森パネル
創発PO・創発アドバイザー一覧
創発PO： 森 初果（東京大学 物性研究所 教授）
【専門分野】 機能物性科学
東京大学物性研究所、超電導工学研究所を経て、2010年より東京大学物性研究所教授を務め、2018年から東京大学物性研究所長、2023年より東京大学副学長（学術経営戦略、国際協創、放射光施設、イノベーションコリドー）を兼任。この間、日本物理学会、日本化学会、およびAssociation of Asia Pacific Physical Societiesで理事を歴任。文部科学大臣表彰科学技術賞（研究部門）、日本化学会学術賞、分子科学会賞などを受賞。博士（理学）。
専門は機能物性科学で、内部自由度をもつ分子が凝縮した分子性物質・システムを対象とし、特異な機能性として電子/プロトン伝導性、磁性、誘電性、その圧力・電場による外場応答性、電界効果トランジスタ特性等の有機エレクトロニクスへの展開など、新たな物質・物性科学の開拓に取り組む。
創発アドバイザー（五十音順）
- 阿波賀 邦夫
- 豊田工業高等専門学校 校長
- 大西 洋
- 神戸大学／分子科学研究所 大学院理学研究科／特別研究部門 教授／教授（クロスアポイントメント）
- 小野 輝男
- 京都大学 化学研究所 教授
- 恩田 健
- 九州大学 理学研究院 教授
- 芝内 孝禎
- 東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授
- 柴山 充弘
- 総合科学研究機構 中性子科学センター センター長
- 髙橋 正彦
- 東北大学 多元物質科学研究所 教授
- 田中 耕一郎
- 理化学研究所 光量子工学センター センター長
- 田原 太平
- 理化学研究所 開拓研究本部 主任研究員
- 常行 真司
- 東京大学 大学院理学系研究科 教授 /
理化学研究所 最先端研究プラットフォーム連携(TRIP)事業本部 統合データ・計算科学プログラム プログラムディレクター
- 永長 直人
- 理化学研究所 基礎量子科学研究プログラム プログラムディレクター
- 中西 周次
- 大阪大学 基礎工学研究科 教授
- 長谷川 達生
- 東京大学 大学院工学系研究科 教授
- 藤井 正明
- 中央大学 研究開発機構 専任研究員／機構教授
- 古川 はづき
- お茶の水女子大学 基幹研究院自然科学系 教授
創発研究者一覧（森パネル）
2024年度採択
（森パネル）
次世代テラヘルツ半導体デバイス技術の開拓
電波と光の間に存在するテラヘルツ波を用いることで、新しい学問領域と応用展開が切り開かれつつあります。本研究では、従来のエレクトロニクスとフォトニクスの概念に囚われず、両者を融合したテラヘルツ帯特有の半導体デバイス物理を開拓します。それにより、現行技術の限界を超える次世代のテラヘルツ半導体デバイス技術を創出し、今後のテラヘルツ科学技術の基盤形成と更なる学術的・産業的発展に貢献します。
（森パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
高度な非対称物性を発現するキラル二面性物質
本研究ではキラルな二面性有機分子を基本モチーフとし、CISSやキラル非線形光学応答において、高度な非対称性を発現する有機材料を開発するとともに、その基本原理の解明に挑戦します。これら新規キラル二面性材料を用いれば、新たなスピン偏極電流の発生原理としたスピントロニクスデバイスの開発や、光コンピューターのロジックゲートなどとして機能する可能性があり、革新的な技術の開発を目指します。
（森パネル）
半導体オービトロニクスの創出
固体中で電子が獲得する軌道自由度を介した電気-磁気（スピン）相互変換（軌道ホール効果）は、従来困難とされてきた軽元素材料によるスピン情報操作を可能とします。本研究は半導体を用いた軌道ホール効果の研究を行います。半導体中の軌道自由度による物性現象の理解を深長することで、半導体技術基盤とスピン情報素子に期待される省電力性を兼備する次世代デバイスの原型を創出し、持続可能な情報技術社会実現へと貢献します。
（森パネル）
新量子材料の物性解明と革新的半導体量子技術への展開
