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近藤系が示す部分無秩序に伴う新奇な磁気・電荷秩序形成と磁気伝導現象の理論的研究

Research Project

Project/Area Number 12J09153
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

速水 賢  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords遍歴電子系 / 部分無秩序 / 非共面的な磁気秩序 / 幾何学的フラストレーション / スピン軌道相互作用 / トロイダル秩序 / 磁気伝導現象 / 電荷秩序 / 幾何的フラストレーション / 反対称スピン軌道相互作用
Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、幾何学的フラストレーションの下で発現する新奇物性のひとつとして、部分無秩序状態と呼ばれる磁気秩序状態を研究してきた。本年度においては、幾何学的にフラストレートした格子構造をもつ三角格子とフラストレートしていない正方格子や立方格子の結果を詳細に比較することにより、格子構造の違いが部分無秩序をはじめとする電子系の秩序状態にどのような影響をもたらすか、また実験で部分無秩序物質と報告されているUNi4Bのスピン構造を実現するための微視的な模型はどのようなものであるか、を理解・解明することを目指した。
まず前者に対しては、幾何学的にフラストレートしていない正方格子や立方格子上の近藤格子模型を考え、ハートリー・フォック近似、モンテカルロ計算、クラスター動的平均場近似という3つの相補的な手法を用いることにより、量子揺らぎの効果を調べた。その結果、部分無秩序状態で見られた電荷秩序状態と正方格子や立方格子上のクォーターフィリングにおいて報告されていた電荷秩序状態との類似点や相違点を明らかにした。また、どちらの相においても、遍歴電子と局在スピン間に働く交換相互作用が、相の安定性に重要な影響を及ぼすことを明らかにした。正方格子や立方格子上の電荷秩序状態においては、磁気秩序の存在は必ずしも必要ではないが、一方で三角格子上の部分無秩序状態で見られる電荷秩序は系が磁気的なフラストレーションを解消することによって生じることから、磁気秩序が本質的に重要な役割を果たしていることを明らかにした。
後者に対しては、部分無秩序物質であるUNi4Bを対象として、この物質で観測されている渦状の磁気構造を再現する微視的な模型を構築することに成功した。さらに、UNi4Bにおいては、新奇な内因性ホール効果が生じる可能性があることを指摘した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (38 results)

All 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (28 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Topological semimetal-to-insulator phase transition between noncollinear and noncoplanar multiple-Q states on a square-to-triangular lattice2015

    • Author(s)
      S. Hayami and Y. Motome
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 91 Issue: 7

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.075104

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Quantum spin Hall effect in a two-orbital model on a honeycomb lattice2015

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 592

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Toroidal order in a partially disordered state on a layered triangular lattice: implication to UNi4B2015

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 592

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Toroidal order in metals without local inversion symmetry2014

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, Y. Motome
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 90 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.024432

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Multiple-Q instability by (d-2) dimensional connections of Fermi surfaces2014

    • Author(s)
      S. Hayami and Y. Motome
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 90 Issue: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.060402

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spontaneous parity breaking in spin-orbital coupled systems2014

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 90 Issue: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.081115

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Three-dimensional Dirac electrons on a cubic lattice with noncoplanar multiple-Q order2014

    • Author(s)
      S. Hayami, T. Misawa, Y. Yamaji, and Y. Motome
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Issue: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.085124

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Partial Disorder and Metal-Insulator Transition in the Periodic Anderson Model on a Triangular Lattice2012

    • Author(s)
      S. Hayami, M. Udagawa, Y. Motome
    • Journal Title

      Journal of Physical Society of Japan

      Volume: 81 Issue: 10 Pages: 103707-103707

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.103707

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 遍歴電子系における特異な磁性と電子状態 -多重Q秩序、ディラック電子、磁気的なトポロジカル絶縁体-2014

    • Author(s)
      速水 賢
    • Organizer
      日本物理学会北海道支部講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学 (北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-10-28
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Toroidal order in metals without local inversion symmetry2014

    • Author(s)
      S. Hayami
    • Organizer
      Trends in Theory of Correlated Materials
    • Place of Presentation
      青山学院大学 (東京都渋谷区)
    • Year and Date
      2014-10-05 – 2014-10-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 遍歴電子系における非共線・非共面磁気秩序の新しい安定化機構2014

    • Author(s)
      速水 賢, 求 幸年
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学 (愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] スピン軌道結合系における自発的な空間反転対称性の破れ2014

    • Author(s)
      速水 賢, 楠瀬 博明, 求 幸年
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学 (愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 局所的なパリティ混成をもつ拡張近藤格子模型における磁気秩序2014

    • Author(s)
      速水 賢, 楠瀬 博明, 求 幸年
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学 (愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Multipole ordering by local parity mixing2014

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Organizer
      The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • Place of Presentation
      Grenoble (France)
    • Year and Date
      2014-07-07 – 2014-07-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Spontaneous toroidal order in metals2014

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Organizer
      The New Generation in Strongly Correlated Electron Systems 2014
    • Place of Presentation
      Nice (France)
    • Year and Date
      2014-06-16 – 2014-06-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 3D Dirac electrons on a cubic lattice with noncoplanar multiple-Q order2014

    • Author(s)
      S. Hayami, T. Misawa, Y. Yamaji, Y. Motome
    • Organizer
      The OIST International Workshop on Novel Quantum Materials and Phases
    • Place of Presentation
      Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (沖縄県国頭郡)
    • Year and Date
      2014-05-14 – 2014-05-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Spontaneous toroidal order in metals2014

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Organizer
      The OIST International Workshop on Novel Quantum Materials and Phases
    • Place of Presentation
      Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (沖縄県国頭郡)
    • Year and Date
      2014-05-14 – 2014-05-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属中のトロイダル秩序 : バンドシフト、磁気伝導、電気磁気効果2014

