Updated on 2025/03/24

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KONTANI, Hiroshi
 
Organization
Graduate School of Science Professor
Graduate School
Graduate School of Science
Undergraduate School
School of Science
Title
Professor

Degree 1

  1. Ph. D （ 1996.3   Kyoto University ） 

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Research Interests 9

  1. フェルミ液体理論、バーテックス補正

  2. 量子輸送現象

  3. 超伝導発現機構

  4. 電子ネマティック秩序

  5. 鉄系超伝導体

  6. 銅酸化物高温超伝導体

  7. 高温超伝導現象

  8. 強相関電子系の理論

  9. 物性理論

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Research Areas 2

  1. Others / Others  / condensed matter physics

  2. Others / Others  / Physical Properties I

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Current Research Project and SDGs 4

  1. Theoretical study on the Mechanism of Superconductivity

  2. Transport Phenomena in Strongly Correlated Electron Systems

  3. 強相関超伝導体における電荷・軌道・スピン複合自由度 の協奏現象の理論解明

  4. 鉄系超伝導体の新規な多軌道物理現象と超伝導発現機構

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Research History 4

  1. Nagoya University

    2012.4

  2. Nagoya University   Associate professor

    2004.4 - 2012.3

  3. Saitama University   Associate Professor

    2000.10 - 2004.3

  4. The University of Tokyo   Assistant

    1995.4 - 2000.10

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Education 3

  1. Kyoto University

    1993.4 - 1995.3

  2. Kyoto University

    1991.4 - 1993.3

  3. Kyoto University

    1987.4 - 1991.3

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Professional Memberships 1

  1. 日本物理学会   磁性分科世話人（1998年度）

    1992.3

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Committee Memberships 1

  1. 東京大学物性研究所   共同利用施設専門委員会  

    2022.4 - 2024.3   

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Awards 2

  1. 久保亮五記念

    2013.9   井上科学振興財団  

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    Country：Japan

  2. 第一回日本物理学会若手奨励賞（2007年）

    2007.6   日本物理学会  

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    Country：Japan

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Papers 257

  1. Drastic magnetic-field-induced chiral current order and emergent current-bond-field interplay in kagome metals Reviewed

    Rina Tazai, Youichi Yamakawa, Hiroshi Kontani

    Proceedings of the National Academy of Sciences   Vol. 121   page： e2303476121   2024.1

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  2. Charge-loop current order and Z3 nematicity mediated by bond order fluctuations in kagome metals Reviewed

    Tazai, R; Yamakawa, Y; Kontani, H

    NATURE COMMUNICATIONS   Vol. 14 ( 1 )   2023.11

    　More details

    Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： 10.1038/s41467-023-42952-6

    DOI： 10.1038/s41467-023-42952-6

    Web of Science

    PubMed

  3. Unconventional density waves and superconductivities in Fe-based superconductors and other strongly correlated electron systems Invited Reviewed

    Hiroshi Kontani, Rina Tazai, Youichi Yamakawa, Seiichiro Onari

    Advances in Physics   Vol. 3   page： 355 - 443   2023.1

    　More details

    Authorship：Lead author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： doi.org/10.1080/00018732.2022.2144590

  4. Odd-parity bond order and induced nonreciprocal transport in the kagome metal CsTi3⁢Bi5 driven by quantum interference Reviewed

    Jianxin Huang, Youichi Yamakawa, Rina Tazai, Takahiro Morimoto, and Hiroshi Kontani

    Physical Review B   Vol. 111   page： 125153-1 - 125153-13   2025.3

    　More details

    Authorship：Last author,　Corresponding author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： 10.1103/PhysRevB.111.125153

  5. Giant impurity effects on charge loop current order states in kagome metals Reviewed

    Seigo Nakazawa, Rina Tazai, Youichi Yamakawa, Seiichiro Onari, and Hiroshi Kontani

    physical Review B   Vol. 111   page： 075161-1 - 075161-10   2025.2

    　More details

    Authorship：Last author,　Corresponding author   Language：English   Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    DOI： 10.1103/PhysRevB.111.075161

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Books 1

  1. Transport Phenomena in Strongly Correlated Fermi Liquids (Springer Tracts in Modern Physics)

    Hiroshi Kontani（ Role： Sole author）

    Springer  2013.4 

    　More details

    Language：English

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Presentations 1

  1. Even- and Odd-Parity Density Waves and Superconductivity in Kagome Metals and Other Strongly Correlated Metals Invited

    Hiroshi Kontani

    Superstripes 2023  2023.6.30 

    　More details

    Event date： 2023.6 - 2023.7

    Language：English   Presentation type：Oral presentation (keynote)  