量子コンピュータ等の量子技術の発展のためには、その基盤となる高性能な材料が重要となります。本研究では、新しい量子材料を探索し、その性質を解明します。そして得られた知見をもとに、量子ビットや量子センサなどの量子デバイスを開発し、それらを組み合わせた量子システムを研究します。これにより、量子技術の進展に貢献することを目指します。
（森パネル）※終了（研究開始前）
トポロジカル磁性体におけるゲージ場オプトスピントロニクスの創成
トポロジカルなスピン配列をもつ磁気構造体では、スピンの量子性から強烈なゲージ場を発生することが理論的に期待されます。本研究では、このゲージ場を利用することで、巨大光学現象の実現および光励起によるトポロジカルスピン構造の超高速・高効率制御を目指します。これらはトポロジカルスピン構造の新たな光読み出し・書き込み技術への応用が可能であり、次世代の光デバイス構築にむけた量子技術の創出が期待できます。
（森パネル）
超放射を用いた量子光アンプの開発と巨視的粒子数エンタングルド状態の実現
エレクトロニクス、フォトニクスの発展はオペアンプ、レーザー等のアンプ技術によって実現されました。本研究では、量子光に作用する唯一無二の光アンプ（量子光アンプ）を開発し、学術界と産業界の発展に貢献します。超放射と呼ばれる量子物質特有の発光現象を利用して、エンタングルド光子ペアを光アンプします。物質と光の量子状態を同時に測定する事で、極めて繊細な量子情報を失う事なく抽出し、量子光アンプを開発します。
（森パネル）
方位敏感な機能物性の開拓と革新的冷却技術の創出
本研究では、量子物性の制御要素として「外場の方位」に着目し、極限環境下で外場の方位に敏感な量子機能性の可視化と解明に挑みます。その手段として、革新的な磁場角度分解物性測定技術を開発します。また、磁場方位でエントロピーが顕著に変化する物質を新たな磁気冷却材料として位置づけ、磁場回転による断熱消磁冷却技術への応用に挑戦します。基礎研究と材料開発の両輪で、イノベーションにつながるシーズ創出を目指します。
（森パネル）
中赤外レーザーナノ物質操作技術の創出とその応用
レーザー照射により物質に誘起される輻射力を用いて、微小な物体を光で動かすことができます。本研究では、中赤外光が特定の分子と振動共鳴する効果により増大する輻射力を用いて、ねらった分子種のナノ物質を光操作する技術を創出します。赤外スペクトルの違いによって分離が可能であることを示し、様々なナノ材料の選別回収や分子の選択的トラップ・配向技術への応用に展開します。
（森パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
新奇光物質超強結合系による共振器量子物質の開拓
光と物質が極限的に強く結合した量子状態は、超強結合状態と呼ばれています。本研究では、光と物質の超強結合系において予想されている、真空からの光子生成やそれに伴う相転移現象を明らかにするための研究を展開します。特に、私が近年発見した、半導体ナノ構造中のプラズモンとランダウ準位の2次励起との間に現れる、結合強度の変調な可能な光物質超強結合系を用いて研究を推進します。
（森パネル）
異分野融合が成す時間変調メタマテリアルの基盤構築
これまで屈折率が空間的に制御された空間変調メタマテリアルが注目を集め、負の屈折率媒質や隠れ蓑が実証されてきました。これに対し本研究では、時間領域で屈折率を制御した時間変調メタマテリアルの実証を進めます。最終的には空間を含めた4次元制御の時空間変調メタマテリアルを構築します。従来の波動制御デバイスの超越に加え、相対論や量子論研究の卓上実験など基礎物理研究の飛躍を目指します。
（森パネル）
ピエゾフォトトロニクスを用いた人工シナプス機能の創成
高効率で低消費電力な信号処理システムである脳の仕組みを模倣するニューロモルフィックコンピュータが注目されています。本研究では「曲げやひずみを加えると光発電性能が増減する性質」と「光を加えた履歴に応じて光発電性能が高まる性質」を併せ持つフレキシブル太陽電池を応用して、神経細胞同士の情報伝達の架け橋である「シナプス」の機能を再現します。光、ひずみの履歴や分布から学習できる人工シナプスに挑戦します。
（森パネル）
展延性の高い非従来型s波超伝導材料の理論設計
