特殊な低次元構造を持つ遷移金属化合物の多体電子状態の理論

• Project/Area Number: 13J02767
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 鳥山 達矢 千葉大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2013 – 2014
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 物性理論 / 強相関電子系 / 遷移金属化合物 / 第一原理計算

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ホランダイト型構造やカルシウムフェライト型構造といった複雑で、かつその内部構造に特殊な低次元構造を持つ遷移金属化合物の電子状態を明らかにするとともに、その異常物性の起源を解明していくことを目的としている。今年度は以下に示す物質を対象とし、研究を行った。
バナジウム酸化物V_6O_<13>が示す電荷・軌道秩序を伴う金属絶縁体転移
ワズレー相に属するバナジウム酸化物V_6O_<13>が示す金属絶縁体転移に関する理論的な研究を行った。高温での結晶構造と、金属絶縁体転移後の低温での結晶構造に対して第一原理バンド計算を行い、金属絶縁体転移の前後で電荷と軌道の整列が生じていること、そして整列後の電荷・軌道の空間的な配置を明らかにした。また、高温構造に対するバンド計算の結果から得られた低エネルギー有効模型を解析することで、この系が持つ1重トレリス構造内にバンド・ヤーン=テラー不安定性が隠れており、この不安定性により金属絶縁体転移が引き起こされうることを示した。
カルシウムフェライト型クロミウム酸化物NaCr_2O_4に生じる軌道3量体
カルシウムフェライト型の構造を持つ混合原子価クロミウム酸化物NaCr_2O_4の磁性と伝導性に関する研究を行った。この系に対してバンド計算を行い、この系の基本的な電子構造はCrO_6八面体がつくる完全にスピン分極した強磁性のルチル2本鎖からなっていること、NaCr_2O_4の基底状態は反強磁性を示し、その反強磁性は強磁性のルチル2本鎖がスピンの向きを反対にして交互に並ぶことによって生じていることを明らかにした。また、ルチル2本鎖内で3個の、それぞれ異なる軌道を持つクロミウムイオンが、格子歪みを伴うことなく3量体を形成することにより絶縁体となっていることを示した。

