中性子物質材料科学研究室のHPです。
中性子実験のセットアップが終わって。
学生さんの研究・勉強・生活
大山研究室は、物性物理学、磁性物理学が専門です。工学部でごりごりの物理の勉強ができる研究室で、理学部の物性物理学のグループとも強く連携しています。だから物質科学工学科の３年間の勉強とは全然違うことができます。ただ、３年の固体量子論と結晶解析学はそのまんま研究室の研究につながっています。
東海サテライトキャンパスで勉強と研究をすすめます。日立Cから車で３０分くらい。令和２年度は同じ建物にに庄村研(生物系)、小泉研（高分子材料系）、岩佐研（理学部物理）、飯沼研（理学部物理）の学生さんが全部で３０人くらいいます。東海全体では40人くらいの茨城大生が勉強しています。
東海キャンパスのある建物。（いばらき量子ビーム研究センター）
４年生の場合、まずは基本的な基礎物性測定（磁化測定、X線での構造解析）にトライしてもらいます。基本的な実験のやり方、実験ノートの取り方など実験系研究の基本を身につけてもらいます。それを助走として、徐々に本格的な研究実験に進んでいきます。中性子実験、放射光実験はチャンスがすくないので、すでにとったデータの解析からスタートしてもらう場合もあります。テーマは５月ころに決定します。
卒業研究、修論研究としては、J-PARCで中性子実験を行いそれを解析して、物質をミクロスコピックな視点で理解する、というものが主流ですが、関連した測定技術開発や単結晶育成もテーマになります。
基本的に研究室が進めている先端的な研究テーマの一つについて責任をもって取り組んでもらう、という考え方をしています。ですから、卒業のためのテーマではなく、それぞれ世界に通用する本格的な研究計画となるテーマで研究をすすめます。当然、よい結果がでれば学会で発表します。
中性子実験、放射光X線実験の機会は希少なので、自分のテーマでなくても実験に参加してもらい、先端施設でいろいろな体験をしてもらいます。とくに放射光施設は、就職後にもつかう可能性がありますから、学生時代に経験しておくといいいでしょう。
実験ノートは支給します。卒業時には研究室の宝として保存します。
実験以外の通常の活動時間は平日朝10時～午後５時です。R1年度の４年生は５時にきっちり帰ります。
実験、とくにビーム実験中は週末も深夜も早朝もなく実験室にこもり、実験を続けます。徹夜もあるし３連休が実験でつぶれることもしばしば。午前４時集合、ってことも。ビーム実験以外の実験は平日がおおく、実験中もだいたいまともな時間で帰れます。
午前４時のJ-PARCでの戦い実験は主に東海のJ-PARCで行いますが、遠方の研究所で数日間滞在して実験することもしばしば。発表も遠方でやることが多いので、学生さんも出張が多いです。もちろん旅費は研究室が支給します。
放射光X線施設SPring-8（兵庫県）でみんなで実験
学会発表前とか、卒論、修論発表前とかは夜遅くまで準備することもちょいちょい。徹夜はないけれど。
物性物理学、磁性物理学は茨城大工学部の学生さんにとっても未知の分野でしょう。ですから、他大学、他分野からの進学でもあまり不利にはならないはずです。もしも基礎知識に足りない部分があれば、別途勉強の指導をします。
基礎的な勉強として、４年生は名著「固体物理学入門」（著者：キッテル）のセミナーをやります。学生一人一人に担当をきめ、全員に物質の性質の起源を説明してもらい、みんなで勉強をします。
修士の学生さんは、英語論文を研究室のみんなに説明する形式で、セミナーをやります、
４年生の物性物理勉強会
大山研の本棚です。こんな本で勉強します。
（クリックで大きくなり、本のタイトルがよめます）
研究テーマにおうじて、必要ならいろいろな言語を駆使します。いま研究室でつかっているのは
Python, C, C++, Laboview, Igorマクロ、Fortran90
研究室として学生さんの学会発表経験をとても重視しています。それが学生さんの大きな成長につながるからです。平成２９年度はそれぞれ5回程度、学会などでプロの前で発表してもらいました。平成３０年度はスペインで開催された国際会議にM1の二人が参加しました。通常ならば年度内にそれぞれ４回程度のチャンスがあります。コロナが終わらないとオンライン発表ですが。
--> 学生さんの学会発表