超伝導材料は冷却により電気抵抗をゼロに抑えられる、夢のような材料です。しかし、高機能な超伝導材料はセラミックであるため変形に弱く、送電線の実用化に向けた現実的課題が残されています。この現状を打破するため、最新の理論研究による成果と数値シミュレーションに基づき新しい超伝導材料を設計します。しなやかさと機能性を兼ね備え、量産も期待できる材料を生み出すことで省エネルギー社会の実現に貢献します。
（森パネル）
スピンとプラズモン波束の結合による新規量子系の開拓
半導体技術を用いて、電荷の集団励起である「プラズモン」と「電子スピン」の制御技術を組み合わせた新しい量子システムを開発します。これにより、量子情報の高速伝送と高忠実度な量子ビット操作を両立させ、大規模で集積可能な量子回路の実現を目指します。将来的には、大規模な量子計算や量子シミュレーションの実行によって、様々な社会課題の解決に貢献する革新的な技術の創出に繋がることが期待されます。
（森パネル）
3次元超格子ペロブスカイト量子ドットの構築と光電デバイスの創出
半導体ナノ材料を精密に配列した3次元超格⼦は、超蛍光などの新たな物性の発現に加えて、⾰新的な光電⼦デバイスの開発が期待されています。本研究では、ペロブスカイト量⼦ドットを⾃在に接着する分⼦を⽤いた3次元の超格⼦構造を構築します。コア/シェル/シェル構造による安定な0次元量⼦ドットの合成、熱で脱離する分⼦接着による⾼伝導性技術、柔軟かつ⾼機能な光電デバイスを創製に挑戦します。
（森パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
超低温非線形テラヘルツ分光が拓く新しい超伝導物質科学
電気抵抗がゼロになる超伝導現象は、超伝導と常伝導の境界すなわち臨界現象を中心に研究されてきましたが、近年、光の中で最も低エネルギーの「テラヘルツ波」を使えば、超伝導秩序を壊さずに、その特性を観測し、操作できることが明らかになってきました。本研究は、超低温技術とテラヘルツ分光を融合することで、今まで光学的な観測が難しかったエキゾチックな超伝導相に焦点を当て、新しい超伝導物質科学の創成を目指します。
（森パネル）
鉄系超伝導体で創る高性能＆高温動作可能な単一光子検出器
量子暗号通信などの先進技術分野では、光子１つという極めて微弱な光を高効率で検知できる超伝導ベースの単一光子検出器がキーデバイスです。しかし、極低温でしか動作しない課題があり、応用が制約されています。本研究では、鉄系超伝導体を用いて動作温度を実用的な範囲まで向上させた次世代の超伝導単一光子検出器を実現し、単一光子検出技術が必要とされる各分野にイノベーションをもたらすことを目指します。
（森パネル）
Creation and control of macroscopic quantum effects by non-collinear antiferromagnets
非共線反強磁性体による巨視的量子効果の創発と制御
近年、物質のトポロジーに由来した特異な電気・磁気特性が注目されています。本研究では、ノンコリニア反強磁性体に焦点を当て、新たな巨視的量子効果の創発・制御を探求します。この特異な磁性材料は、物理学に大きな進展をもたらし、次世代ナノ電子デバイスの実現に貢献する可能性を秘めています。情報技術の飛躍的進展を促す鍵として、その応用が期待されます。
（森パネル）
光共振器による不斉分離プロセスの確立
混合物の分離は、化学製品の開発に不可欠です。本研究では、光共振器を用いた振動強結合により分子間相互作用を制御し、汎用的な分離技術の確立を目指します。光を反射するミラーを備えた光共振器セルを用いることで、混合物中の分子間相互作用を選択的に変化させます。これにより、新たな精製・分析手法が確立され、製薬や化学産業への応用が期待されます。
（森パネル）
有機典型元素化合物の化学結合を気相分光学の目で観る
本研究では、ターゲット分子を真空中かつ極低温環境下に孤立させる独自技術を駆使して、有機典型元素化合物が形成する特異な化学結合様式を分光学の視座から実証・評価することに挑戦します。これら化学結合に対する従来の形式的記述を越えて、化合物の機能を予言できるような定量的結合論を実験の立場から確立します。
2023年度採択
（森パネル）
分子積層骨格を柱とした革新的導電性ナノ多孔体の科学
