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大原　潤 (オオハラ　ジユン)

理学研究院　物理学部門　凝縮系物理学分野准教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(理学), 北海道大学
■ 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
研究分野
  • 自然科学一般, 半導体、光物性、原子物理
  • 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
  • 2025年04月 - 現在
    北海道大学理学研究院, 准教授
  • 2013年10月 - 2025年03月
    北海道大学理学研究院, 講師
  • 2011年10月 - 2013年09月
    北海道大学 理学(系)研究科(研究院), 助教
  • 2010年04月 - 2011年09月
    東北大学, 産学官連携研究員
  • 2009年05月 - 2010年03月
    横浜国立大学, 特任助教

研究活動情報

■ 論文
  • Breakdown of the conventional spin-wave dynamics and its double-constraint modification in the spin-1/2 triangular-prism Heisenberg antiferromagnet
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    Europhysics Letters, IOP Publishing, 2025年07月09日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    Spontaneous magnon decays in an $S=\frac{1},{2}$ Heisenberg antiferromagnet on the equilateral triangular prism are investigated in terms of modified magnon Green's functions. In one dimension, the so-called infrared divergence prevents us from calculating any---whether static or dynamic---structure factor within the conventional spin-wave theory even at zero temperature. The well-known modified spin-wave theory initiated by Takahashi completely fails to treat anharmonicities to cause transverse-to-longitudinal coupling which are quite characteristic of noncollinear antiferromagnets. We propose imposing a double-constraint condition on spin waves to solve all these difficulties and get a full view of the nonlinear spin-wave dynamics in one-dimensional frustrated noncollinear antiferromagnets. We reveal a novel instability of the single-particle spectrum in the absence of any well-defined magnetically ordered ground state.
  • Photoproduction of Loop Currents in Coronene Isomers Without Any Applied Magnetic Field
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    Solids, 5, 4, 640, 650, MDPI AG, 2024年12月06日, ［査読有り］, ［筆頭著者］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）, Applying an extended Peierls–Hubbard model to π electrons in a coronene isomer, we investigate their ground-state properties and photoinduced dynamics with particular interest in possible loop current states. Once we switch on a static magnetic field perpendicular to the coronene disk, diamagnetic (diatropic) and paramagnetic (paratropic) loop currents appear on the rim circuit and inner hub, respectively. Besides this well-known homocentric two-loop current state, heterocentric multiloop current states can be stabilized by virtue of possible electron–lattice coupling. These multiloop current states generally have a larger diamagnetic moment than the conventional two-loop one, and hence it follows that coronene, or possibly polycyclic conjugated hydrocarbons in general, may become more aromatic than otherwise with their π electrons being coupled to phonons. When we photoirradiate a ground-state coronene isomer without applying a static magnetic field, loop currents are induced in keeping with the incident light polarization. Linearly and circularly polarized lights induce heterocentric two-loop and multiloop currents, respectively, without and together with two homocentric loop currents of the conventional type, respectively. The heterocentric two-loop currents occur in a mirror-symmetric manner, which reads as the emergence of a pair of antiparallel magnetic moments, whereas the heterocentric multiloop ones appear at random in both space and time, which reads as the emergence of disordered local magnetic moments.
  • Thermal features of Heisenberg antiferromagnets on edge- versus corner-sharing triangular-based lattices: a message from spin waves
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    Journal of Physics Communications, 7, 6, 065004, 065004, IOP Publishing, 2023年06月01日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    We propose a new scheme of modifying spin waves so as to describe the thermodynamic properties of various noncollinear antiferromagnets with particular interest in a comparison between edge- versus corner-sharing triangular-based lattices. The well-known modified spin-wave theory for collinear antiferromagnets diagonalizes a bosonic Hamiltonian subject to the constraint that the total staggered magnetization be zero. Applying this scheme to frustrated noncollinear antiferromagnets ends in a poor thermodynamics, missing the optimal ground state and breaking the local U(1) rotational symmetry. We find such a plausible double-constraint condition for spin spirals as to spontaneously go back to the traditional single-constraint condition at the onset of a collinear Néel-ordered classical ground state. We first