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生体ダイナミクス講座

光物性研究室

木村 真一 教授 木村 真一 教授

キーワード:

電子構造、分子振動、電子線加速器、分光・イメージング

現代物理学と生命機能の接点を探る

生命現象に現れる化学反応や物理的性質は、物質中の量子力学に基づく電子構造・分子振動の変化やそれらに基づく分子移動が起源です。その生命現象や物理的性質を解明するために、電子構造や分子振動の変化をさまざまな波長の光で可視化することによって、起源を明らかにできるばかりでなく、得られた情報を元にして隠れた機能性を明確にすることも可能になります。我々は、そのような視点に立ち、電子線加速器から発生するシンクロトロン光などを使った赤外・テラヘルツから真空紫外・軟X線領域、さらには高輝度電子線を用いた新しい分光・イメージング手法を独自で開発し、新しい機能性の創造に至る機能性の開拓と方法論の開発を行っています。

物質の機能性の起源である電子構造を詳細に調べることができる光電子分光装置(SAMRAI)。

メンバー

木村 真一 教授 kimura[at]fbs.osaka-u.ac.jp
渡辺 純二 准教授 junw[at]fbs.osaka-u.ac.jp
大坪 嘉之 助教 y_oh[at]fbs.osaka-u.ac.jp
渡邊 浩 助教 hwata[at]fbs.osaka-u.ac.jp
橋本 朋子 事務補佐員(秘書)  

研究者の詳細を大阪大学研究者総覧Research Mapで検索できます。

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Q&A

現在注目しているテーマは何ですか?
生命系分子の物性や基本的な性質に注目しています。例えば、一部のアミノ酸分子は誘電性が高いために大きな非線形光学効果を示し、またDNA分子は一次元半導体であり、塩基の配列を変えることで、エネルギーギャップが大きく変化することが理論的に予想されています。これらの性質も含めて、物理的に興味がある物質について研究しています。
最新のブレイクスルー、研究成果について教えてください。
人工光合成に用いられる光機能錯体の電荷移動による電子や分子の移動を時間分解テラヘルツ分光で直接観測したり、特定の半導体の表面にだけ現れる金属状態が数学的なトポロジーが起源になっていることを発見したりしたことです。また、新しい観測方法として、元素選択的な電子分光法を開発しました。
どのようなバックグラウンドを持つメンバーで研究をすすめていますか?
我々の研究室では、量子力学・統計力学が基本にありますので、物理学や量子化学の知識が必要です。このような知識を持つメンバーで研究を進めています。
国内外の研究機関との連携について教えてください。
国内外のシンクロトロン光施設を使用して研究を進めています。また、韓国大邱慶北科学技術院や独国マックスプランク固体化学物理研究所等との共同研究も行っています。
研究室から巣立った人たちはどのような道を歩まれていますか?
電機・光学・材料等の大手企業に就職しています。また、アカデミアにも就職しています。
今後どんな展開が期待されますか?
生命科学と量子物理学との融合を目指しています。

研究成果

論文、総説、著書

2020年

S. Kimura, Y. Yokoyama, Y. Nakajima, H. Watanabe, J. Sichelschmidt, V. S_ss, M. Schmidt, C. Felser

Magneto-Optics of the Weyl Semimetal TaAs in the THz and IR Regions

JPS Conference Proceedings 30:011017  2020 DOI:10.7566/JPSCP.30.011017

2019年

Takuto Nakamura, Yoshiyuki Ohtsubo, Naoki Tokumasu, Patrick Le F_vre, Fran_ois Bertran, Shin-ichiro Ideta, Kiyohisa Tanaka, Kenta Kuroda, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Shik Shin, Fumio Komori, Shin-ichi Kimura

Giant Rashba system on a semiconductor substrate with tunable Fermi level: Bi/GaSb(110)-(2×1)

Phys. Rev. Mater. 3:126001  2019 DOI:10.1103/PhysRevMaterials.3.12600

Junji Watanabe

Stokes to Anti-Stokes Intensity Ratio in the Raman Scattering Spectra of Rutile TiO2

J. Phys. Soc. Jpn. 88:094706  2019 DOI:10.7566/JPSJ.88.094706

Ryohei Ikeda, Hiroshi Watanabe, Yusuke Negoro, Yusuke Takeno, Keiichiro Imura, Hiroyuki S. Suzuki, Noriaki K. Sato, Shin-ichi Kimura

