2024/09/29 更新

ナカムラ カズマ
中村 和磨
NAKAMURA Kazuma
Scopus 論文情報 (2014~2025)
総論文数: 22  総Citation: 486  h-index: 11

Citation Countは当該年に発表した論文の被引用数

所属
大学院工学研究院 基礎科学研究系
職名
教授
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093-884-3419
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研究キーワード

  • 第一原理計算

  • 物性理論

取得学位

  • 京都大学  -  博士(理学)   2003年09月

学内職務経歴

  • 2022年03月 - 現在   九州工業大学   大学院工学研究院   基礎科学研究系     教授

  • 2012年10月 - 2022年02月   九州工業大学   大学院工学研究院   基礎科学研究系     准教授

論文

  • T c and resistivity variation induced by external bending strain in flexible film of strain-sensitive (La,Sr)2Cu O4 査読有り 国際誌

    Horide T., Maekawa T., Aikawa T., Kitamura T., Nakamura K.

    Physical Review Materials   8 ( 9 )   2024年09月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Strain in materials changes their electronic structure, and the strain response realizes rich material properties and devices. Superconductivity under hydrostatic pressure and epitaxial strain suggests significant response to an external variable strain in a single sample, but this has not yet been demonstrated because the strain is usually a fixed parameter after sample fabrication. (La,Sr)2CuO4 films were fabricated on flexible metal substrates, and bending strain was applied to them to observe the critical temperature (Tc) and resistivity variation induced by strain. The compressive bending strain of -0.005 increased the Tc from 23.4 to 27.3 K. The magnitude of the Tc change by the bending strain is independent of the doping level and initial epitaxial strain. Furthermore, the irreversibility temperature was also improved by the compressive bending, and reasonable Tc variation with respect to the reversible strain was observed. Ab initio density functional calculation for the mother compound La2CuO4 clarified that the low-energy electronic structures are sensitive to the bending strain. While the carriers (holes) are preferentially injected into the in-plane orbitals of the CuO2 plane under the compressive strain, the tensile strain leads to the carrier injection into the perpendicular orbitals which is unfavorable to the superconductivity. The strain-sensitive high-Tc superconductor under the external strain highlights a new aspect for cuprate superconductors, which opens monitoring of the stress situation in the cryogenic systems such as superconducting magnet and liquid hydrogen container.

    DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.8.094802

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  • Ab initio optical calculation by RESPACK 招待有り 国際誌

    Kazuma Nakamura

    Activity Report / Supercomputer Center, Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo   2024年04月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(大学,研究機関等紀要)

    Kyutacar

    その他リンク: https://mdcl.issp.u-tokyo.ac.jp/scc/activity-reports/6347

  • Superconductivity of barium with highest transition temperatures in metallic materials at ambient pressure 査読有り 国際誌

    Mito M., Tsuji H., Tajiri T., Nakamura K., Tang Y., Horita Z.

    Scientific Reports   14 ( 1 )   2024年01月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Pressure-induced superconductivity often occurs following structural transition under hydrostatic pressure (P HP) but disappears after the pressure is released. In the alkali-earth metal barium, superconductivity appears after structural transformation from body-centered cubic structure to hexagonal-close-packed (hcp) structure at P HP = 5 GPa, and the superconducting transition temperature (T c) reaches a maximum of 5 K at P HP = 18 GPa. Furthermore, by stabilizing the low-temperature phase at P HP ~ 30 GPa, Tc reached a higher level of 8 K. Herein, we demonstrate a significantly higher T c superconductivity in Ba even at ambient pressure. This was made possible through severe plastic deformation of high-pressure torsion (HPT). In this HPT-processed Ba, we observed superconductivity at T c = 3 K and T c = 24 K in the quasi-stabilized hcp and orthorhombic structures, respectively. In particular, the latter T c represents the highest value achieved at ambient pressure among single-element superconducting metals, including intermetallics. The phenomenon is attributed to a strained high-pressure phase, stabilized by residual strains generated from lattice defects such as dislocations and grain boundaries. Significantly, the observed T c far exceeds predictions from DFT calculations under normal hydrostatic compressions. The study demonstrates the importance of utilizing high-pressure strained phases as quasi-stable superconducting states at ambient pressure.

    DOI: 10.1038/s41598-023-50940-5

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    その他リンク: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85182481078&origin=inward

  • Ab initio calculation for electronic structure and optical property of tungsten carbide in a TiCN-based cermet for solar thermal applications 査読有り 国際誌

    Hayakawa S., Chono T., Watanabe K., Kawano S., Nakamura K., Miyazaki K.