diagonalize only the bilinear terms in Holstein-Primakoff boson operators on the order of spin magnitude S and then bring these linear spin waves into interaction in a perturbative rather than variational manner. We demonstrate specific-heat calculations in terms of thus-modified interacting spin waves on various triangular-based lattices. In zero dimension, modified-spin-wave findings in comparison with finite-temperature Lanczos calculations turn out so successful as to reproduce the monomodal and bimodal specific-heat temperature profiles of the triangular-based edge-sharing Platonic and corner-sharing Archimedean polyhedral-lattice antiferromagnets, respectively. In two dimensions, high-temperature series expansions and tensor-network-based renormalization-group calculations are still controversial especially at low temperatures, and under such circumstances, modified spin waves interestingly predict that the specific heat of the kagome-lattice antiferromagnet in the corner-sharing geometry remains having both mid-temperature broad maximum and low-temperature narrow peak in the thermodynamic limit, while the specific heat of the triangular-lattice antiferromagnet in the edge-sharing geometry retains a low-temperature sharp peak followed by a mid-temperature weak anormaly in the thermodynamic limit. By further calculating one-magnon spectral functions in terms of our newly developed double-constraint modified spin-wave theory, we reveal that not only the elaborate modification scheme but also quantum corrections, especially those caused by the O(S 0) primary self-energies, are key ingredients in the successful description of triangular-based-lattice noncollinear antiferromagnets over the whole temperature range of absolute zero to infinity.
  • Multimagnon-mediated Raman scattering in two-dimensional quasiperiodic Heisenberg antiferromagnets
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    Journal of Physics: Conference Series, 2461, 1, 012012, 012012, IOP Publishing, 2023年03月01日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    We demonstrate configuration-interaction and Green’s function approaches to the Shastry-Shraiman fourth-order magnetic Raman response of Heisenberg antiferromagnets on the two-dimensional C5v Penrose and C8v Ammann-Beenker lattices. Beyond the Loudon-Fleury second-order perturbation scheme, two more symmetry species A1 and A2 become Raman-active to break the depolarized Loudon-Fleury Raman response of E2 symmetry. The A1 and A2 modes are activated by dynamic ring exchange and chiral spin fluctuations, respectively, the former of which owes much to multimagnon scatterings in a complicated manner, while the latter of which owes much to aperiodic arrangements of different rhombuses.
  • Helical magnetic ordering studied in single-crystalline GdBe13
    Hiroyuki Hidaka; Kota Mizuuchi; Eikai Hayasaka; Tatsuya Yanagisawa; Jun Ohara; Hiroshi Amitsuka
    Physical Review B, 102, 17, 2020年11月06日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Photoinduced Bidirectional Magnetism against Monodirectional Electronics in Square-Antiprismatic Octacyanometalates
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    Journal of the Physical Society of Japan, 89, 9, 093706, 093706, Physical Society of Japan, 2020年09月15日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Photocontrollable Mixed-Valent States in Platinum-Halide Ladder Compounds
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    Applied Sciences, 8, 11, 2126, 2126, MDPI AG, 2018年11月02日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）, Employing a two-orbital extended Peierls–Hubbard model, we demonstrate the photomanipulation of mixed-valent states in platinum-halide ladder compounds. There are two types of interchain valence arrangements, namely in-phase and out-of-phase types. The conversion of the in-phase structure to the out-of-phase structure is induced by photoirradiation, which is accelerated with increasing light intensity, while the reverse process hardly occurs. The out-of-phase arrangement is highly stabilized in the photoexcited states by the interchain electron transfer.
  • Photoinduced itinerant ferromagnetism in copper octacyanomolybdates
    大原潤; 山本昌司
    Journal of Physics: Conf. Series, 868, 012013-1, 012013-8, 2017年07月
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • 21pBT-11 フラストレイション系の修正スピン波理論 : いかに修正するべきか?
    山本 昌司; 大原 潤
    日本物理学会講演概要集, 71, 3053, 3053, 一般社団法人日本物理学会, 2016年
    日本語
  • 22aBC-7 三角格子反強磁性体の磁気Raman散乱理論
    大原 潤; 山本 昌司
    日本物理学会講演概要集, 71, 1294, 1294, 一般社団法人日本物理学会, 2016年
    日本語
  • 三角格子Heisenberg反強磁性体の比熱と帯磁率
    大原 潤; 山本 昌司; Schmidt Burkhard
    日本物理学会講演概要集, 71, 839, 839, 一般社団法人 日本物理学会, 2016年
    日本語,