固体における導電性などの電子機能と分子・イオン吸着機能は、それぞれ現代社会を支える基盤技術となっています。本研究では、これらの機能の融合を目指し、分子性導体骨格を配位結合で繋いだ新しい導電性ナノ多孔体を創製します。この結晶中のπ共役分子の配列や電荷の精密制御により、破壊的イノベーションの源となる新奇な電子状態の探索を可能とし、さらにはナノ細孔への分子・イオン導入に基づく革新的な応答機能の開発を目指します。
（森パネル）
中赤外光計測によるラベルフリー細胞生物学の革新
近年のレーザー技術の進展により、赤外領域での高性能光計測技術の研究開発が進められています。本研究では、生体分子の振動状態を計測するための先端赤外分光及び顕微鏡技術を開発し、生きた細胞に対する新しい計測法を創出します。特に、高空間解像度を持つ赤外顕微鏡や超高速赤外分光技術の開発を進め、これまで計測不可能だった細胞内の複雑な生体現象の解明や、大量細胞の統計解析を通じた医療応用への道を拓きます。
（森パネル）
精密分子分光による化学反応の多元的理解
分子は化学反応を介して様々な自然現象を司っています。反応過程で生成される分子種やその量子状態の特定は化学反応の理解につながります。本研究では気相分子の化学反応を観察するために精密に制御されたレーザーを用いた新分光計を開発します。この分光計で得られる精密分子分光ビッグデータを解析することで分子のダイナミクスとカイネティクスの両面から化学反応をより深く理解するとともに、反応の制御方法を探索します。
（森パネル）
多元ナノ材料による電子・光機能の創出
ナノサイズの物質は特別な電子状態を示し、それを発光に利用した半導体微粒子「量子ドット」の開発にノーベル賞が贈られました。本研究は、複数の元素で構成されるナノ材料を、その周辺部も含めて化学的にデザインすることで、個々の量子的性質を活かしながらデバイスに利用する新しい技術の開発を目指します。この技術を基盤とした高機能ディスプレイ、高効率太陽電池、さらには量子コンピューターの実現が期待されます。
（森パネル）
共結晶・溶媒和塩が拓く新奇イオニクスデバイス
多価陽イオンやハロゲン陰イオンなどの高速伝導は、資源フリーな蓄電池や電気化学リアクターなどの新奇イオニクスデバイスの可能性を拓きます。本研究では、共結晶塩および溶媒和塩における配位環境制御を基軸とした材料設計によって、これら新奇イオンの高速伝導を実現すると共に、相反する耐酸化・還元性を両立する材料群を開拓します。
（森パネル）
新手法「蛍光πXAFS」が解き明かすドーパント構造
多くの材料の機能は、微量に添加した元素(ドーパント)によって発現します。その機構の解明にはドーパントの構造を原子レベルで解明する必要があります。本研究ではセラミックス、ガラス、溶液などに含まれる微量元素周りの構造を広い範囲に渡って観測できる新しい解析手法として、蛍光πXAFSを提案します。極めて微小なシグナルを検出できる測定系を開発し本手法を確立することでドーパントが誘起する新しい物性研究を展開します。
（森パネル）
多次元光電子分光を用いたスピン流の極限的超高速特性の開拓
スピン分解光電子分光と超短パルスレーザーの実験技術を組み合わせることで、固体中の伝導電子とそのスピン自由度が光駆動する様子を空間・時間・スピン・エネルギー・運動量の多次元変数で追跡できる多次元光電子分光を実現します。これを磁性体ヘテロ薄膜に適用して、スピン流の発生や界面におけるスピン注入メカニズムを電子構造レベルにミクロな視点から調べます。本研究で得られる電子分光学的視点をマクロな特性と結び付けることで、スピン流の超高速特性を明らかにします。
（森パネル）
典型元素とπ電子の協奏が拓く革新的物質機能材料創製
「典型元素」と「π電子」は共に物質の重要な機能源です。私は、２つの機能源が協奏的に作用することで発現する未踏の電子状態・物性・反応性の探索と、機能開拓に取り組みます。本研究を通して、未来社会に資する革新的な機能をもつ物質材料の創製と、その設計指針の確立に貢献します。
（森パネル）
エンベロープウイルス粒子に結合する分子プローブの創製とウイルス機能解析技術への応用
本研究では、エンベロープウイルスの普遍的な構造、すなわち「エンベロープ内にゲノムが内包されている」構造を特異的に認識する分子プローブを設計・合成し、これらプローブを用いたウイルス粒子解析技術を創出することを目指します。ウイルス構成分子を解析する既存技術とは質的に異なり、ウイルス粒子構造を標的とする新たな分析技術を構築し、ウイルス機能解析・不均一性解明・可視化・創薬に展開しうる基盤技術を開拓します。
