押川正毅教授、眞弓皓一准教授が文部科学大臣表彰を受賞

受賞

押川正毅教授が令和4年度文部科学大臣表彰の科学技術賞（研究部門）を、眞弓皓一准教授が若手科学者賞を受賞しました。科学技術賞（研究部門）は、我が国の科学技術の発展等に寄与する可能性の高い独創的な研究又は開発を行った者に、若手科学者賞は、萌芽的な研究、独創的視点に立った研究等、高度な研究開発能力を示す顕著な研究業績をあげた40歳未満の若手研究者に授与されるものです。

科学技術賞（研究部門）

押川正毅教授：
量子多体系の対称性とトポロジーに関する基礎理論の研究

若手科学者賞

眞弓皓一准教授：
動的架橋高分子材料の強靭化メカニズムの解明に関する研究

● 科学技術賞（研究部門）

ハルデンが1981 年に予言した整数スピン鎖と半奇数スピン鎖の驚くべき差異は、後にその正しさが検証され2016 年ノーベル物理学賞の授賞対象にもなりました。しかし、当初、この「ハルデン予想」は１次元の量子ハイゼンベルク反強磁性スピン系という特定の模型に限定された現象として研究されており、より一般の量子多体系に広がる知見となっていませんでした。

押川教授は、量子スピン系と多粒子系の対応に基づき、ハルデン予想及びそれと密接に関連するリープ・シュルツ・マティス(LSM)定理を、一般次元において実現可能な量子相への粒子密度の非整合性による制約という極めて広い形に拡張しました。これは、トポロジカル秩序相などの非自明な量子相を探索するための一つの普遍的な指導原理を与えます。拡張されたLSM定理は、しばしばリープ・シュルツ・マティス・押川・ヘイスティングス(LSMOH)定理と呼ばれることもあり、現代の量子多体理論の基本概念となっています。さらに押川教授は、さらに、奇数スピン鎖におけるハルデンギャップ相が、対称性に保護されたトポロジカル相（SPT相）であることを明確にし、１次元のSPT相を対称性の「分数化」を示す相として一般的に定式化した理論を構築しました。

対称性は物理学において極めて重要な概念ですが、押川教授の一連の研究により、量子多体系において対称性が果たす新たな役割が明らかになりました。また、その後の世界的な研究に大きな影響を与え、LSM定理の更なる一般化や、SPT相の系統的分類などにつながる潮流をつくりだしました。また、トポロジカル相の物理と、場の理論や量子情報など様々な分野との境界領域の発展にも寄与しています。受賞対象の研究が波及した分野は、物理学の中心的な領域の一つとして現在世界中で活発に研究されており、押川教授の業績は国際的にも広く認知されています。

● 若手科学者賞

眞弓氏は、動的結合を有する高強度高分子材料の強靭化メカニズムを解明しました。可逆架橋を有する自己修復性ゲル、環状分子によって架橋された環動ゲルについて、動的結合の分子ダイナミクスとマクロな力学・破壊特性の相関を記述する物理モデルを構築しました。さらに、環動ゲルの延伸下において高分子鎖が結晶化する現象を発見し、繰り返し変形で即時復元性を示す高強度ゲルを世界で初めて実現しました。本研究は動的架橋を駆使した高強度ゲル・ゴムの分子設計指針を示すものであり、人工靭帯などといった生体材料、ソフトロボット用アクチュエーター・センサーなどの開発につながることが期待されています。

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