    表題模型及び関連物質の磁気比熱、帯磁率の理論計算。有限サイズ・クラスタ、熱力学極限、その振る舞いの詳細な検討。修正スピン波理論、Lanczos対角化法。

  • 籠目格子Heisenberg反強磁性体の修正スピン波理論
    大原 潤; 山本 昌司
    日本物理学会講演概要集, 71, 1014, 1014, 一般社団法人 日本物理学会, 2016年
    日本語,

    表題模型の比熱、帯磁率、動的構造因子などを修正スピン波理論を用いて計算する。磁気フラストレイト系におけるスピン波記述の問題点を明らかにし、それを克服する修正条件の改良についても議論する。

  • 16aCQ-8 ボソンによる三角格子Heisenberg反強磁性体の熱力学記述
    大原 潤; 山本 昌司
    日本物理学会講演概要集, 70, 2534, 2534, 一般社団法人日本物理学会, 2015年
    日本語
  • 22aAH-4 異方的三角格子反強磁性体の修正スピン波理論
    大原 潤; 山本 昌司
    日本物理学会講演概要集, 70, 1153, 1153, 一般社団法人日本物理学会, 2015年
    日本語
  • Photomagnetism in octacyanomolybdates of the square antiprism configuration
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    Molybdenum and its Compounds: Applications, Electrochemical Properties and Geological Implications, 123, 152, Nova Science Publishers, Inc., 2014年07月01日
    英語, 論文集(書籍)内論文
  • Intermolecular THz Vibrations Relevant to Optically and Thermally Induced Magnetic Phase Transitions in the Strongly Correlated Organic Radical TTTA
    Taro Kawano; Ikufumi Katayama; Jun Ohara; Masaaki Ashida; Jun Takeda
    Journal of the Physical Society of Japan, 83, 1, 014713, 014713, Physical Society of Japan, 2014年01月15日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Phototunable Magnetism in Copper Octacyanomolybdate
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    SCIENTIFIC WORLD JOURNAL, 2014年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Optical manipulation of magnetism in spin-charge-coupled correlated electron systems
    Jun Ohara; Yu Kanamori; Sumio Ishihara
    Physical Review B, 88, 8, American Physical Society (APS), 2013年08月07日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Symmetry argument of cyano-bridged copper-molybdenum complexes
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY, 62, 12, 1797, 1801, 2013年07月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Platinum-halide square-prism compounds: Novel ground states and their optical features
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    Platinum: Compounds, Production and Applications, 123, 145, Nova Science Publishers, Inc., 2013年01月, ［国際誌］
    英語, 論文集(書籍)内論文
  • Photoinduced magnetic bound state in an itinerant correlated electron system with a spin-state degree of freedom
    Yu Kanamori; Jun Ohara; Sumio Ishihara
    Physical Review B, 86, 4, American Physical Society (APS), 2012年07月30日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Phase competition and photomagnetism in supramolecular assemblies based on octacyanomolybdates of square antiprism configuration
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    PHYSICA STATUS SOLIDI C: CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 9, NO 12, 9, 12, 2565, 2569, 2012年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Bottom-up realization of a porous metal–organic nanotubular assembly
    Kazuya Otsubo; Yusuke Wakabayashi; Jun Ohara; Shoji Yamamoto; Hiroyuki Matsuzaki; Hiroshi Okamoto; Kiyofumi Nitta; Tomoya Uruga; Hiroshi Kitagawa
    Nature Materials, 10, 4, 291, 295, Springer Science and Business Media LLC, 2011年04月, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Optical distinction and photoinduced phase transition between degenerate ground states of polyacene
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    PHYSICA B-CONDENSED MATTER, 405, 11, S365, S368, 2010年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Ground-State Properties of a Peierls-Hubbard Triangular Prism