    Venue：Ischia-Naples   Country：Italy  

    Other Link： https://www.superstripes.net/conferences/superstripes-2023

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Research Project for Joint Research, Competitive Funding, etc. 3

  1. 鉄ニクタイド系化合物超伝導体の微視的・非経験的理論研究

    2008.10 - 2012.3

    特色ある大学教育支援プログラム 

    　 More details

    Grant type：Competitive

  2. 鉄ニクタイド系化合物超伝導体の微視的・非経験的理論研究

    2008.10 - 2012.3

    　 More details

    第一原理電子状態計算、多体モデル計算の専門家を結集し、それぞれの得意とするアプローチを有機的かつ複合的に組み合わせて、微視的な立場から鉄ニクタイド系化合物の本質を明らかにすべく、以下の課題に取り組みます。
    （１）精密な計算による超伝導機構の解明
    （２）ギャップ関数の対称性や構造などの超伝導特性の解析
    （３）磁性、輸送特性などの常伝導状態の諸物性の解析
    （４）界面・接合系での輸送特性の解析
    （５）新しい方法による電子状態計算、微視的有効模型の第一原理的構築
    （６）新結晶構造、新物質群の探索。特に、より高い転移温度の実現を目指す物質設計
    　非経験的な計算をベースにできるだけ現実に即した計算を実行し、実験グループとの連携を密に取りながら、既存の実験事実の解明のみにとどまらず、新概念の創出、新物質の設計を積極的に行うことを目標とします。

  3. 非一様な強相関電子系における電子状態、特に輸送現象の理論的研究

    2006

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KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 29

  1. 電子相関と幾何学構造が創発する新規量子相および非線形外場応答の理論

    Grant number：24K00568  2024.4 - 2027.3

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    紺谷 浩, 森本 高裕, 田財 里奈

    　 More details

    Authorship：Principal investigator 

    Grant amount：\18590000 （ Direct Cost: \14300000 、 Indirect Cost：\4290000 ）

    カゴメ格子金属は、幾何学的フラストレーションと電子相関との協奏効果がもたらす新規量子相の宝庫であり、なかでも無散逸電流を伴う電流秩序が世界的な注目を集めている。しかしなぜ電流状態が小さな外場により著しく変化するのか、電流秩序と他の秩序（電荷秩序や超伝導）との共存がもたらす創発現象など、未解明問題が山積みである。そこで本研究では、スピン・電荷・ボンドなど複数の秩序変数をまたぐ量子干渉機構や各種くりこみ群などの場の理論、Ginzburg-Landau自由エネルギー理論に基づく現象論、強相関効果を取り込んだ強相関非線形輸送理論など、各種金属電子論を格段と発展させて、未解明問題の総合理解を目指す。

  2. Physical Properties of Quantum Liquid Crystals

    Grant number：19H05822  2019.6 - 2024.3

    Grants-in-Aid for Scientific Research  Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    　 More details

    Authorship：Coinvestigator(s) 

  3. 量子液晶の理論構築

    Grant number：19H05825  2019.6 - 2024.3

    科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    紺谷 浩, 求 幸年, 遠山 貴巳, SHANNON Nic, 有田 亮太郎, 池田 浩章, 佐藤 正寛

