吉田 紘行 (ヨシダ ヒロユキ)

理学研究院 物理学部門 電子物性物理学分野教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(科学), 東京大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 高温高圧合成法
  • 水熱合成法
  • 新物質探索
  • マルチフェロイクス
  • 超伝導
  • フラストレーション
  • 固体化学
  • 固体物理学
  • 物質科学
研究分野
  • 自然科学一般, 磁性、超伝導、強相関系
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2022年07月 - 現在
    北海道大学, 大学院理学研究院, 教授
  • 2018年04月 - 2022年06月
    北海道大学, 大学院理学研究院, 准教授
  • 2014年02月 - 2018年03月
    北海道大学, 大学院理学研究院, 助教
委員歴
  • 2022年04月 - 現在
    日本物理学会北海道支部 支部長
  • 2018年09月 - 現在
    物性グループ / 物性委員会, 事務局員, 学協会
  • 2014年04月 - 現在
    日本物理学会北海道支部, 庶務, 学協会
  • 2017年10月 - 2018年09月
    日本物理学会領域3, 運営委員(議事進行), 学協会

研究活動情報

■ 受賞
  • 2021年12月, 日本物理学会誌, JPSJ Editor’s Choice
    μSR Study of Kapellasite-type Quantum Kagome Antiferromagnet CaCu3(OH)6Cl2·0.6H2O
    H. K. Yoshida, H. Okabe, S. Takeshita, H. Luetkens, A. Koda, and R. Kadono
  • 2020年03月, 日本物理学会, 第14回日本物理学会若手奨励賞
    吉田紘行
  • 2019年11月, 強磁場フォーラム, 第一回強磁場フォーラムフロンティア奨励賞
    吉田紘行
  • 2019年05月, 日本物理学会, Highly CiteArticle 2018
    Unusual Magnetic State with Dual Magnetic Excitations in the Single Crystal of S = 1/2 Kagome Lattice Antiferromagnet CaCu3(OH)6Cl2・0.6H2O
    H. Yoshida, N. Noguchi, Y. Matsushita, Y. Ishii, Y. Ihara, M. Oda, H. Okabe, S. Yamashita, Y. Nakazawa, A. 32Takata, T. Kida, Y. Narumi, and M. Hagiwara
  • 2019年05月, 日本物理学会, Highly Cited Article 2018
    Spin Resonance in the New-Structure-Type Iron-Based Superconductor CaKFe4As4
    K. Iida;M. Ishikado;Y. Nagai;H. Yoshida;A.D. Christianson;N. Murai;K. Kawashima;Y. Yoshida;H. Eisaki;A. Iyo
  • 2017年11月, Physical Review B, Editor's Suggestion
    Spin dynamics in the high-field phases of volborthite
    M. Yoshida;K. Nawa;H. Ishikawa;M. Takigawa;M. Jeong;S. Krämer;M. Horvatić;C. Berthier;K. Matsui;T. Goto;S. Kimura;T. Sasaki;J. Yamaura;H. Yoshida;Y. Okamoto;Z. Hiroi
  • 2010年08月, HFM2010, ベストポスター賞
    Magnetic properties of novel classical triangular antiferromagnets Ag₂MO₂ (M = Cr, Fe)
    吉田紘行
  • 2009年, 日本物理学会誌, JPSJ Editor’s Choice
    Vesignieite BaCu3V2O8(OH)2 as a Candidate Spin-1/2 Kagome Antiferromagnet
    Y. Okamoto, H. Yoshida, Z. Hiroi
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
  • 極低温まで凍結しないスピンの動的性質の観測
    吉田紘行; 井原慶彦; 岡部博孝; 幸田章宏; 門野良典
    アグネ 技術センター, 2022年09月, [共著]
■ 講演・口頭発表等
  • Exploring of the new materials without time- and spatial-inversion symmetry
    吉田紘行
    第29回日本MRS年次大会, 2019年11月27日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Application of hydrothermal technique to develop 3d transition metal compounds without local inversion symmetry
    吉田紘行
    J-Physics 2019 International Conference, 2019年09月17日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Dual magnetic excitations in S = 1/2 kagome antiferromagnet CaCu3(OH)6Cl2•0.6H2O
    吉田紘行
    International workshop on topological quantum materials 2019, 2019年01月10日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Unusual magnetic ground state with dual magnetic excitations in S = 1/2 J1-J2-Jd kagome antiferromagnet CaCu3(OH)6Cl2•0.6H2O
    吉田紘行