Ultrafast electronic relaxation dynamics in a valence fluctuation material Sm0.83Y0.17S

Journal of Physics: Conference Series 1220:012005  2019 DOI:10.1088/1742-6596/1220/1/012005

Yuki Nakajima, Zenjiro Mita, Hiroshi Watanabe, Yoshiyuki Ohtsubo, Takahiro Ito, Hisashi Kotegawa, Hitoshi Sugawara, Hideki Tou, and Shin-ichi Kimura

Optical and photoelectrical studies on anisotropic metal-insulator transition of RuAs

Phys. Rev. B 100:125151  2019 DOI:10.1103/PhysRevB.100.125151

Y. Yokoyama, K. Kawakami, Y. Hirata, K. Takubo, K. Yamamoto, K. Abe, A. Mitsuda, H. Wada, T. Uozumi, S. Yamamoto, I. Matsuda, S. Kimura, K. Mimura, and H. Wadati

Photoinduced valence dynamics in EuNi2(Si0.21Ge0.79)2 studied via time-resolved x-ray absorption spectroscopy

Phys. Rev. B 100:115123  2019 DOI:10.1103/PhysRevB.100.115123

Jos_ M. P. Carmelo, Tilen Čadež, Yoshiyuki Ohtsubo, Shin-ichi Kimura, David K. Campbell

Effects of finite-range interactions on the one-electron spectral properties of one-dimensional metals: Application to Bi/InSb(001)

Phys. Rev. B 100:035105  2019 DOI:10.1103/PhysRevB.100.035105

H. J. Im, T. Sakurada, M. Tsunekawa, T. Watanabe, H. Miyazaki, S. Kimura

Temperature dependence of the electronic structure of A-site ordered perovskite CaCu3Ti4O12: Angle-integrated and -resolved photoemission studies

Solid State Commun. 298:113648  2019 DOI:10.1016/j.ssc.2019.113648

Shin-ichi Kimura, Yuki Nakajima, Zenjiro Mita, Rajveer Jha, Ryuji Higashinaka, Tatsuma D. Matsuda, Yuji Aoki

Optical evidence of the type-II Weyl semimetals MoTe2 and WTe2

Phys. Rev. B 99:195203  2019 DOI:10.1103/PhysRevB.99.195203

Yolla Sukma Handayani, Efi Dwi Indari, Rahmat Hidayat, Yoshiyuki Othsubo, Shin-ichi Kimura

Understanding the role of organic cations on the electronic structure of lead iodide perovskite from their UV photoemission spectra and their electronic structures calculated by DFT method

Mater. Res. Express 6:084009  2019 DOI:10.1088/2053-1591/ab1d3f

P. N. Nguyen, H. Watanabe, Y. Tamaki, O. Ishitani, S. Kimura

Relaxation dynamics of [Re(CO)2(bpy){P(OEt)3}2](PF6) in TEOA solvent measured by time-resolved attenuated total reflection terahertz spectroscopy

Sci Rep 9(1):11772  2019 PMID:31409913 DOI:10.1038/s41598-019-48191-4

Y. Ohtsubo, Y. Yamashita, K. Hagiwara, S. Ideta, K. Tanaka, R. Yukawa, K. Horiba, H. Kumigashira, K. Miyamoto, T. Okuda, W. Hirano, F. Iga, S. Kimura

Non-trivial surface states of samarium hexaboride at the (111) surface

Nat. Commun. 10(1):2298  2019 PMID:31127112 DOI:10.1038/s41467-019-10353-3

Y. Ohtsubo, Y. Yamashita, J. Kishi, S. Ideta, K. Tanaka, H. Yamane, J. E. Rault, P. Le Fèrve, F. Bertran, S. Kimura

Temperature-driven modfication of surface electronic structure on bismuth, a topological border material

Ann. N.Y. Acad. Sci. 52:254002  2019 DOI:10.1088/1361-6463/ab1515/meta

Y. I. Seo, W. J. Choi, S. Kimura, Y. S. Kwon

Evidence for a preformed Cooper pair model in the pseudogap spectra of a Ca10(Pt4As8)(Fe2As2)5 single crystal with a nodal superconducting gap