    　 More details

    Authorship：Principal investigator 

    Grant amount：\163020000 （ Direct Cost: \125400000 、 Indirect Cost：\37620000 ）

    近年、ナノからメゾスケールの自己組織化を伴う量子液晶状態が、様々な電子系で相次いで発見された。例えば鉄系および銅酸化物超伝導体では電荷液晶が、量子スピン系ではスピン液晶が実現する。そこで本研究では、各分野で独立に発展してきた理論手法を糾合して、多彩な量子液晶の根底にある普遍的な原理を解明する。量子液晶状態におけるマヨラナ粒子などの新種の素励起（固体中の新素粒子）や、エキゾティック超伝導など液晶揺らぎによる創発現象を研究する。また量子液晶に対する制御理論や非平衡現象の理論を発展させる。同時に第一原理的手法を駆使して、量子液晶状態を実現する物質設計の理論を構築する。
    強相関電子系において普遍的に観測される、ナノからメゾスケールの自己組織化を伴う量子液晶状態に対する理論研究を推進し、以下の研究実績をあげた。
    電荷液晶に関する研究実績では、鉄系超伝導体および銅酸化物超伝導体における、新種の電荷ネマティック秩序やスメクティック秩序を理論的に予言し、実験班による実験報告に対する理論的説明を与えた。遷移金属ダイカルコゲナイドにおける非整合電荷秩序の微視的起源を説明した。また、新規強相関超伝導体であるニッケル酸化物超伝導体の理論研究を実施し、この系の多体電子状態および超伝導発現機構を、第一原理的手法に基づき明らかにした。更に、動的密度行列繰り込み群法などの最先端の理論手法を駆使して、量子液晶の非平衡現象やダイナミクスの理論を構築した。
    さらに第一原理的手法を駆使して、超高圧下の高温超伝導体LaH10の理論研究を推進した。その結果、この系の新奇な圧力誘起量子液体状態が明らかになり、この系の高温超伝導発現機構に関する重要な知見を得ることが出来た。
    スピン液晶に関する研究実績では、モアレスピン超格子の概念を導入し、各種スピン液晶に対する包括的議論を行った。並行して、様々な大規模数値解析手法を糾合して各種スピン系を詳細に調べ、その基底状態や励起状態、創発的電磁現象を明らかにした。またキタエフスピン系など代表的な量子スピン系におけるスピン液体状態や励起状態、各種輸送現象の理論研究を行い、実験班との協力により重要な成果を上げた。
    量子液晶現象が発現する代表的物質であり、世界的に研究が進展している鉄系超伝導体や銅酸化物高温超伝導体（電荷液晶）、フラストレート量子スピン系やキタエフスピン系（スピン液晶）の理論研究において、重要な研究の進展が得られた。例えば、鉄検超伝導体におけるスメクティック秩序の理論を新たに提唱し、実験班による実験報告の理解を可能にした。また量子スピン系における熱伝導など各種輸送現象について、実験班と協力して研究を推進し、著しい進展が得られた。
    加えて、量子液晶状態の数値的計算手法に関して、重要な進歩があった。例えば、電荷液晶の秩序パラメーターを「構造因子」として一般化し、汎関数繰り込み群理論や密度波方程式理論に基づいて構造因子の最適化を行うことで、量子液晶秩序をバイアスなく決定する手法が開発された。また、モアレスピン超格子の概念を導入することで、スピン液晶の多様性や創発的電磁現象に関する包括的な研究が可能になった。更に、第一原理計算手法に基づく量子液晶物質の物質設計の理論においても、大きな進展があった。今回開発された理論計算手法を、様々な量子液晶物質に適用することにより、重要な研究成果が見込まれる。
    上記の理由より、現在までの研究の進捗状況は、大変順調に進展していると判断される。
    今後の研究の推進方策は以下の通りである。
    〇電子液晶の研究：　本班で発展させてきた汎関数繰り込み群理論や密度波方程式、動的平均場理論といった最先端の量子多体理論に基づき、様々な強相関金属を網羅的に解析し、新しい電荷液晶秩序を予言する。また群論に基づく現象理論を発展させ、電子液晶における新種の電気磁気効果や非線形現象、非相反現象を解明する。
    〇スピン液晶の研究：　本班で発展させてきたマヨラナ平均場近似法や量子モンテカルロ法などの理論的手法を活用し、キタエフスピン系をはじめとする様々な量子スピン液体系におけるスピン液晶秩序の研究を推進する。加えて多項式展開ランジュバン法などの計算手法を用いて、磁気スキルミオンなど磁気テクスチャや量子輸送現象の研究を行う。
    〇量子液晶の非平衡現象：　動的密度行列繰り込み群法などの大規模数値計算を推進し、量子液晶における動的性質を研究する。また、スピン流揺らぎやレーザー駆動高次高調波の解析を推進する。
    〇非従来型超伝導の発現機構の研究：　超高圧下の高温超伝導体LaH10やニッケル酸化物超伝導体、STO基板上のFeSeなどの非従来型の高温超伝導の発現機構を解明する。量子液晶の揺らぎが媒介する新規引力機構を考慮して、従来のMigdal-Eliashberg理論を超えた多体効果（バーテックス補正）を考慮した超伝導理論を構築する。
    〇量子液晶の総合的研究：　これまで本班で培ってきた、電荷液晶、スピン液晶、電子対液晶に関する理論的知見を糾合し、量子液晶の統一的理論の構築を目指した総合的研究を推進する。

  4. 電子相関が創出する電子液晶現象の理論：素励起、超伝導および量子臨界現象

    Grant number：18H01175  2018.4 - 2021.3

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    紺谷 浩, 土射津 昌久

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    Authorship：Principal investigator 