    Scientific Reports   13 ( 1 )   2023年06月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    We present an ab initio calculation to understand electronic structures and optical properties of a tungsten carbide WC being a major component of a TiCN-based cermet. The TiCN-based cermet is widely used as a cutting tool, and is discarded as usual after use. On the other hand, cermet itself is also a famous ingredient of a solar absorption film. We found that the WC has a fairly low-energy plasma excitation ∼ 0.6 eV (2 μ m) and therefore can be a good constituent of a solar selective absorber. The evaluated figure of merit for photothermal conversion is prominently high compared to those of the other materials included in the TiCN-based cermet. The imaginary part of the dielectric function is considerably small around the zero point of the real part of the dielectric function, corresponding to the plasma excitation energy. Therefore, a clear plasma edge appeared, ensuring the high performance of the WC as the solar absorber. This is a fascinating aspect, because the wasted TiCN-based cermet cutting tool can be recycled as the solar absorption film after proper treatments and modifications.

    DOI: 10.1038/s41598-023-36337-4

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  • Insulating Nature of Iridium Oxide Ca<inf>5</inf>Ir<inf>3</inf>O<inf>12</inf> Probed by Synchrotron-Radiation-Based Infrared Spectroscopy 査読有り

    Hanate H., Kawano S., Hayashida M., Nakamura K., Ikemoto Y., Moriwaki T., Hasegawa T., Tsutsui S., Matsuhira K.

    Journal of the Physical Society of Japan   92 ( 6 )   2023年05月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)

    Ca5Ir3O12 shows semiconducting behavior, although it is expected to have metallic conduction because of its 1/6-filled band. To investigate the insulating nature of Ca5Ir3O12, synchrotron-radiation-based infrared spectroscopy and electrical resistivity measurements were performed. Optical conductivity obtained using Kramers–Krönig transformation is compared with ab initio calculations based on density-functional and random-phase-approximation calculations, and their differences are carefully discussed. A detailed analysis of the temperature dependence of electrical resistivity along the c-axis reveals that ln ρ ∝ T −2/3. This temperature dependence indicates that the electrical conduction of Ca5Ir3O12 along the c-axis follows Efros–Shklovskii variable-range hopping. The optical conductivity with polarization parallel to the c-axis shows no clear onset at 1,300 cm−1 (0.16 eV) of the energy gap obtained by assuming the Arrhenius law. This feature of the optical conductivity is consistent with the fact that Ca5Ir3O12 follows Efros–Shklovskii variable-range hopping.

    DOI: 10.7566/JPSJ.92.064705

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口頭発表・ポスター発表等

  • USPEXによる非経験的新物質探索: 水素化物への応用

    中村 和磨, 飯久保智

    日本物理学会講演概要集 

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    開催期間: 2018年03月22日 - 2018年03月25日   記述言語:日本語  

    USPEXを用いた非経験的物質構造探索の研究結果について報告する。USPEXは遺伝アルゴリズムに基づき,結晶系・表面系・複雑分子の構造探索などに幅広く利用されている。第一原理計算・古典分子動力学計算など多くの汎用ソフトをサポートしており,量子力学的精度を必要とする系から大規模複雑系まで柔軟に対応できる。本研究では,第一原理電子構造ソフトVASPとUSPEXの併用による水素吸蔵合金の物質探索について報告する。

  • 幾何学的フラストレート系イリジウム酸化物Ca5Ir3O12の輸送特性

    松平 和之, 安國 友貴, 岡 知春, 分島 亮, 日夏 幸雄, 中村 和磨, 吉本 芳英, 長谷川 巧, 廣井 善二

    日本物理学会講演概要集 

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    開催期間: 2017年01月   記述言語:英語  

    イリジウム酸化物Ca5Ir3O12はIrが+4.67と中間価数状態にあり,IrO6の1次元的な辺共有からなる1次元鎖が三角格子をなした幾何学的にフラストレートした強相関5d電子系物質である。今回,Caサイトの元素置換によるIrサイトへのキャリアドープ(電子ドープおよびホールドープ)した電気抵抗および熱電能におけるキャリアドープ効果について報告する。また,最近得られた単結晶試料の輸送特性などについても報告する。