R1年度の学生さん７人は全員バイトをしていました。R2年度の８人のうち（８月現在）５人がバイトしています。きちんと予定を明らかにし、大人として行動してくれれば、実験期間以外はバイトやプライベート活動をするのはまったく問題ありません。コンサートにいくから数日休む、なんてのもOK。一方、実験はとても重要で希少なので、そのときは日程調整をしてもらいます。
R１年度の７人の学生さんのうち４人が東海村に引越しており、３人が日立からかよっていました。６人が車をもっていました。R２年度は、８人の学生さんのうち（８月現在）５人が東海、３人が日立にすんでいて、６人が車、２人がバイクをもっています。現在日立住まいの３人は全員車持ちです。
学生部屋です。いつも賑やか
東海という土地は・・・
東海キャンパスの正門で。（２０１７年４月）
東海での生活でこまること
重要な学務情報がちょいちょい東海にこない。
キャンパスに生協がない。
証明書、学割は日立にとりにいく。
東海キャンパスから歩けるところには食べるところがほとんどない。
学生部屋がかなり狭い。
学生間の口コミ情報が乏しい。特に就活。
車かバイクがないとちょっと大変。
だから飲み会がちょっと独特。（だから楽しい）
東海キャンパスのいいところ
事務の方々がとても親切で親身にサポートしてくれます。
物性物理分野では、実験設備が学内最高。
茨城大以外の研究者が同じ建物にたくさんいて、先端研究所の雰囲気がある。
車があれば、美味しいお店がたくさんある。
ラーメン屋：麺次郎、つばき家、大盛軒、優勝軒、覇道、さっぽろ屋
定食屋：魚康、ななかまど、住吉、なか食堂、餃子房、お魚センター、東里
そのほか：うどん市、マナカマナ（カレー）、トラットリア パラン
車があれば、ジョイフルホンダ、ファッションクルーズにすぐ。
東海村体育館（ジムあり）にもいける。
いい散歩道がある
敷地内でサッカーとテニスができる。
海にいける。
天気のいい日にはサッカー三昧： 後ろがサテライトキャンパスの建物
海にいくことも。結構ストレス解消！
コロナ前の研究室の飲み会はこんな感じ。店ではなくて宿舎みたいなとこでやります。飲みたい奴はのむし、テレビみたい奴はみるし、他のことしたい奴はする。これが大山研のスタイル。
学生さんの就職先
一般財団法人 材料科学技術振興財団（MST）（測定、分析を行う機構）
日立ハイテクソリューションズ（計装システムの構築、ソフトの販売）
日立ハイテクサイエンス（医療機器、分析装置の開発と販売）
フジクラ（光ファイバーの開発と販売）
日立ハイテク（たとえば電顕の開発、販売ほか多彩）
マブチモーター
三菱マテリアル
日本原子力発電
セイコーインスツル
ミネベアミツミ
SCREENホールディングス
ルネサスエレクトロニクス
Canon
豊通ケミプラス
卒業研究論文、修士論文
４年生 卒業研究
| 卒研 | タイトル | |
| 2021年度 | Keiko Widyanisa | 白色中性子ホログラフィーの多検出器系の効果 |
| 2021年度 | 小林洋大 | 原子分解能ホログラフィーによる
かご状物質の局所原子揺らぎの研究
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| 2021年度 | 富松優花 | 再稼働した汎用中性子：三軸分光器T1-1の性能評価
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| 2020年度 | 菅野友哉 | 局所的磁気構造観測法の開発 ～磁気デバイスの最適化シミュレーション～ |
| 2020年度 | 高野元輝 | 物質中で孤立した水素の位置決定：粉末中性子ホログラフィーの開発 |
| 2020年度 | 星 翔太 | 原子分解能ホログラフィーを用いた太陽電池材料SnドープSi薄膜のSn位置の決定 |
| 2019年度 | 荒瀬 将太朗 | 希土類六ホウ化物TmxYb1-xB6の単結晶育成とTm周りの局所構造観測 強相関電子系の代表物質であるRB6で、単結晶育成に挑戦し、中性子ホログラフィーを用いてTmの引き起こす格子不安定生にせまりました。 |
| 2019年度 | 石﨑嵩人 | 希土類絶縁体YbCuS2の電気抵抗異常の起源の研究 レアアース化合物として奇異な絶縁体磁性体での結晶構造の異常な変化を発見しました。 |
| 2019年度 | 野田新太 | 放射化ブロセスシミュレーションによる白色中性子ホログラフィー装置の高精度化 ホログラフィー装置を高度化するために、シミュレーションを駆使して、バックグランドの起源を追求しました。 |