    Grant amount：\17030000 （ Direct Cost: \13100000 、 Indirect Cost：\3930000 ）

    鉄系超伝導体や銅酸化物超伝導体、重い電子系に対して多体電子状態の理論研究を実施し、以下の新規多体効果を新たに見出した。
    鉄系超伝導体の研究：　過剰電子ドープ系において発見された新種の電子ネマティク秩序である「B2gネマティック秩序」に対する理論解明を行った。その秩序変数は鉄のd_{xy}軌道を舞台とするC4対称性の破れである「d波ボンド秩序」である。その微視的起源はスピン揺らぎ間の量子干渉効果であり、Aslamazov-Larkin型ダイヤグラムで記述される。また、鉄系超伝導体の超伝導状態（T<Tc）における動的スピン帯磁率を精度よく計算する手法を開発し、非弾性中性子散乱実験で観測される「レゾナンスピーク」がS++波状態に基づき定量的に説明可能であることを見出した。本理論では、従来の理論で無視されていた自己エネルギー補正が本質的役割を果たす。
    銅酸化物超伝導体の研究：　(1,1)エッジの表面においてアンドレーフ束縛状態に由来する強磁性臨界現象を見出した。特に、強磁性揺らぎが媒介する「エッジ誘起p波超伝導」の発現を理論的に見出した。
    重い電子系の研究：　ｆ軌道の強いスピン軌道相互作用がもたらす「多極子自由度」に注目し、ｆ電子系の多極子揺らぎ理論を構築した。Aslamazov-Larkinバーテックス補正を考慮することで、磁気多極子揺らぎ間の干渉効果によって電気多極子秩序が生じる新機構を明らかにした。この機構を用いて、「CeB6における四極子秩序」や「CeCu2Si2における十六極子揺らぎｓ波超伝導機構」を理論的に導出した。
    鉄系超伝導体の研究においては、過剰電子ドープ系における「B2gネマティック秩序」に対する理論解明を、世界に先駆けて行うことが出来た。その微視的起源である「量子干渉効果」は、我々のグループが世界に先駆けて明らかにした電子相関機構であり、明確なオリジナリティーが認められる。また、非弾性中性子散乱実験における「レゾナンスピーク」をS++波状態に基づく定量的説明に成功し、これによりこの系の超伝導対称性に関する大変重要な知見を得ることが出来た。
    銅酸化物超伝導体の研究では、アンドレーフ束縛状態に由来するエッジ強磁性臨界現象を初めて明らかにすることが出来た。
    重い電子系の研究においては、Aslamazov-Larkinバーテックス補正を考慮した「ｆ電子系の多極子揺らぎ理論」を、本研究により初めて構築することが出来た、その結果、磁気多極子揺らぎ間の干渉効果によって田財な電気多極子秩序が生じる新機構を明らかになった。本理論に基づき、「CeB6における四極子秩序」や「CeCu2Si2における十六極子揺らぎｓ波超伝導機構」などの、ｆ電子系の重要未解明問題を説明することが出来た。
    以上の研究業績を考慮し、現在までの進捗状況は十分順調に進展していると判断した。
    鉄系超伝導体や銅酸化物超伝導体、重い電子系をはじめとする、様々な強相関金属を総合的に解析する。バーテックス補正を考慮した多体電子状態の理論研究を推進し、以下の理論研究を推進する。
    新規強相関電子系の解析：　遷移金属ダイカルコゲナイドや捻り2層グラフェン、カゴメ格子系などの新しい強相関金属を研究する。特に、これらの電子系で発現する新奇な量子相転移（ネマティック秩序やスメクティック秩序など）について、Aslamazov-Larkin型バーテックス補正を考慮した理論解析を実行する。
    新規超伝導体の超伝導発現機構の研究：　最近実験的に明らかにされた、鉄系超伝導体Fe(Se,Te)の状態相図によると、この系の超伝導機構は電子ネマティク揺らぎが担っている可能性が高い。この実験事実に着目して、電子ネマティク揺らぎが媒介するS波超伝導の理論を構築する。本理論をFe(Se,Te)をはじめとする様々な鉄系超伝導体や、各種新規超伝導体に適用し、未知の超伝導発現機構を研究する。
    新規多体理論の構築：　平均場近似を超えた高次多体効果を計算する手法として、汎関数繰り込み群法（fRG）は大変有力である。最近我々は、fRGに基づき量子液晶秩序の秩序変数である「構造因子」をバイアスなく決定する手法を開発し、擬一次元電子系において「電流ループ秩序」が生じることを明らかにした。この理論をさらに発展させて、各種2次元電子系に適用し、電子相関による量子相転移現象をバイアスなく研究する。

  5. 電子相関が創出する電子液晶現象の理論：素励起、超伝導および量子臨界現象

    2018.4 - 2020.3

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

    紺谷浩

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Teaching Experience (On-campus) 6

  1. statistical physics II

    2018

  2. quantum mechanics IV

    2018

  3. statistical physics III

    2018

  4. 物理学基礎演習I

    2011

  5. 統計物理学I

    2011

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