    • Author(s)
      速水 賢, 楠瀬 博明, 求 幸年
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学、神奈川県
    • Year and Date
      2014-03-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Spontaneous toroidal order in metals2014

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Organizer
      The 6th Indo-Japan Seminar : Physics and Design of Multi-Functional Correlated Materials
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Year and Date
      2014-03-24
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Toroidal ordering in metals : band shift, magnetotransport, and magneto electric effect2014

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Organizer
      APS March Meeting 2014
    • Place of Presentation
      デンバー、コロラド州、アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2014-03-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Toroidal order in Metals on Hexagonal Lattices2014

    • Author(s)
      S. Hayami, H. Kusunose, and Y. Motome
    • Organizer
      FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Year and Date
      2014-01-29
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploring topological insulators under a triple-Q magnetic order2014

    • Author(s)
      S. Hayami, T. Misawa, Y. Yamaji, and Y. Motome
    • Organizer
      RIKEN-APW joint workshop "Highlights in condensed matter physics"
    • Place of Presentation
      理化学研究所、埼玉県
    • Year and Date
      2014-01-24
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 3重Q磁気秩序の下でのトポロジカル絶縁体の可能性2013

    • Author(s)
      速水 賢, 三澤 貴宏, 山地 洋平, 求 幸年
    • Organizer
      第7回 物性科学領域横断研究会
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Year and Date
      2013-12-02
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属中のトロイダル秩序 : バンドシフト、磁気伝導、電気磁気効果2013

    • Author(s)
      速水 賢, 楠瀬 博明, 求 幸年
    • Organizer
      第7回 物性科学領域横断研究会
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Year and Date
      2013-12-02
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 3D Dirac Electrons and Peculiar Surface States on a Cubic Lattice2013

    • Author(s)
      S. Hayami, Misawa, Y. Yamaji, and Y. Motome
    • Organizer
      International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
    • Place of Presentation
      宜野湾市、沖縄県
    • Year and Date
      2013-10-24
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 立方格子古典近藤格子模型で発現する多重Q磁気秩序のモンテカルロ法による解析2013

    • Author(s)
      速水 賢, 三澤 貴宏, 山地 洋平, 求 幸年
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学、徳島県
    • Year and Date
      2013-09-27
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Three-dimensional Dirac Electrons with Noncoplanar Multiple-Q Order in a Kondo Lattice Model2013

    • Author(s)
      S. Hayami, T. Misawa, Y. Yamaji , and Y. Motome
    • Organizer
      The International Conference on SCES 2013
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Year and Date
      2013-08-08
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 立方格子における3次元ディラック電子を伴う非共面的な多重Q磁気秩序2013

    • Author(s)
      速水賢, 三澤貴宏, 山路洋平, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学、 広島県
    • Year and Date
      2013-03-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 3D Dirac Electrons on a Cubic Lattice with Noncoplanar Multiple-Q Order.2013

    • Author(s)
      S. Hayarai, T. Misawa, Y. Yamaji, Y Motome
    • Organizer
      APS March Meeting 2013
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, America
    • Year and Date
      2013-03-19
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Three-dimensional Dirac Electrons with Noncoplanar Multiple-Q Order in a Cubic Lattice System2013

    • Author(s)
      S. Hayami, T. Misawa, Y. Yamaji, Y. Motome
    • Organizer
      QS2C Theory Forum: International Symposium on "Strongly Correlated Quantum Science"
    • Place of Presentation
      東京大学伊藤国際学術研究センター、 東京都
    • Year and Date
      2013-01-27
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 立方格子系における多重Q秩序と電荷秩序2013

    • Author(s)
      速水賢, 三澤貴宏, 山路洋平, 求幸年
    • Organizer
      新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」第4回研究会
    • Place of Presentation
      東京工業大学、 東京都
    • Year and Date
      2013-01-13
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 立方格子上周期的アンダーソンモデルにおける電荷秩序とディラック電子を伴う多重Q磁気秩序2012

    • Author(s)
      速水賢, 三澤貴宏, 山路洋平, 求幸年
    • Organizer
      第6回物性科学領域横断研究会
    • Place of Presentation
      東京大学武田先端知ビル 東京都
    • Year and Date
      2012-11-27
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 立方格子上周期的アンダーソンモデルにおける電荷秩序とディラック電子を伴う多重Q磁気秩序2012

    • Author(s)
      速水賢, 三澤貴宏, 山路洋平, 求幸年
    • Organizer
      基研研究会「量子スピン系の物理」
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所 京都府
    • Year and Date
      2012-11-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 周期的アンダーソンモデルにおける多重Q磁気秩序と電荷秩序2012

    • Author(s)
      速水賢, 三澤貴宏, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学、 神奈川県
    • Year and Date
      2012-09-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 三角格子周期的アンダーソン模型において磁場やスピン異方性に誘起される部分無秩序状態2012

    • Author(s)
      速水賢, 宇田川将文, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学、 神奈川県
    • Year and Date
      2012-09-20
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Partial Disorder and Metal-Insulator Transition in the Periodic Anderson Model on a Triangular Lattice2012

    • Author(s)
      S. Hayami, M. Udagawa, Y. Motome
    • Organizer
      The Fourth International Workshop on the Dual Nature of f-Electrons
    • Place of Presentation
      じばさんセンター、 兵庫県
    • Year and Date
      2012-07-04
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      2012 Annual Research Report
  • [Book] 固体物理2015

    • Author(s)
      速水 賢, 楠瀬 博明, 求 幸年
    • Publisher
      アグネ技術センター
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.motome-lab.t.u-tokyo.ac.jp/

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      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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