常設展示2009
物質設計評価施設 / Materials Design and Characterization Laboratory

物性物理学をリードする物質合成とスーパーコンピュータによる仮想物性実験

物質設計評価施設では、物質の「設計(Design)」、「合成(Synthesis)」、合成された物質を総合的に調べる「評価(Characterization)」の3つの研究を有機的に連携させる(DSCサイクル)ことにより、新しい物性・機能を持つ物質の開発を目指しています。物質設計部では、最先端の物性研究専用スーパーコンピュータを駆使して、原子間の相互作用によって生み出される様々な協力現象を解明しつつ新物質の設計を行い、物質合成・評価部では物質の合成、単結晶育成およびその組成分析や結晶構造解析を行
うとともに、新しく開拓された物質群の電気的・磁気的・光学的性質の総合評価を行っています。また、施設の機器は全国の研究者も利用できるよう維持・運営されています。

Materials synthesis and virtual experiments using a supercomputer for solid state physics

The aim of the Materials Design and Characterization Laboratory (MDCL) is to promote materials science with the emphasis on the DSC cycle, where DSC represents the three processes involved in developing new materials; design, synthesis, and characterization. A modern supercomputer is used to reveal novel mechanisms behind various cooperative phenomena in condensed matter and for theoretical design of new materials as well as materials with novel nano scale structures. Various types of new materials are being synthesized and single crystals are being grown for physical measurements. The structural, electromagnetic, and optical properties of the materials are characterized in various ways. The results are immediately feedback to the synthesis and design of materials. Almost all the facilities of the MDCL are open to domestic scientists through the User Program conducted by the Steering Committee of the MDCL.

バナジウムブロンズの劇的な帯磁率変化と狭い温度圧力領域で現れる長周期構造。
Drastic change of magnetic susceptibility and long-period structures within a very narrow pressure-temperature region found in a vanadium bronze.
スピン1/2カゴメ格子反強磁性体Volborthiteに現れる磁化ステップ現象。
"Magnetization steps" observed in the spin-1/2 kagome antiferromagnet Volborthite.
スーパーコンピュータ システムA NEC SX-9/64 cpu
Superconputer System A NEC SX-9/64 cpu
3次元2重XYモデル(2つのXYモデルを双二次相互作用で結合させたモデル)の数値くり込み群の流れ図。2つのXYモデルの間の相互作用(λ)が有限のとき、くり込みの流れは独立XY固定点から系統的に遠ざかり、一次相転移が確かめられている領域(λ=-2)に至る。このことは常磁性相から秩序相への相転移が一次転移となることを意味する。
A flow diagram of the 3D double-XY model obtained by numerical simulation. The flow starting around the decoupled XY fixed point (indicated by a large filled circle) systematically deviates from it, evolving toward the region where a clear first order signature has been obtained (λ=-2). No separatrix is found and it strongly suggests that the transition is always of the first order for this model.
細管を流れる赤血球型ベシクルのシミュレーション。流速と密度によって異なる性格のダイナミクスが見られる。上図:低密度、低速 中図:低密度、高速 下図:高密度
Simulation of red blood cells in capillary flow. We observe different dynamics for different flow rate and density of the cells. Upper: low density, small flow rate Middle: low density, high flow rate Bottom: high density
スーパーコンピュータ システムB SGI Altix ICE 8400EX/3840 cpu
Supercomputer System B SGI Altix ICE 8400EX/3840 cpu
極限環境物性研究部門
Division of Physics in Extreme Conditions
中性子科学研究施設
Neutron Science Laboratory
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