| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
19H05825
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
求 幸年 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40323274)
遠山 貴巳 東京理科大学, 先進工学部物理工学科, 教授 (70237056)
SHANNON Nic 沖縄科学技術大学院大学, 量子理論ユニット, 教授 (70751585)
有田 亮太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (80332592)
池田 浩章 立命館大学, 理工学部, 教授 (90311737)
佐藤 正寛 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (90425570)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥163,020,000 (Direct Cost: ¥125,400,000、Indirect Cost: ¥37,620,000)
Fiscal Year 2023: ¥29,380,000 (Direct Cost: ¥22,600,000、Indirect Cost: ¥6,780,000)
Fiscal Year 2022: ¥41,080,000 (Direct Cost: ¥31,600,000、Indirect Cost: ¥9,480,000)
Fiscal Year 2021: ¥42,900,000 (Direct Cost: ¥33,000,000、Indirect Cost: ¥9,900,000)
Fiscal Year 2020: ¥35,620,000 (Direct Cost: ¥27,400,000、Indirect Cost: ¥8,220,000)
Fiscal Year 2019: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
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| Keywords | 量子液晶 / 電荷液晶 / スピン液晶 / 電子対液晶 / 物性理論 / 電子液晶 / 理論 / 電荷液晶秩序 / スピン液晶秩序 / 電子対液晶秩序 / 量子液晶秩序 / 大規模数値計算 / 場の理論 / 第一原理計算 / 非平衡現象 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、ナノからメゾスケールの自己組織化を伴う量子液晶状態が、様々な電子系で相次いで発見された。例えば鉄系および銅酸化物超伝導体では電荷液晶が、量子スピン系ではスピン液晶が実現する。そこで本研究では、各分野で独立に発展してきた理論手法を糾合して、多彩な量子液晶の根底にある普遍的な原理を解明する。量子液晶状態におけるマヨラナ粒子などの新種の素励起（固体中の新素粒子）や、エキゾティック超伝導など液晶揺らぎによる創発現象を研究する。また量子液晶に対する制御理論や非平衡現象の理論を発展させる。同時に第一原理的手法を駆使して、量子液晶状態を実現する物質設計の理論を構築する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Strongly correlated electron systems host various exotic quantum phase transition phenomena. Recently, "quantum liquid crystals" with nano to mesoscale self-organization have been discovered in both metallic and localized spin systems. In this research project, we conducted a comprehensive theoretical study to understand the fundamental nature of quantum liquid crystals. Several important and universal principles behind various quantum liquid crystals have been discovered in this project. The members performed fruitful collaboration and discovered many new types of quantum liquid crystals that were unknown at the time of the start of the research. Furthermore, we have verified and predicted quantum liquid crystals through collaboration with experimentalists from other groups. We have contributed to developing the science of quantum liquid crystals from the theoretical side.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
量子液晶という物性物理における新発見に対して、物性物理の各分野で独立に発展してきた異分野の理論手法を糾合することで、その根底にある普遍的な原理を世界に先駆けて解明した。液晶秩序の持つ敏感な外場応答に注目して、新しいデバイスの原理となる制御理論を提案した。キタエフ量子スピン液体に現れるマヨラナ粒子のような新種の素励起（固体中の新素粒子）や、非従来型超伝導などの液晶揺らぎによる創発現象を明らかにした。さらに第一原理的手法を駆使して、金属から絶縁体に至る物質群で量子液晶状態を実現する物質設計の理論に取り組み、重要な成果を得た。
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