（森パネル）
トポロジカル量子材料におけるフレキソエレクトロニクスの確立
近年、膨大な情報を処理するためのデバイスやそれを自立化する発電技術の需要が増加しており、そのための革新的なデバイスの開発が盛んに行われています。そこで本研究では、トポロジカル量子材料を中心に物質開拓を行い、新しい電流―振動変換技術としてフレキソエレクトロニクスの確立し、環境発電・ウェアラブルセンサー・量子コンピュータを含めた次世代電子デバイスのための基盤材料の創成を目指します。
（森パネル）
極低温フォノンポラリトニクスによる固体物性制御
格子振動（フォノン）は固体物質の光・電子物性に深く関わっており、これを制御することで既存の物性を引き上げ、新しい物性を発現させることができると期待されます。本研究では固体物質を極低温下で光学キャビティー中に閉じ込め、キャビティーモードと格子振動が混成した量子状態であるフォノンポラリトンを形成します。その性質を分光学的に調べることで、フォノンポラリトンを通じて固体物性を制御する可能性を探ります。
（森パネル）
ハイエントロピー化合物における強相関電子物性の開拓
ハイエントロピー化合物は5種類以上の元素が混合することで、元素が乱雑に混ざる力（エントロピー）により通常では実現できない結晶構造を形成します。結果として、他の材料にはない、優れた機能や性質を示します。本研究では、陰イオンに着目して電子同士が強く相互作用しあう新たなハイエントロピー化合物の物質開発を行い、多元素が混じることで初めて発現する磁性や超伝導などの電子機能の開拓に挑みます。
（森パネル）
量子多体計算手法の革新で拓く強相関物質科学
本研究の目標は、多数の電子が相互作用しあう量子多体系を精度良く取り扱うための新計算手法の開発を行うことです。この手法を用いることで、固体中において強く相互作用する電子が示す高温超伝導などの機能的な物性を予測・制御できる理論的基盤を確立します。さらに、この基盤を活用することで、新しい機能材料の発見や設計を効率的に行い、将来の電子デバイスやエネルギー技術の発展に貢献することを目指します。
（森パネル）
非接触型熱輸送測定で拓く創発準粒子の熱電交差相関
電子など単体としては性質が良く知られている粒子においても、それらが多数集まると、量子効果により全く異なる性質を持つ新たな「準粒子」が現れることがあります。本研究では、精密熱物性測定を基軸として、物質中における非自明な準粒子がもたらす熱的・電気的性質に着目し、新規な熱物性・熱電交差相関現象の開拓を目指します。
（森パネル）
分子動画撮影に基づく波動関数分光法の開発と展開
分子の運動を波動関数レベルで高精度動画観測することで、分子のどのような動き方がどのような周波数に対応するかを明らかにする、新しい分子分光法を開発・展開します。これにより、従来困難であったスペクトル情報の解釈について、実験的な帰属が与えられることになり、分光学に大きなインパクトを与えます。測定の広帯域化や多自由度系への適用に挑戦し、技術基盤としての確立を目指します。
（森パネル）
データ・数理・因果で紐解く非晶質物質科学
建築から医療まで様々な用途を持つ非晶質物質において、その乱れた構造が物性をどのように支配しているのかは物質科学における長年の謎です。この謎を解くために、トポロジカルデータ解析や統計的因果探索を応用した新たなデータ駆動科学フレームワークを創出します。組成や作成プロセスが非晶質の構造と物質機能を決める因果関係に踏み込んで解釈できる、物性予測機械学習モデルをつくり、有望材料探索や新法則発見を目指します。
（森パネル）
革新的超分子共結晶によるプロトンと自由電子の制御
電子とプロトンは何桁にもわたって密度を精密制御する手法が確立された数少ない物質であり、このことが多様な化学・物理現象の制御に貢献しています。しかしながら、電子密度制御された半導体と並ぶような、自由電子とプロトン両者の密度制御した固体薄膜はこれまで実現困難でした。これに対し、有機半導体薄膜をプロトン含有イオン分子により秩序的にドーピングすることで得られる超分子共結晶構造に着目して取り組みます。
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