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東京大学 総合研究機構 / 物理工学専攻Institute of Engineering Innovation / Department of Applied Physics, The University of Tokyo

Fujishiro Lab

極限量子固体物性
Extreme Quantum Matter Physics
Extreme Quantum Matter Physics
Exploring quantum matter under extreme conditions

NEWS

RESEARCH

まだ見ぬ「理想的な」量子物質を求めてToward Ideal Quantum Materials Beyond Nature

量子物質が織りなす多彩な物理現象は、電子のもつ内部自由度と、物質中での複雑な相互作用によるものです。もし、最先端の物質エンジニアリング技術を用いて「電子間の相互作用」を高いエネルギースケールで制御できたなら——物質はこれまでの予想をはるかに超え、あっと驚くような機能を持つ「まったく別の量子相」へと姿を変える可能性を秘めています。

人類がまだ到達したことのない未知のパラメータ領域や、自然界の物質が本質的に嫌がるようなエネルギー的に不安定な領域にこそ、次世代の省電力技術につながる新しい現象が隠されているかもしれません。「極限環境」における物質の姿は、これまでの常識の枠組みを打ち破り、「理想的な」量子相の設計指針を与えてくれるはずです。

ぜひ一緒に、量子物質の新しい姿を探求しませんか?
Quantum materials host a remarkable variety of phenomena, born from the internal degrees of freedom of electrons and the complex interactions among them. By using advanced materials engineering to control these interactions on high-energy scales, we aim to drive matter into entirely new quantum phases—states with functionalities far beyond those expected from conventional materials.

The next breakthrough in low-power technologies may be hidden in parameter regimes that have never been explored, or in energetically delicate states that ordinary materials rarely stabilize on their own. By pushing quantum matter into extreme conditions, we seek to reveal physics that challenges established concepts and to uncover principles for designing ideal quantum phases.

We invite you to join us in exploring new states of quantum matter.

磁性 × トポロジーMagnetism × Topology

実空間および波数空間のトポロジーに着目し、特に磁性とトポロジーが強く絡み合う物質系を舞台として、新奇な量子相や創発輸送現象の開拓を行っています。ナノスケールのスピン配列である磁気スキルミオンや磁気ヘッジホッグ(創発モノポール)がもたらす創発磁場を介した巨大な異常ホール効果・熱電効果の発見や、波数空間のトポロジーに由来する磁性ワイル半金属・カゴメ磁性体の高品質薄片デバイスにおける特異な量子伝導の観測など、これまでの研究実績を基盤に、新たな量子機能の創出を目指しています。We investigate novel quantum phases and emergent transport phenomena in materials where magnetism and topology are strongly intertwined. Our research spans topology in both real space and momentum space, from nanoscale spin textures such as magnetic skyrmions and hedgehogs to magnetic Weyl semimetals and kagome magnets. Building on our discoveries of giant anomalous Hall and thermoelectric effects driven by emergent magnetic fields, as well as unconventional quantum transport in high-quality thin-flake devices, we aim to create new quantum functionalities rooted in topology.

Research image: magnetism and topology

超高圧極限 × 量子物性Ultrahigh Pressure × Quantum Materials

物質への高圧印加は、電子間相互作用を強力にチューニングできる手法です。我々はダイヤモンドアンビルセル(DAC)と集束イオンビーム(FIB)を組み合わせ、数十万気圧(数十GPa)級の超高圧下で精密な電気測定を行う独自の実験基盤を確立しました。この技術を武器に、量子物質の未踏領域へと踏み込みます。さらに、SPring-8やKEKでの量子ビーム実験、理研との共同による光学測定なども行い、強相関電子系やトポロジカル物質における未知の量子相転移の開拓から、新しい高温超伝導体の探索を含む、次世代の物性研究を推進します。High pressure provides a powerful route to tuning electron correlations and reshaping the quantum states of matter. By combining diamond anvil cells (DACs) with focused ion beam (FIB) microfabrication, we have developed a unique platform for precision electrical measurements under ultrahigh pressures reaching several tens of GPa. This approach allows us to access previously unexplored regimes of quantum materials. Together with quantum-beam experiments at SPring-8 and KEK and optical measurements in collaboration with RIKEN, we investigate novel quantum phase transitions in strongly correlated and topological materials, while also pursuing new routes toward high-temperature superconductivity.

Research image: quantum materials under high pressure

FIB微細加工 × 量子相制御FIB Microfabrication × Quantum Phase Control

単結晶からマイクロデバイスを削り出す集束イオンビーム(FIB)微細加工技術は、量子相を自由自在に操るための強力ツールです。さまざまな磁気構造の電流誘起スピンダイナミクスによる創発電場など、新奇なデバイス物性の探索に加え、独自の実験手法の開発にも挑んでいます。局所的で巨大な「動的歪み」の印加や、イオン液体との組み合わせにより二次元物質以外のバルク結晶でもキャリア数を大幅に制御可能にする「イオン挿入」技術などがその代表です。これらの新手法を駆使し、未踏の量子相の開拓と機能創出を目指します。Focused ion beam (FIB) microfabrication enables us to carve microscale devices directly from single crystals, offering a powerful way to control quantum phases in carefully designed geometries. We use this approach to study device-scale quantum phenomena, including emergent electric fields generated by current-driven spin dynamics in magnetic structures. We also develop original experimental methods, such as applying large local dynamic strain and using ion-liquid-based ion insertion to control carrier density far beyond the limits of conventional gating—even in bulk crystals. Through these techniques, we aim to uncover unexplored quantum phases and develop new functionalities.

