分野で利用されています。特に物質科学研究では必要不可欠な光源とおり、多様な固体分光研究が行われています。強相関電子物理講座では、国内の放射光施設において各教員が特色ある先端的な物質科学研究を展開しています。

解良グループでは、分子科学研究所UVSOR施設において固体表面上における有機分子薄膜の電子状態を研究しています。分子固体の機能・物性を司る本質は、分子に局在化した電子と多彩な階層フォノン(格子振動・分子振動)が担っています。弱い相互作用の影響は狭いエネルギー領域で複数現象が競合する形で現れるため、計測実験自身の困難さに加え、本質的に外的環境因子で容易に変化する「観測しにくい」状態となっています。階層性を意識して電子状態や振動状態を精密に計測することで、複雑な分子集合系の特徴を露わにし、「輸送する電荷・変換される電荷の姿」を量子論的に理解することを目的として研究を進めています。

図1：UVSOR放射光施設に導入された最先端の波数分解光電子顕微鏡（解良グループ）

藤森グループでは、大型放射光施設SPring-8の軟X線ビームラインBL23SUにおいて強相関電子系に対する分光研究を行っています。特に希土類・アクチノイド化合物などに対する軟X線分光研究を展開しており、その電子状態や磁性状態を明らかにすることによって、超伝導などの興味深い物性の発現機構を明らかにすることを目指しています。

図2：BL23SUにおいて測定したUB2のバンド構造及びフェルミ面とバンド計算との比較（藤森グループ）

池本グループでは、大型放射光施設SPring-8の赤外分光ビームラインBL43IRにおいて磁場・圧力・温度・雰囲気などの環境を制御し、近赤外〜遠赤外の広帯域顕微分光を行っています。特に近年は高磁場や湿度制御環境における顕微分光装置開発に力を入れており、強相関物質や有機物など様々な物質の解析に努めています。