    CiNii Article

  • 幾何学的フラストレート系イリジウム酸化物Ca5Ir3O12のキャリアドープ効果

    安國 友貴, 福岡 亮祐, 前田 賢, 分島 亮, 日夏 幸雄, 中村 和磨, 吉本 芳英, 松平 和之

    日本物理学会講演概要集 

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    開催期間: 2016年01月   記述言語:英語  

    イリジウム酸化物 Ca5Ir3O12 (六方晶)はIrイオンの価数が+4.67と中間価数状態にあり,IrO6の辺共有からなる1次元鎖が三角格子をなした幾何学的にフラストレートした強相関5d電子系物質である。今回,CaサイトのBiおよび La 置換によるIrサイトへのキャリアドープ(電子ドープ)を行った。磁化,電気抵抗および熱電能におけるキャリアドープ効果について報告する。

    CiNii Article

  • (x)TAPPおよびpost-TAPPコードを用いた超伝導パラメータ評価

    中村 和磨, 野原 善郎, 是常隆, 吉本 芳英

    日本物理学会講演概要集 

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    開催期間: 2016年01月   記述言語:日本語  

    <p>第一原理計算汎用コード「TAPP(東京大学 ab initio program package)」および「ポストTAPP」コードを用いた最近の進捗として, 超伝導転移温度パラメータの評価を実装した。計算アルゴリズムおよびコードの紹介と実証研究に関する結果報告を行う。</p>

    CiNii Article

  • 第一原理GW+cumulant 展開法を用いた物質のスペクトル関数計算

    中村和磨, 野原善郎, 吉本芳英, 野村悠祐

    日本物理学会講演概要集 

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    開催期間: 2015年09月17日 - 2015年09月20日   記述言語:日本語  

作品

  • 第一原理多体摂動計算ソフトウェア: RESPACK

    2017年10月20日

講演

  • Ca5Ir3O12の第一原理計算

    新学術領域 J-Physics: 多極子伝導系の物理 J-Physics 地域研究会―北九州―  2019年06月 

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    発表言語:日本語   講演種別:特別講演  

  • RESPACK: Ab initio software for many-body perturbation calculation and effective-model derivation

    International Conference on Frontiers of Correlated Electron Sciences  2019年05月 

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    発表言語:英語   講演種別:招待講演  

  • 第一原理多体摂動論ソフトウェアRESPACKの開発と公開

    物性研究所スパコン共同利用・ CCMS合同研究会「計算物質科学の新展開」  2019年04月 

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    発表言語:日本語   講演種別:招待講演  

  • CCMSハンズオン: RESPACK講習会

    TIA “かけはし” 連携講座( 東京大学柏フューチャーセンター )  2019年03月 

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    発表言語:日本語   講演種別:特別講演  

  • CCMSハンズオン: RESPACK講習会

    TIA “かけはし” 連携講座  2017年12月 

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    講演種別:特別講演  

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報道関係

  • 水銀系銅酸化物超伝導体の超伝導転移温度が上昇するメカニズムを解明   その他

    美藤正樹, 中村和磨, 出口博之, 他10名

    プレスリリース  2017年02月08日

  • 〜超伝導転移温度上昇への新たな道筋を開拓〜 レ二ウム金属の超伝導転移温度が“せん断ひずみ”によって飛躍的に上昇するメカニズムを解明   その他

    美藤正樹, 中村和磨, 出口博之, 他9名

    プレスリリース  2016年11月04日

学術関係受賞

  • 日本物理学会第23回論文賞

    日本物理学会   2018年03月24日

    中村和磨, 三宅隆, 有田亮太郎, 今田正俊

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    受賞国:日本国

科研費獲得実績

  • 熱力学状態図の第一原理計算-水素化物状態図作成と圧力・組成・温度特性評価-

    研究課題番号:19K03673  2019年04月 - 2022年03月   基盤研究(C)

  • 強相関電子材料のドメイン界面におけるハイブリッド配位環境を利用した機能性制御

    研究課題番号:17H03393  2017年04月 - 2020年03月   基盤研究(B)

  • ランタノイド系希土類強磁性元素の超高圧磁性の全貌解明

    研究課題番号:17H03379  2017年04月 - 2020年03月   基盤研究(B)

  • 強相関物質設計と機能開拓ー非平衡系・非周期系への挑戦ー

    研究課題番号:16H06345  2016年04月 - 2021年03月   基盤研究(S)

