Field of Spin Resonance Material Science, Department of Condensed Matter Physics, Graduate School of Science, Hokkaido University
北海道大学 大学院理学院 物性物理学専攻 スピン共鳴物性物理学分野 電子スピン共鳴研究室
‘Nature gives us all surprises’
Pieter Zeeman (1865-1943) Nobel Lecture, May 2, 1903
Our laboratory is a collaborative graduate program between Hokkaido University and RIKEN, designed for doctoral course students. We focus on the condensed matter physics of molecular materials, utilizing electron spin resonance (ESR) spectroscopy at RIKEN in Wako City, Saitama. RIKEN is Japan’s largest comprehensive research institution for natural science, renowned for high-quality research across a diverse range of scientific disciplines.
本研究室は、北海道大学と理化学研究所（以下理研）の大学院連携による博士後期課程の研究室です。我々は理研（埼玉県和光市）にて、主に電子スピン共鳴(ESR)を用いて分子性物質の物性研究を行っております。理研は、日本で唯一の自然科学の総合研究所として、物理学、工学、化学、計算科学、生物学、医科学などに及ぶ広い分野で世界最先端の研究を進めることで知られています。
Our facilities include a conventional X-band ESR system (10 GHz) equipped with a helium-flow cryostat and a high-frequency ESR system capable of reaching up to 400 GHz. Our state-of-the-art high-frequency system provides superior resolution and enables the investigation of electronic states under high magnetic fields. For investigating the basic physical properties of molecular materials, we have also a superconducting magnet up to 12 T and a dilution refrigerator which go down to 30 mK.
理研の設備には、ヘリウムフロークライオスタットを備えた従来のXバンドESRシステム（10 GHz）に加え、最大400 GHzまで測定可能な高周波ESRシステムがあります。最先端の高周波ESRシステムにより、優れた分解能を実現し、高磁場環境下での電子状態の詳細な研究が可能です。また、分子性物質の一般的な物性測定を行うために、最大12 Tまでの超伝導マグネットおよび30 mKまでの温度領域に到達できる希釈冷凍機も所有しています。
One of our most exciting recent discoveries is related to a spin liquid material, where we revealed the emergence of low-dimensional spin dynamics. This finding provides new insights into the exotic properties of quantum spin liquids, contributing significantly to our understanding of strongly correlated materials [1]. Additionally, we are pioneering research on molecular memristive oscillators. Our work has demonstrated that a Mott-insulator-based molecular memristor can act as a highly tunable oscillator [2]. This breakthrough opens up new possibilities for neuromorphic devices and next-generation electronics.
Our broader research interests span molecular conductors, molecular magnets, and nanocarbon materials, with a focus on strongly correlated systems and their novel quantum phenomena.
私たちの最近の研究成果の中でも特に注目されるのは、量子スピン液体に関する発見[1]です。この研究では、低次元スピンダイナミクスが現れることを明らかにし、量子スピン液体の特異な性質に新たな知見を提供しました。これにより、強相関電子系の理解が大きく前進しました。
さらに、私たちは分子性メモリスタの研究にも取り組んでいます。特に最新の研究では、モット絶縁体に基づく分子性メモリスタが発振器として機能することを実証[2]しました。この成果は、ニューロモルフィックデバイスや次世代エレクトロニクスの新たな可能性を切り開くものです。
私たちの研究対象は、分子性導体、分子磁性体、ナノカーボン材料を含む強相関電子系全般に及び、これらの物質が示す新しい量子現象の解明を目指しています。
- [1] Y. Oshima et al., ‘Quasi-one-dimensional Spin Dynamics in a Molecular Spin Liquid System’, Phys. Rev. Lett., 133, 236702 (2024).
- [2] Y. Oshima et al., ‘A memristive oscillator’, Adv. Phys. Res., 3, 2300117 (2024).
- 【参考】理研プレスリリース「量子スピン液体物質における新発見－予測とは異なる1次元的スピンダイナミクスの誘因を解明－」
- Need more information about the ‘memristive oscillation’? Please check the following page!!
Selected as Cover Picture in ‘Adv. Phys. Res.’
Phys. Rev. Lett. 133, 236702 (2024)
We are always looking for passionate and motivated students to join our research team.
— Yugo OSHIMA, Senior Research Scientist (RIKEN)
If you are eager to explore the fascinating world of condensed matter physics and contribute to cutting-edge discoveries, we encourage you to reach out and join us on this exciting journey.
理研で分子性物質の研究を一緒にしませんか？
We welcome new students!
We study the condensed matter physics of molecular materials using ESR spectroscopy. ESR is one of the most sensitive techniques for probing microscopic properties, such as electronic states and spin dynamics, of unpaired electrons.
We welcome graduate students from around the world who are interested in the condensed matter physics of strongly correlated materials or in ESR spectroscopy instrumentation. All research and studies will be conducted at RIKEN in Wako City, Saitama.
RIKEN offers a Junior Research Associate (JRA) program, which provides part-time positions for highly motivated and open-minded graduate students. To be eligible, candidates must be enrolled (or scheduled to be enrolled) in the doctoral program at Hokkaido University.
If you are interested, please feel free to contact us!
我々は主に電子スピン共鳴(ESR)という分光法を用いながら分子性物質の物性研究を行っております。ESRは不対電子の電子状態やスピンダイナミクスといったミクロな情報が得られる最も感度の高い測定の一つです。強相関電子系の物性物理やESR測定に興味のある大学院生を常時募集しております。博士課程期間中の研究は全て理化学研究所（埼玉県和光市）で行われます。
また、理化学研究所には、柔軟な発想があり活力のある大学院生に対して非常勤で採用する、大学院生リサーチ・アソシエイト(JRA)制度が存在します。採用時には北海道大学の大学院に在籍（見込みを含む）にしている必要がありますので、ご興味のある方はお気軽にお問い合わせください。
電子スピン共鳴（ウィキペディア） ／ Electron Paramagnetic Resonance (Wikipedia)
Research Location, Contact information
理化学研究所 開拓研究本部
埼玉県和光市広沢２−１
e-mail: yugo_at_riken.jp (atを @に交換)
RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR)
Hirosawa 2-1, Wako-shi, Saitama 351-0198, Japan
e-mail: yugo_at_riken.jp (Substitute at for @)
Lab Members
–SUPERVISOR / 指導教員–
- Yugo Oshima (Visiting Associate Professor at Hokkaido Univ.) 大島勇吾（北海道大学 客員准教授）
-GRADUATE STUDENTS / 学生-
- N/A
-ALUMINI / 卒業生-
- Sunghyun Kim (Junior Research Associate)
- Taehoon Lee (LG Display)