Research image: quantum phase control using FIB microdevices

MEMBERS

Yukako Fujishiro

Principal Investigator

Yukako Fujishiro
藤代 有絵子

東京大学 総合研究機構 / 物理工学専攻 准教授
理化学研究所 創発物性科学研究センター 理研ECL研究ユニットリーダー
Associate Professor, Institute of Engineering Innovation / Department of Applied Physics, The University of Tokyo
RIKEN ECL Research Unit Leader, Center for Emergent Matter Science, RIKEN

fujishiro(at)ap.t.u-tokyo.ac.jp

Misaki Sasaki

学術専門職員Academic Specialist

Misaki Sasaki
佐々木 岬

Haruto Yoshimochi

理研・特別研究員RIKEN Special Postdoctoral Researcher

Haruto Yoshimochi
吉持 遥人

Ken Fuchiwaki

B4

Ken Fuchiwaki
淵脇 健

Iori Yoshida

B4

Iori Yoshida
吉田 伊織

特任専門職員Project Specialist

Yukiko Kondo
近藤 友紀子

PUBLICATIONS

Journal Articles

Review Articles

EDUCATION & CAREER

2026.2 – 東京大学 総合研究機構 / 物理工学専攻 准教授The University of Tokyo, Institute of Engineering Innovation / Department of Applied Physics, Associate Professor
2024.4 – 理化学研究所 創発物性科学研究センター 理研ECL研究ユニットリーダーRIKEN Center for Emergent Matter Science, RIKEN ECL Research Unit Leader
2021.4 – 2024.3 理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関物性研究グループ 基礎科学特別研究員RIKEN Center for Emergent Matter Science, Strong Correlation Physics Research Group, Special Postdoctoral Researcher
2018.4 – 2021.3 東京大学 工学系研究科 物理工学専攻 博士課程
博士論文「Exploration of Quantum Transport Phenomena via Engineering Emergent Magnetic Fields in Topological Magnets」(指導:十倉好紀 教授)
The University of Tokyo, Department of Applied Physics, School of Engineering, Ph.D. Program
Doctoral dissertation: “Exploration of Quantum Transport Phenomena via Engineering Emergent Magnetic Fields in Topological Magnets” (Supervisor: Prof. Yoshinori Tokura)
2016.4 – 2018.3 東京大学 工学系研究科 物理工学専攻 修士課程
修士論文「カイラル磁性体MnSi1-xGexにおける多彩なトポロジカル磁気相と創発輸送現象」(指導:十倉好紀 教授)
The University of Tokyo, Department of Applied Physics, School of Engineering, Master’s Program
Master’s thesis: “Diverse topological magnetic phases and emergent transport phenomena in the chiral magnet MnSi1-xGex” (Supervisor: Prof. Yoshinori Tokura)
2012.4 – 2016.3 東京大学 教養学部 理科一類 → 工学部 物理工学科 学士課程
卒業論文「3次元トポロジカルスピン構造を持つMnGeにおける巨大熱電効果」(指導:十倉好紀 教授)
The University of Tokyo, College of Arts and Sciences, Natural Sciences I → Department of Applied Physics, Faculty of Engineering, Bachelor’s Program
Bachelor’s thesis: “Giant thermoelectric effect in MnGe with three-dimensional topological spin textures” (Supervisor: Prof. Yoshinori Tokura)

PHOTO

研究室の風景やイベントの様子Scenes from the lab and events

FY2026

Joint BBQ with Yoshioka Lab
吉岡研と合同でB4歓迎会BBQをしました!We held a BBQ welcome party for the fourth-year undergraduate students together with the Yoshioka Lab.
SPring-8 experiment 1
SPring-8 experiment 2
SPring8のBL10XUで高圧単結晶構造解析の実験をしました(2026年4月)We conducted high-pressure single-crystal structural analysis experiments at BL10XU, SPring-8 (April 2026).

FY2025

Experiment at KEK
KEKのBL8Aで高圧下の粉末構造解析の実験をしました(2026年2月)We conducted powder structural analysis experiments under high pressure at BL8A, KEK (February 2026).
SPring8 2025
SPring8のBL10XUで高圧単結晶構造解析の実験をしました(2025年10月)We conducted high-pressure single-crystal structural analysis experiments at BL10XU, SPring-8 (October 2025).
RIKEN unit members
理研ユニットメンバー(2025年4月)RIKEN unit members (April 2025).

CONTACT

The University of Tokyo

東京大学 総合研究機構 / 物理工学専攻Institute of Engineering Innovation / Department of Applied Physics, The University of Tokyo

〒113-8656
東京都文京区弥生2-11-16
工学部9号館 407号室
Engineering Bldg. 9, Room 407
2-11-16 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan

TEL:
藤代: 03-5841-7696 (内線: 27696)
秘書: 03-5841-7695 (内線: 27695)
TEL:
Fujishiro: +81-3-5841-7696 (ext. 27696)
Secretary: +81-3-5841-7695 (ext. 27695)
Email:
fujishiro(at)ap.t.u-tokyo.ac.jp

RIKEN

理化学研究所 創発物性科学研究センター / 開拓研究所
極限量子固体物性 理研ECL研究ユニット
Center for Emergent Matter Science / Cluster for Pioneering Research, RIKEN
RIKEN ECL Research Unit for Extreme Quantum Matter Physics

〒351-0198
埼玉県和光市広沢2-1
フロンティア中央研究棟 209-1号室
Frontier Research Bldg., Room 209-1
2-1 Hirosawa, Wako, Saitama 351-0198, Japan

TEL: 050-3502-4323 (内線: 22637)TEL: +81-50-3502-4323 (ext. 22637)

Email:
yukako.fujishiro(at)riken.jp