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Development of real-scale simulation methods for nanostructure conductors and creation of new functions

Research Project

Project/Area Number 15K04619
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Nanomaterials engineering
Research InstitutionAkita University

Principal Investigator

Hayashi Masahiko  秋田大学, 教育文化学部, 教授 (60301040)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉岡 英生  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (40252225)
田沼 慶忠  秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (90360213)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsグラフェン / トポロジカル絶縁体 / 電気伝導 / 超伝導 / 高温超伝導体 / ナノ構造 / ナノ超伝導体
Outline of Final Research Achievements

With regard to the electrical conductivity in nano-structured conductors described by tight-binding models, we performed calculations using the recursive Green's function method, and developed large-scale calculation scheme using singular value decomposition. Based on them, we made various theoretical predictions of electrical conduction in strained graphene and topological insulators. In addition, within the t-J model describing high-temperature superconductors and Ginzburg-Landau theory derived from it, we have studied electronic states and diamagnetism in terms of the self-consistent harmonic approximation and other methods. Based on the above findings, novel devices have been proposed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

グラフェンなどのナノ伝導体やナノ超伝導体は次世代エレクトロニクス技術の基礎となる物質系であるが,その物性の理論的な予言のためには高精度な数値計算手法が不可欠である。本研究では,ナノ伝導体の電気伝導に関して,再帰的グリーン関数法やそれを特異値分解という数学的な手法を用いて拡張した方法を用いて,種々の物性の予言を行い,新規デバイス開発に資する結果を得た。また,超伝導体についても,t-Jモデルという高温超伝導体のモデルに関して自己無撞着調和近似を用いるなどの新しい試みを行い物性を議論した。以上の成果に基づいていくつかの新しいデバイス構造を提案したことも重要な成果といえる。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Effects of Interlayer Coupling on the Magnetic Flux of Vortices in Bi-layer Superconductors2019

    • Author(s)
      Masahiko Hayashi
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 88 Issue: 3 Pages: 035002-035002

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.035002

    • NAID

      210000135149

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Model of Competing Orders and Its Application to a Novel Jucntion2019

    • Author(s)
      Masahiko Hayashi
    • Journal Title

      J. Supercond. Nov. Magn.

      Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 3407-3413

    • DOI

      10.1007/s10948-019-5125-1

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tomonaga-Luttinger liquid theory for metallic fullurene polymers2016

    • Author(s)
      Hideo Yoshioka, Hiroyuki Shima, Yusuke Noda, Shota Ono, Kaoru Ohno
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 93 Issue: 16 Pages: 165431-165431

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.165431

    • NAID

      130006244293

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 多層系超伝導体における渦糸状態と磁束分布2019

    • Author(s)
      林正彦
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      日本物理学会 第74回年次大会
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      Masahiko Hayashi
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      林正彦
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      辰己智子, 吉岡英生, 林正彦
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      日本物理学会 2018年秋季大会
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  • [Presentation] 1つの磁性不純物を含む2次元量子スピンホール絶縁体の輸送特性2018

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      辰己智子、吉岡英生、林正彦
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      辰己智子, 吉岡英生, 林正彦
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      日本物理学会 第73回年次大会
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  • [Presentation] 歪み導入グラフェンの電気伝導の理論2017

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      林正彦, 吉岡英生, 友利ひかり, 神田晶申
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      日本物理学会 第72回年次大会
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      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] Haldane模型の輸送特性に対する不純物散乱の効果2017

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      辰己智子, 吉岡英生, 林正彦
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      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] t-Jモデルの超伝導および反強磁性秩序に対するゆらぎの効果2017

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      林正彦
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      日本物理学会 2017年秋季大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Haldane模型の輸送特性に対する不純物散乱の効果II2017

    • Author(s)
      辰己智子, 吉岡英生, 林正彦
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      日本物理学会 2017年秋季大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 異方的超伝導体接合における不純物散乱効果2017

    • Author(s)
      Bo Lu, Pablo Burset, 田沼慶忠, Alexander A. Golubov, 浅野泰寛, 田仲由喜夫
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Transport properties of ribbon consisting of Haldane Model2017

    • Author(s)
      Tomoko Tatsumi, Hideo Yoshioka, and Masahiko Hayashi
    • Organizer
      International Conference on Topological Materials Science 2017 (TopoMat2017)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Charge Ordering of Quarter-Filled One-Dimensional Extended Hubbard Model with π-d Coupling2017

    • Author(s)
      Akane Kayano and Hideo Yoshioka
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      The 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面での時間反転対称性の破れた超伝導状態とスピン軌道相互作用2016

    • Author(s)
      田沼慶忠
    • Organizer
      第 24 回渦糸物理国内会議
    • Place of Presentation
      あきた芸術村 「 温泉ゆぽぽ 」
    • Year and Date
      2016-11-28
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Haldane模型からなる接合系の輸送特性2016

    • Author(s)
      辰己智子, 吉岡英生, 林正彦
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] スピン軌道相互作用を持つt-J模型によるd波超伝導体表面と奇周波数ペア2016

    • Author(s)
      田沼慶忠, 田仲由喜夫, A.A. Golubov
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13
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  • [Presentation] グラフェン・超伝導体接合界面でのアンドレーエフ反射の影響2016

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      能藤高広, 田沼慶忠, 小野田勝
    • Organizer
      日本物理学会 第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] グラフェン型トポロジカル絶縁体・超伝導体接合におけるエッジ状態とトンネル効果II2015

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      田沼慶忠, 小野田勝, 林正彦
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] BN上グラフェンへの局所1軸ひずみ導入法の開発2015

    • Author(s)
      友利ひかり, 平出璃音可 大塚洋一, 林正彦, 吉岡英生, 渡辺賢司, 谷口尚, 神田晶申
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16
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      2015 Research-status Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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