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Charge and orbital orderings associated with metal-insulator transition in V_6O_<13> (2014)
  • Author(s): T. Toriyama, et al.
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 90 Issue: 8
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.085131
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic structure of calcium-ferrite-type Cr oxide NaCr_2O_4 (2014)
  • Author(s): T. Toriyama, et al.
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 3
  • DOI: 10.7566/jpscp.3.017003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molybdenum Hollandite K_2Mo_8O_<16> as a Superatomic Crystal (2014)
  • Author(s): M. Watanabe, et al.
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 3
  • DOI: 10.7566/jpscp.3.014002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Excitonic Bose-Einstein condensation in Ta2NiSe5 above room temperature (2014)
  • Author(s): K. Seki, Y. Wakisaka, T. Kaneko, T. Toriyama, T. Konishi, T. Sudayama, N. L. Saini, M. Arita, H. Namatame, M. Taniguchi, N. Katayama, M. Nohara, H. Takagi, T. Mizokawa, and Y. Ohta
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 90 Issue: 15 Pages: 155116-155116
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.155116
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Switching of Conducting Planes by Partial Dimer Forrnation in lrTe_2 (2014)
  • Author(s): T. Toriyama M. Kobori, T. Konishi, Y. Ohta, K. Sugimoto, J. Kim, A. Fujiwara, S. Pyon, K. Kudo, M. Nohara
  • Journal Title: Journal ofthe Physical Society of Japan Volume: 83 Issue: 3 Pages: 33701-33701
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.033701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Important Roles of Te 5p and lr 5d Spin-Orbit lnteractions on the Multi-bandElectronic Structure ofTriangular Lattice Superconductor Ir_<1-x>Pt_xTe_2 (2014)
  • Author(s): D. Ootsuki, T. Toriyama M. Kobayashi, S. Pyon, K. Kudo, M. Nohara T. Sugimoto, T. Yoshida, M. Horio, A. Fujimori, M. Arita, H. Anzai, H, Namatame, M. Taniguchi, N. L. saini, T. Konishi, Y. Ohta, and T. Mizokawa
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 83 Issue: 3 Pages: 33704-33704
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.033704
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superatomic crysta1 emerging in transition-metal oxides : Molybdenum hollandite K_2Mo_80_<16> (2013)
  • Author(s): T. Toriyama, M. Watanabe, T. Konishi, Y. Ohta
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 88 Issue: 23
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.235116
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ta_2NiSe_5の高圧下電子状態 (2015)
  • Author(s): 金子竜也, 他
  • Organizer: 日本物理学会2015年春季大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区西早稲田1-6-1)
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] 層状ペロブスカイトα-Sr_2CrO_4の逐次相転移の起源 (2015)
  • Author(s): 石川貴史, 他
  • Organizer: 日本物理学会2015年春季大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区西早稲田1-6-1)
  • Year and Date: 2015-03-02 – 2015-03-21
• [Presentation] 位置分解光電子分光によるIrTe_2の電子状態 (2014)
  • Author(s): 大槻太毅, 他
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学春日井キャンパス(愛知県春日井市松本町1200番地)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] バナジウム酸化物V_6O_<13>における電荷・軌道秩序を伴う金属絶縁体転移の理論 (2014)
  • Author(s): 鳥山達矢, 他
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学春日井キャンパス(愛知県春日井市松本町1200番地)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Hidden band Jahn-Teller instability in the single trellis layer of V_6O_<13> (2014)
  • Author(s): T. Toriyama, et al.
  • Organizer: SCES2014 (International Conference on Strongly Correlated Electron Systems)
  • Place of Presentation: France, Grenoble, University Campus in Saint Martin d'Hères
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [Presentation] Ir1-xPtxTe2の角度分解光電子分光II (2014)
  • Author(s): 大槻太毅、N. L. Saini、溝川貴司、大田由一、辛埴、岡崎浩三、藤森淳、鳥山達矢、小西健久、太田幸則、下舜生、工藤一貴、野原実
  • Organizer: 日本物理学会2014年年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] Ir1-xPtxTe2の角度分解光電子分光 (2014)
  • Author(s): 大槻太毅、野田智博、杉本拓也、溝川貴司、N. L. Saini、堀尾眞史、鈴木博人、吉田鉄平、藤森淳、安斎太陽、有田将司、生天目博文、谷口雅樹、小林正起、堀場弘司、組頭広志、小野寛太、鳥山達矢、小西健久、太田幸則、下舜生、工藤一貴、野原実
  • Organizer: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島国際会議場(広島県広島市)
  • Year and Date: 2014-01-13
• [Presentation] IrTe_2の低温構造とその電子状態 (2013)
  • Author(s): 鳥山達矢, 小堀正雄, 小西健久, 太田幸則, 下舜生, 工藤一貴, 野原実, 杉本邦久, 金廷恩, 藤原明比古
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学(徳島県徳島市)
  • Year and Date: 2013-09-27
• [Presentation] AuTe_2におけるTeダイマー切断による電子構造の変化 (2013)
  • Author(s): 下井果、鳥山達矢、小西健久、太田幸則
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学(徳島県徳島市)
  • Year and Date: 2013-09-26
• [Presentation] Electronic structure of calcium-ferrite―type Cr oxide NaCr_20_4 (2013)
  • Author(s): T. Toriyama, T. Konishi, Y. Ohta.
  • Organizer: Intemational Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013)
  • Place of Presentation: University of Tokyo(東京都文京区)
  • Year and Date: 2013-08-07
• [Presentation] Single-panicle excitation spectrum of excitonic insulator Ta_2NiS_<e5> (2013)
  • Author(s): K. Seki, T. Kaneko, T. Toriyama, T. Konishi, Y. Ohta, Y. Wakisaka, T. Mizokawa, T, Sudayama, K. Takubo, N. Saini, M, Arita, H. Namatame, M, Taniguchi, N. Katayama M. Nohara, H. Takagi
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron System (SCES2013)
  • Place of Presentation: University ofTokyo(東京都文京区)
  • Year and Date: 2013-08-07