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara; Masa-aki Ozaki
    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN, 79, 4, 2010年04月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Competing ground states of a Peierls-Hubbard nanotube
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    EPL, 87, 1, 2009年07月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Multichanneled relaxation of halogen-bridged diplatinum chain complexes photoexcited
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    Physica Status Solidi (C) Current Topics in Solid State Physics, 6, 1, 144, 148, 2009年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Optical observations of new halogen-bridged platinum complexes assembled within a ladder lattice
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS, 20, 367, 370, 2009年01月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Photoproduction of spin and charge carriers in halogen-bridged binuclear platinum chain complexes
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER, 20, 41, 2008年10月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Optical characterization of platinum-halide ladder compounds
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    PHYSICAL REVIEW B, 76, 23, 2007年12月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Low-energy structure of the homometallic intertwining double-chain ferrimagnets A(3)Cu(3)(PO4)(4) (A=Ca,Sr,Pb)
    Shoji Yamamoto; Jun Ohara
    PHYSICAL REVIEW B, 76, 1, 2007年07月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Nonlinear lattice relaxation of photoexcited diplatinum-halide chain compounds
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 73, 4, 2006年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Photoinduced infrared absorption of quasi-one-dimensional halogen-bridged binuclear transition-metal complexes
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66, 8-9, 1571, 1574, 2005年08月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • Photoinduced absorption spectra of halogen-bridged binuclear metal complexes: Possible contrast between R4[Pt2(P 2O5H2)4X]·nH2O and Pt2(CH3CS2)4I
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    Journal of the Physical Society of Japan, 74, 1, 250, 253, 2005年01月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Soliton-induced optical absorption of halogen-bridged mixed-valence binuclear metal complexes
    Jun Ohara; Shoji Yamamoto
    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 70, 11, 1, 115112, 2004年09月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
■ その他活動・業績
■ 講演・口頭発表等
  • 三角柱反強磁性体の磁気Ramanスペクトル
    大原潤; 鈴木浩介; 山本昌司
    日本物理学科2017年秋季大会, 2017年09月20日, 日本語, 口頭発表（一般）
    ［国内会議］
■ 主な担当授業
  • 計算物理学, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 物理学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 電磁気学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 現代物理学特論, 2024年, 学士課程, 理学部
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 光が誘起する量子ダイナミクスとその本質－化学ドーピング・熱励起との違いを探る－
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2015年03月31日
    大原 潤
    本研究では，ハロゲン架橋白金錯体と光磁性体CuMo錯体を中心とし，量子多体系における光キャリア注入の効果を理論面から詳細に調べた。前者に関しては，光誘起相転移の方向性の発見，およびそれを応用した電子相の光純化の可能性を見出した。また後者に関しては，現れ得る電子状態の網羅，光磁性現象の微視的描像の確立，光誘起状態の特異性の発見を成した。特にCuMo錯体では，光照射が“隠れた（平衡状態では実現しない）電子相”を誘起し得ることを示した。
    本成果は，平衡・非平衡状態と光励起の基礎物理学的関連および物質の光機能について新たな知見を与える。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 24740192