    4th International Conference on Functional Materials Science 2018, 2018年11月13日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • S = 3/2ブリージングカゴメ格子反強磁性体Li2Cr3SbO8の磁性
    吉田紘行
    スピン系物理研究会, 2018年11月05日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • カゴメ反強磁性体の強磁場磁化過程の実験的研究
    吉田紘行
    基研研究会”スピン系物理の最前線”, 2018年10月31日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • S = 1/2擬一次元ボンド交替ハイゼンベルク反強磁性鎖CaCu2(OH)3Cl3の磁性
    吉田紘行
    第5回西日本強磁場科学研究会, 2018年09月05日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Material development towards the perfect frustration on kagome antiferromagnet
    吉田紘行
    J-Physics 2018: International Workshop on New Materials and Crystal Growth, 2018年06月29日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Quantum Spin Liquid in S = 1/2 Kagome Lattice Antiferromagnet CaCu3(OH)6Cl2•0.6H2O
    吉田紘行
    International Conference IUMRS-ICAM 2017, Symposium, Frontiers of the functional development of strongly correlated materials, 2017年09月01日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Unusual magnetic state in S = 1/2 J1-J2-Jd kagome lattice antiferromagnet CaCu3(OH)6Cl2•0.6H2O
    吉田紘行
    1st Asia Pacific Workshop on Quantum Magnetism, 2017年08月28日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Frustrated magnetism of kagome lattice antiferromagnet
    吉田紘行
    International symposium Challenges and progress in strongly correlated functional materials, MRS-Japan, 2015年12月09日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Orbital Switching Phenomenon in Spin-1/2 Kagome Antiferromagnet Volborthite
    吉田紘行
    Study of Matter at Extreme Conditions 2015, 2015年03月09日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [国際会議]
  • Orbital Switching Found in Spin-1/2 Kagome Antiferromagnet Volborthite
    吉田紘行
    International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2012, 2012年06月07日, 英語, 口頭発表(一般)
    [国際会議]
  • 古典三角格子反強磁性体Ag₂MO₂ (M = Cr, Fe)の合成と物性
    吉田紘行
    第39回化合物新磁性材料専門研究会, 2010年12月15日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Magnetization steps on the spin liquid ground state of the S = 1/2 kagome-like antiferromagnet Cu3V2O7(OH)2•2H2O
    H. Yoshida; Z. Hiroi
    American Physical Society 2009 March Meeting, 2009年03月19日, 英語, 口頭発表(一般)
    [国際会議]
■ 主な担当授業
  • 現代物理学入門, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 大学院共通授業科目(一般科目):自然科学・応用科学, 2024年, 修士課程, 大学院共通科目
  • 磁性物理学, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 物理学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅲ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅳ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学実験Ⅳ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物性物理学, 2024年, 学士課程, 理学部
■ 所属学協会
  • 日本物理学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • アシンメトリが彩る量子物質の可視化・設計・創出の研究総括
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2028年03月31日
    鬼丸 孝博; 大槻 純也; 田端 千紘; 柳澤 達也; 大原 繁男; 吉田 紘行; 網塚 浩; 井澤 公一; 小林 達生; 小林 夏野; 木俣 基
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 広島大学, 23H04866
  • アシンメトリ量子物質の開拓
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2028年03月31日
    吉田 紘行; 芳賀 芳範; 松平 和之; 石渡 晋太郎; 小手川 恒
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 北海道大学, 23H04871