| 2018年度 | 杉本和哉 | 白色中性子ホログラフィーによる熱電材料BドープMg2Siの研究 廃熱を電力にかえる熱電材料で、添加された微少量のホウ素（B）の位置と性能の関係を研究しました。 |
| 2018年度 | 山本隆文 | 希土類絶縁体YbAgS2の構造転移の研究 レアアース化合物として奇異な絶縁体磁性体での結晶構造の異常な変化を発見しました。 |
| 2017年度 | 上地昇一 | 白色中性子ホログラフィーによるRB6 (R: 希土類)の局所構造観測 レアアースほう化物で、不純物をいれたときの格子の異常を観測しました。さらに、ホログラフィーの原理に関する発見をしました。 |
| 2017年度 | 金澤雄輝 | 白色中性子ホログラフィーを用いたBドープSiの局所構造の研究 半導体に添加した異種元素の役割を研究しました。 |
| 2016年度 | 青野美南 | 中性子回折による希土類フリー永久磁石材料α”-Fe16N2の相分解での窒素挙動観測 日本にとって重要な磁石材料の構造安定性について研究しました。 |
| 2016年度 | 福本陽平 | 中性子回折による希土類磁性体Yb5Ge4 の磁気構造解析 レアアース化合物としては奇異な、絶縁体磁性体での磁気モーメントの配列の仕方を研究しました。 |
修士論文
| 修論 | タイトル | |
| 2021年度 | 荒瀬 将太朗 | 重希土類ホウ化物での格子不安定性の研究 －Tm doped YbB6における局所的B揺らぎの観測－ |
| 2021年度 | 石﨑嵩人 | フラストレーション系4f磁性体YbTS2 (T: Cu, Ag)の精密構造解析 |
| 2021年度 | 野田新太 | J-PARC BL10における白色中性子ホログラフィー装置の高精度化 ーphitsコードを用いた高分解能マルチ検出系とpb遮蔽体系の構築ー |
| 2020年度 | 杉本和哉 | 白色中性子ホログラフィーによる 熱電材料の局所構造研究 |
| 2020年度 | 山本隆文 | 白色中性子ホログラフィーによるB doped Si中の水素観測 ～H,Dを使った同位体の置換効果による検証～ |
| 2019年度 | 上地昇一 | 白色中性子ホログラフィーにおける解析手法の確立 ー 希土類ホウ化物RB6でのドープ効果の観測ー |
| 2019年度 | 金澤雄輝 | 白色中性子ホログラフィーによるBドープSiの局所構造の定量的研究 |
| 2018年度 | 福本陽平 | 中性子ホログラフィーの開発研究に伴うシミュレーションソフト開発と白色LED材料SiCの研究 |
実験
中性子実験、放射光実験はけっこう過酷で、週末、ど早朝や深夜の作業はあたりまえですし、徹夜もちょいちょいあります。長いときは１週間～10日連続での実験になります。東海以外での実験の場合は研究施設の宿泊施設に宿泊して実験します。でも中性子実験は年に6-8回程度で、実験期間以外の大部分の期間は自分のペースでデータ解析と勉強です。東海以外での実験のときの旅費は支給します。
放射光X線施設SPring-8（兵庫県）での宿泊施設の部屋です。ひろくて清潔です。
上はJ-PARCでの中性子実験の風景で、時間は深夜３時ころです。
その場で解析をして、データをみています。実験期間中は実験室に張り付きます。
東海キャンパスにある磁化測定装置で、磁性体の磁化測定の実験です。
東海キャンパスにある低温X線回折装置で、磁性体の構造転移の実験です。この実験で４年の石﨑くんがYbCuS2での構造転移を発見しました。
東海キャンパスにあるX線ラウエカメラで、単結晶の結晶軸の決定をしています。
Floating Zone法炉で単結晶育成です。理学部の伊賀先生の装置で、伊賀研の松浦さんのご指導をいただきました。
放射光X線施設SPring-8（兵庫県）で、蛍光X線ホログラフィーの実験です。このときはSPring-8の宿泊施設（快適です）にとまって実験をします。
普段の自主的な勉強
実験以外のときは、セミナーや勉強会によって、専門的知識を勉強します。学生さんが順番で専門書や論文の内容を説明する形式です。４年生は物性物理の名著であるキッテルの教科書からはじめます。ごりごりの固体物理学ですが、内容そのものよりも、どうやって勉強したらいいか？、教科書はどうよめばいいか？を身につけるのが主眼です。修士学生は自分の研究に関係する英語論文の説明するセミナーをします。結構、学生さんどうしで質問がでます。もちろん、これ以外にも英語論文や中性子の教科書などで自主的に勉強しています。