Sci Rep 3.14375  2019 DOI:10.1038/s41598-019-40528-3

2018年

Z. Mita, H. Watanabe, S. Kimura

Giant thermal effect of vibration modes of single-crystalline alanine

Infrared Phys. Technol. 96:7-9  2018 DOI:10.1016/j.infrared.2018.10.039

T. Kurihara, H. Qiu, K. Kato, H. Watanabe, and M. Nakajima

Enhanced detection sensitivity of terahertz magnetic nearfield with 2 cryogenically-cooled magnetooptical sampling in terbium-gallium-garnet

Appl. Phys. Lett. 113:111103  2018 DOI:10.1063/1.5037521

A. Ikeda, T. Nomura, Y. H. Matsuda, S. Tani, Y. Kobayashi, H. Watanabe, and K. Sato

100 MHz high-speed strain monitor using fiber Bragg grating and optical filter applied for magnetostriction measurements of cobaltite at magnetic fields beyond 100 T

Physica B 536 847-849  2018 DOI:10.1016/j.physb.2017.09.017

T. Nakamura, Y. Ohtsubo, Y. Yamashita, S. Ideta, K. Tanaka, K. Yaji, A. Harasawa, S. Shin, F. Komori, R. Yukawa, K. Horiba, H. Kumigashira, S. Kimura

Giant Rashba splitting of quasi-1D surface states of Bi/InAs(110)-(2x1)

Phys. Rev. B 98:075431  2018 DOI:10.1103/PhysRevB.98.075431

Y.-I. Seo, W.-J. Choi, D. Ahmad, S. Kimura, Y. S. Kwon

Temperature dependence of superconducting energy gaps in Ca9.35La0.65(Pt3As8)(Fe2As2)5 single crystal

Sci Rep 6.338888889  2018 PMID:29872157 DOI:10.1038/s41598-018-24940-9

S. Kamei, J. Hibi, Y. Ohtsubo, H. Watanabe, S. Kimura

Infrared Evaluation of Enantiometric Amount and Application to Racemization at the Interface between L- and D-alanines

Appl. Spectrosc. 72(7):1074-1079  2018 PMID:29676603 DOI:10.1177/0003702818770575

Takayuki Kurihara, Hiroshi Watanabe, Makoto Nakajima, Shutaro Karube, Kenichi Oto, YoshiChika Otani, and Tohru Suemoto

Macroscopic Magnetization Control by Symmetry Breaking of Photoinduced Spin Reorientation with Intense Terahertz Magnetic Near Field

Phys. Rev. Lett. 120(10):107202  2018 PMID:29570344 DOI:10.1103/PhysRevLett.120.107202

Koichiro Yaji, Ryu Yukawa, Sunghun Kim, Yoshiyuki Ohtsubo, Patrick Le Fèvre, François Bertran, Amina Taleb-Ibrahimi, Iwao Matsuda, Kan Nakatsuji, Shik Shin and Fumio Komori

Surface electronic states of Au-induced nanowires on Ge(0 0 1)

J. Phys.-Condes. Matter 30:075001  2018 DOI:10.1088/1361-648X/aaa526

2017年

S. N. G. Corder, X. Chen, S. Zhang, F. Hu, J. Zhang, Y. Luan, J. A. Logan, T. Ciavatti, H. A. Bechtel, M. C. Martin, M. Aronson, H. S. Suzuki, S. Kimura, T. Iizuka, Z. Fei, K. Imura, N. K. Sato, T. H. Tao, M. K. Liu

Near-Field spectroscopic investigation of dual-band heavy fermion metamaterials

Nat. Commun. 1.904166667  2017 PMID:29273808 DOI:10.1038/s41467-017-02378-3

J. Kishi, Y. Ohtsubo, T. Nakamura, K. Yaji, A. Harasawa, F. Komori, S. Shin, J. E. Rault, P. Le Fèvre, F. Bertran, A. Taleb-Ibrahimi, M. Nurmamat, H. Yamane, S. Ideta, K. Tanaka, and S. Kimura

Spin-polarized quasi-one-dimensional state with finite band gap on the Bi/InSb(001) surface

Phys. Rev. Mater. 1:064602  2017 DOI:10.1103/PhysRevMaterials.1.064602

Y. Ohtsubo, K. Hagiwara, C. Wang, R. Yukawa, K. Horiba, H. Kumigashira, W. Hirano, F. Iga, S. Kimura

Surface electronic structure of SmB6(111)