  • ブリージング異方性の制御によるカゴメ反強磁性体の異常磁気物性の開拓
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2021年04月 - 2024年03月
    吉田 紘行
    本研究課題は1/9磁化プラトーを示す古典カゴメ反強磁性体Li2Cr3SbO8においてブリージング異方性および量子性を摂動パラメータとして制御し、それらが磁気状態にどのような影響を与えるのかを明らかにし、カゴメ反強磁性体研究の新たなフロンティアの開拓を目指すものである。2021年度は、主に以下に記す2つの項目について研究を進め、具体的な成果を得る事に成功した。
    1. 化学修飾および物理的圧力の印加によるブリージング異方性の制御を通して、1/9プラトーの安定性の評価と未知の量子相転移の探索を目指して研究を行なった。様々な修飾法を用いてLiサイトとSbサイトを化学置換することによるブリージング異方性の制御を試みたが、現段階で置換試料を得ることはできなかった。一方、物理圧力によるブリージング性の制御を並行して検討しており、圧力セルを用いた高圧下磁化測定の予備実験を進めることができた。
    2. 1/9プラトーを含めた磁気状態に対する異方性の評価や、より本質的な磁性の解明を目指してLi2Cr3SbO8の単結晶育成に取り組んだ。本年度の研究の重要な成果として、Li2Cr3SbO8の単結晶を初めて育成することに成功した。最大で100μmとまだまだ結晶サイズは小さく課題は多いが、現在試みている結晶育成手法が概ね正しいことが分かった。次年度の研究によって、さらに大型の単結晶育成に取り組み、研究期間内での単結晶を用いた物性評価の完成に目処をつけたい。


    研究体制としては、粉末X線回折装置、誘電率測定のためのLCRメーター、温度コントローラーなどを導入し、試料評価および物性評価を進める態勢を構築した。次年度以降、ブリージングカゴメネットワークの局所反転対称性の破れに起因した磁気誘電特性の探索なども円滑に行うことが可能である。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 21H01035
  • 小型汎用パルス強磁場を用いた先端測定による強磁場物性開拓
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2019年04月 - 2023年03月
    井原 慶彦; 柳澤 達也; 松井 一樹; 吉田 紘行; 福岡 脩平; 小濱 芳允
    研究初年度となる2019年度は、本研究計画の主要装置となる小型パルス磁場発生装置の電源のエネルギーをを既存の10kJから30kJへと拡充し、更新した電源を用いてこれまでのところ20テスラ超までの磁場発生に成功した。これは、小規模の研究室における発生磁場としては最強レベルであり、ここまでの強磁場をコンパクトな磁場発生装置で勘弁に発生できることを実証できたことはすでに非常に意義がある。また、マグネットの強度を改善することで予定していた30テスラを超える磁場発生が可能であることが分かった。実際のマグネット改造は2年度への課題とした。
    測定系では、まず超音波測定装置を立ち上げ、重い電子系物質において2 K以下までの超音波測定を可能にした。今回立ち上げた装置を用いて、量子振動の観測に成功し、実際の物性研究を行うに十分な測定精度を持つことが確認できた。特に、今回は高速オシロスコープを取り入れたデジタル分光方式を採用し、新しい測定原理に基づく超音波測定を実施できるようになったことは意義が深い。この方式は、パルス磁場中測定だけでなく、定常磁場中にも応用でき、測定難易度を下げることが期待される。
    次に、核磁気共鳴分光装置に関しては、周波数の高速変調技術を確立し、5ミリ秒という短いパルス磁場発生時間中に非常に広帯域の周波数スペクトルの観測に成功した。この技術を用いて、20テスラまでのスペクトル測定はもとより、東京大学物性研究所における共同利用実験では53テスラまでのNMRスペクトル測定に成功し、その実用性が実証済みである。
    最後に、3つ目のプローブとなる熱測定は、東京大学物性研究所においてすでに稼働しているパルス磁場中熱測定システムを用いた実験を行い、測定技術の移植を行っている。2019年度は測定に必要な装置群およびプローブの準備を行い、2020年度の立ち上げに備えた。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究分担者, 19H01832
  • 量子スピンカゴメ格子反強磁性体におけるスピン液体の実現とトポロジカル秩序の探索
    科学研究補助金(基盤研究(C))
    2018年04月 - 2021年03月
    吉田紘行
    日本学術振興会, 研究代表者, 競争的資金
  • 実空間と運動量空間の双方から見た銅酸化物高温超伝導と擬ギャップに対する不純物効果
    科学研究費補助金(基盤研究(C))
    2015年04月 - 2018年03月
    小田研
    日本学術振興会, 競争的資金
  • 遷移金属化合物における新電子物性開拓
    北海道大学総長室事業推進経費による研究支援事業「Fusion-H」
    2015年04月 - 2016年03月
    吉田紘行
    北海道大学, 研究代表者, 競争的資金
  • S = 1/2カゴメ格子反強磁性体の特異な量子スピン液体状態の解明
    科学研究費補助金(若手研究(B))
    2015年 - 2016年
    吉田 紘行
    Ca-Kapellasite, CaCu3(OH)6Cl2・0.6H2Oは格子歪みやイオンサイト乱れのないS = 1/2カゴメ格子反強磁性体のモデル物質であり、理論的な先行研究により量子スピン液体状態が実現する舞台になると予想されている。本研究では、Ca-Kapellasiteにおいて量子スピン液体状態の実現とその性質解明を目指して、単結晶育成、物性測定を行った。その結果、通常の長距離秩序とは異なる磁気基底状態が実現し、比熱の温度比例項に示唆されるギャップレスの特異な磁気励起が存在する事を見出した。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 15K17686
  • フラストレーションの解放による新しい高温超伝導の実現
    北海道大学総長室事業推進経費「若手研究者自立支援A」
    2014年04月 - 2015年03月
    吉田紘行
    北海道大学, 研究代表者, 競争的資金
  • フラストレート磁性体における新奇基底状態の解明-スピン液体と磁化ステップ現象-
    特別研究員奨励費(PD)
    2010年04月 - 2013年03月
    吉田紘行
    日本学術振興会, 研究代表者, 競争的資金
  • スピン1/2三角格子を有する銀ニッケル酸化物の磁性と伝導
    特別研究員奨励費(DC2)
    2007年04月 - 2009年03月
    吉田紘行
    日本学術振興会, 研究代表者, 競争的資金