４年生の勉強会の内容
1:何が結晶中の原子を結合させているか？（イオン結合、共有結合、金属結合）
2:金属中で電子はどう流れる？（自由電子フェルミ気体モデルの議論）
3:金属と絶縁体は何が違う？（バンドとバンドギャップの起源の議論）
4:磁性体の根本はなに？（磁気相互作用の理解）
などなど。
４年生はキッテルの教科書で物性物理の勉強会
修士学生は、英語論文をよんでそれを説明するセミナーをします。でも大丈夫。説明は日本語です。
いろいろな研究者との交流
学内外の第１線の研究者と接することでアカデミックな雰囲気にふれる事、その道のプロと接することは、学生さんにとって重要な経験になるとおもっています。そのため積極的にそういった機会をつくっています。
希土類（レアアース）磁性体でのダイナミクスの研究の第１人者である岩佐先生と、名古屋大学での学会の際に食事をしているところです。（２０１６年12月）
SPring-8実験の合間に、ホログラフィー解析ソフト3D-Air-Imageの作者である SPring-8の松下先生から、その使い方や、プログラミング言語Pythonの使い方を直接教えていただいているところです。後ろから見ているのは、ドイツ人研究者のJenzさん（２０１８年７月）
放射光X線実験の専門家である、名古屋工大の木村先生といっしょに放射光X線実験の
セットアップをする上地くん（当時M1） （２０１８年７月）
発表経験
研究の成果を発表することで学生さんはおおきく成長します。なので研究がうまく進んで重要な成果がでれば、専門家が集まる学会やシンポジウムでの発表の機会をつくります。外部のプロの研究者と議論することで大きく成長してもらえるでしょう。H30年度は以下の学会、シンポで発表してもらいました。（旅費は支給します。）○ ヨーロッパ結晶学会 31回国際会議（Oviedo, Spain、H30年8月）
○ 新学術領域成果報告会（茨城大、H30年10月）
○ 日本中性子科学会 第１８回年会（水戸市、H30年12月）
○ 日韓中性子研究会（Daejeon,韓国、H31年1月）
○ 新学術領域ロンドンシンポジウム（London、英国、H31年2月）
○ 日本物理学会（九州大、H31年3月）
○ 新学術領域成果報告会（奈良先端大、H31年3月）
令和元年度は、量子線科学国際シンポジウム、物質科学研究国際会議（MRM2019）、水素科学国際会議、量子ビームサイエンスフェスタ、物理学会での発表を予定しています。
事前にしっかり発表練習の指導をしますから、発表経験がなくても心配ありません。下の写真は、著名な研究者であるAnderson先生に当時４年生の福本君がレアアース化合物の磁性について説明しているところです。初めての発表で、しかも英語なのに、堂々とやってのけました。
で、いくつか受賞もしています
ー＞学生さんの受賞歴はこちら
国際会議で、イギリス人の専門家に希土類化合物の研究について説明する福本くん（当時４年生）
結晶学の世界でものすごくえらい先生に研究を説明する杉本くん（当時４年）
福岡大で開かれた中性子科学会で、専門家の先生と議論する４年生の上地くん。楽しそうです。（２０１７年12月）
スペインのOviedoという街で開催されたヨーロッパ結晶学会に参加し、当時M1の金沢くん、上地くんが100%英語で発表しました。（２０１８年８月）
中性子科学会で。(2018年１２月）
英語？
大山研究室では英語を使う機会が他の研究室よりすこし多いかもしれません。共同研究者に外国人が多いからです。 ですが、これまでの学生さんもちゃんと会話をしていますから、心配することはないとおもいます。元々、いまの学生さんの英語のポテンシャルは結構高いの、あとは経験値をつむだけだとおもいます。 なので、英語での発表の機会もできるだけ作ります。その際は発表練習をがっちりやるので、これも心配ありません。実験に外国人研究者が参加することもあるので、そのときは公用語は英語になります。
J-PARC実験中に、ドイツ人のJens先生と議論する星くん（当時４年生）
フランスの放射光実験施設ESRFでの実験中で、当時M1の福本くんが測定を操作しています。奥にいるのはフィリピン人のArtonyさん、手前はドイツ人のJensさんです。（２０１７年９月）