  • 第一原理エリアシュベルグ計算コード開発と実証研究

    研究課題番号:16K05452  2016年04月 - 2020年03月   基盤研究(C)

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受託研究・共同研究実施実績

  • 第一原理有効模型導出プログラムRESPACKと模型解析プログラムHΦ/mVMCの融合による非経験的強相関電子構造解析ソフトウェアの整備

    2018年04月 - 現在

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    研究区分:その他共同研究等

    2018年度東京大学物性研究所ソフトウェア開発・高度化プロジェクトの対称プログラムとしてRESPACKが採択された。

その他研究活動

  • 計算と実験の連携に基づく材料科学研究基盤構築 ―遷移金属酸化物デバイス機能開拓―

    2022年04月
    -
    2024年03月

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    本申請課題では, 遷移金属酸化物の物性・機能開拓およびデバイス応用のための基礎知見蓄積を目的として, (1) 銅酸化物に対する高圧巨大ひずみ加工による構造・電子物性調査, (2) 遷移金属酸化物人工超格子の界面物性理解に向けて取り組む。材料特有の問題である格子欠陥・転位に対する電子論的理解を得るため, 第一原理計算, 合成・加工・材料評価, 物性測定の観点から連携して研究を行う。現在の物質科学は, 計算と実験の高度連携が必要とされ, チーム最大成果が求められる状況になっている。本学の特色あるシーズを起点とすることで対外的な研究上の優位をより一層高め, 様々な研究課題に協働・迅速に取り組める研究協力体制を構築する。

  • i-ENERON 環境エネルギー融合研究センター

    2021年04月
    -
    現在

  • 巨大ひずみによって創出される励起状態を利用した電子物性開拓

    2021年04月
    -
    2022年03月

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    金属材料やセラミック材料に巨大ひずみを注入し、結晶構造が励起された状態(エキサイト格子状態と命名)を創出し、そこで創出される新たな電子状態を利用し、磁性材料・超伝導体材料・半導体材料の開発を目指している。昨年度、包括的研究については、大型外部資金獲得に挑戦し、不採択という結果に終わった。本研究プロジェクトは、その中の超伝導体・金属材料を通じて、エキサイト格子状態が発現する新規物理現象に関する研究を継続し、本研究課題がより多くの研究者を巻き込む舞台になるように研究基盤を強固なものにする。

  • 平成29年度研究力強化事業 (交差相関物性を利用した高効率環境発電材料による次世代自立型電源の開発)

    2017年04月
    -
    2018年03月

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    本学の材料開発,デバイス作成,電源製作の3つのグループによって構成された研究組織を立ち上げ(全6名),材料開発からデバイス作成および電源製作までのプロセスを統合的に行い,自立型電源システム構築を目的とした学内プロジェクトを立ち上げ,研究を行った。

  • 平成28年度大学改革プロジェクト事業 (次世代物質・材料開発手法の戦略的研究)

    2016年04月
    -
    2017年03月

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    第一原理計算や高度分析技術,AI技術等に知見のある本学研究者 7 名が協同して,次世代物質・材料開発に関して最新の知見を取り込んだ独自の開発手法を構築することを目指して学内プロジェクトを立ち上げ,研究を推進した。

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担当授業科目(学内)

  • 2023年度   固体物理学特論

  • 2023年度   量子力学

  • 2023年度   基礎量子力学

  • 2023年度   物理学ⅡB

  • 2023年度   物理学ⅡA

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教育活動に関する受賞・指導学生の受賞など

  • 2017年度前期科目総合システム工学科授業アンケート優秀賞

    九州工業大学総合システム工学科  

    2017年08月17日

    中村和磨

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    総合システム工学科生対象の授業アンケート集計で、中村が担当する物理学Ⅰが優秀賞となった。

その他教育活動

  • 他大学集中講義 (山形大学理学部/理学系大学院 「多体摂動論」)

    2015年09月
    -
    2015年10月

学会・委員会等活動

  • 日本物理学会   2018年秋季大会領域11セッション(11aM301)座長  

    2018年09月

  • 日本物理学会   第73回年次大会(2018年)領域11セッション(22pK704)座長  

    2018年03月

  • 日本物理学会   2017年秋季大会領域11セッション(22aJ24)座長  

    2017年09月

  • 日本物理学会   2016年秋季大会領域11セッション(13pAE)座長  

    2016年09月

  • 日本物理学会   2014年秋季大会領域8セッション(8pBK)座長  

    2014年09月

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