Physica B 10(1):2298  2017 DOI:10.1016/j.physb.2017.09.033

I. Matsuda, K. Yaji, A. A. Taskin, M. D'angelo, R. Yukawa, Y. Ohtsubo, P. Le Fèvre, F. Bertran, S. Yoshizawa, A. Taleb-Ibrahimi, A. Kakizaki, Y. Ando, F. Komoria

Surface state of the dual topological insulator Bi_0.91Sb_0.09(11-2)

Physica B 516:100-104  2017 DOI:10.1016/j.physb.2017.04.031

Akihiko Ikeda, Toshihiro Nomura, Yasuhiro H. Matsuda, Shuntaro Tani, Yohei Kobayashi, Hiroshi Watanabe, and Keisuke Sato

High-speed 100 MHz strain monitor using fiber Bragg grating and optical filter for magnetostriction measurements under ultrahigh magnetic fields

Rev. Sci. Instrum. 88:083906  2017 PMID:28863652 DOI:10.1063/1.4999452

Hiroshi Watanabe, Takayuki Kurihara, Takeo Kato, Keita Yamaguchi, and Tohru Suemoto

Observation of long-lived coherent spin precession in orthoferrite ErFeO3 induced by terahertz magnetic fields

Appl. Phys. Lett. 111:092401  2017 DOI:10.1063/1.4985035

S. Kimura, H. Yokoyama, H. Watanabe, J. Sichelschmidt, V. Süss, M. Schmidt, C. Felser

Optical signature of Weyl electronic structures in tantalum pnictides TaPn (Pn = P, As)

Phys. Rev. B 96:075119  2017 DOI:10.1103/PhysRevB.96.075119

T. Hirahara, S. V. Eremeev, T. Shirasawa, Y. Okuyama, T. Kubo, R. Nakanishi, R. Akiyama, A. Takayama, T. Hajiri, S. Ideta, M. Matsunami, K. Sumida, K. Miyamoto, Y. Takagi, K. Tanaka, T. Okuda, T. Yokoyama, S. Kimura, S. Hasegawa, E. V. Chulkov

Large-gap magnetic topological heterostructure formed by subsurface incorporation of a ferromagnetic layer

Nano Lett. 17(6):3493-3500  2017 PMID:28545300 DOI:10.1021/acs.nanolett.7b00560

Kenta Hagiwara, Yusuke Takeno, Yoshiyuki Ohtsubo, Ryu Yukawa, Masaki Kobayashi, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Julien Rault, Patrick Le Fèvre, François Bertran, Amina Taleb-Ibrahimi, Fumitoshi Iga, Shin-ichi Kimura

Temperature dependence of Yb valence in the sub-surface of YbB12(001)

Journal of Physics: Conference Series 807:012003  2017 DOI:10.1088/1742-6596/807/1/012003

Y.-I. Seo, W.-J. Choi, S. Kimura, Y. Bang, Y. S. Kwon

Optical properties of optimally doped single-crystal Ca8.5La1.5(Pt3As8)(Fe2As2)5

Phys. Rev. B 95:094510  2017 DOI:10.1103/PhysRevB.95.094510

Yoshiyuki Ohtsubo, Jun-ichiro Kishi, Kenta Hagiwara, Patrick Le Fevre, François Bertran, Amina Taleb-Ibrahimi, Shin-ichi Kimura

Possible spin-charge separation of the Tomonaga-Luttinger liquid on Bi/InSb(001)

J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.   2017 DOI:10.1016/j.elspec.2017.03.005

2016年

Y. Ohtsubo, S. Kimura

Topological phase transition of single-crystal Bi based on empirical tight-binding calculations

New J. Phys. 18:123015  2016 DOI:10.1088/1367-2630/18/12/123015

S. Kimura, H. Takao, J. Kawabata, Y. Yamada, T. Takabatake

Doping Effect on the Electronic Stucture of an Anisotropic Kondo Semiconductor CeOs2Al10: An Optical Study with Re and Ir Substitution

J. Phys. Soc. Jpn. 85:123705  2016 DOI:10.7566/JPSJ.85.123705

Hagiwara K, Ohtsubo Y, Matsunami M, Ideta S, Tanaka K, Miyazaki H, Rault JE, Fèvre PL, Bertran F, Taleb-Ibrahimi A, Yukawa R, Kobayashi M, Horiba K, Kumigashira H, Sumida K, Okuda T, Iga F, Kimura S,

Surface Kondo Effect and Non-Trivial Metallic State of the Kondo Insulator YbB12

Nat. Commun. 7:12690  2016 PMID:27576449 DOI:10.1038/ncomms12690.

M. Nakayama, T. Kondo, Z. Tian, J. J. Ishikawa, M. Halim, C. Bareille, W. Malaeb, K. Kuroda, T. Tomita, S. Ideta, K. Tanaka, M. Matsunami, S. Kimura, N. Inami, K. Ono, H. Kumigashira, L. Balents, S. Nakatsuji, S. Shin

Slater to Mott Crossover in the Metal to Insulator Transition of Nd2Ir2O7

Phys. Rev. Lett. 117:056403  2016 PMID:27517783 DOI:10.1103/PhysRevLett.117.056403

Ambroise van Roekeghem, Pierre Richard, Xun Shi, Shangfei Wu, Lingkun Zeng, Bayrammurad Saparov, Yoshiyuki Ohtsubo, Tian Qian, Athena S. Sefat, Silke Biermann, and Hong Ding

Tetragonal and collapsed-tetragonal phases of CaFe2As2: A view from angle-resolved photoemission and dynamical mean-field theory

Phys. Rev. B 93:245139  2016 DOI:10.1103/PhysRevB.93.245139

Koichiro Yaji, Sunghun Kim, Izumi Mochizuki, Yasuo Takeichi, Yoshiyuki Ohtsubo, Patrick Le Fèvre, François Bertran, Amina Taleb-Ibrahimi, Shik Shin and Fumio Komori1

One-dimensional metallic surface states of Pt-induced atomic nanowires on Ge(001)

J. Phys.-Condes. Matter 28:284001  2016 PMID:27228337 DOI:10.1088/0953-8984/28/28/284001

J-C Rojas-Sánchez, S Oyarzún, Y Fu, A Marty, C Vergnaud, S Gambarelli, L Vila, M Jamet, Y Ohtsubo, A Taleb-Ibrahimi, P Le Fèvre, F Bertran, N Reyren, J-M George, A Fert

Spin to Charge Conversion at Room Temperature by Spin Pumping into a New Type of Topological Insulator: α-Sn Films

Phys. Rev. Lett. 116:096602  2016 PMID:26991190 DOI:10.1103/PhysRevLett.116.096602

Nurul Hanis Azhan, Kunio Okimura, Yoshiyuki Ohtsubo, Shin-ichi Kimura, Mustapha Zaghrioui, Joe Sakai

Large modification in insulator-metal transition of VO2 films grown on Al2O3 (001) by high energy ion irradiation in biased reactive sputtering

J. Appl. Phys. 119:055308  2016 DOI:10.1063/1.4941348

Hiroshi Watanabe, Koichiro Tanaka, Nicolas Bréfuel, Hervé Cailleau, Jean-François Létard, Sylvain Ravy, Pierre Fertey, Masamichi Nishino, Seiji Miyashita, and Eric Collet

Ordering phenomena of high-spin/low-spin states in stepwise spin-crossover materials described by the ANNNI model

Phys. Rev. B 93014419  2016 DOI:10.1103/PhysRevB.93.014419

T. Hajiri, T. Ito, M. Matsunami, B. H. Min, Y. S. Kwon, K. Kuroki, S. Kimura

Orbital-dependent electron correlation of LiFeAs revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy

Phys. Rev. B 93:024503  2016 DOI:10.1103/PhysRevB.93.024503

求める人物像(学生の方へ)

当研究室の研究内容に興味があり、研究をしたいという強い意欲のある方。生き物が好きな方、細かな手作業やモノづくりが好きな方も歓迎します。出身大学や出身学部は一切問いません。

連絡先

〒565-0871 大阪府吹田市山田丘1-3
大阪大学大学院生命機能研究科 ナノバイオロジー棟2階 光物性研究室
TEL: 06-6879-4600
E-mail: kimura[at]fbs.osaka-u.ac.jp(木村 真一 教授)

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