流体力学的手法を用いた強相関系特有の非線形-非平衡現象の解明
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20J22612
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
兎子尾 理貴 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 電子流体力学 / 非線形ホール効果 / プラズモニクス / テラヘルツ波検出器 / 空間反転対称性の破れ / プラズモン共鳴 / ベリー曲率 / リザバー計算機 / 流体力学 / 異常輸送現象 / 非相反性 / プラズモン / 異常Hall系 / 強相関電子系 / 結晶対称性 / 異常ホール系 |
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| Outline of Research at the Start |
近年の結晶成長技術の発展により、「流体力学領域」と呼ばれる、電子系の新たな非平衡領域が開拓され注目を集めている。本研究では、このような特殊な非平衡領域に焦点をあてることで、従来的な物質には現れない、特殊な強相関非平衡現象の可能性を模索する。特に、結晶中特有の対称性・幾何学的性質・自由度に注目することで、結晶中の電子流体力学理論を構築し、様々な異常輸送現象・非線形/非局所光学応答を明らかにする。また、線形安定性解析等の手法を駆使することで、強光電場下などにおける強相関電子系の非摂動的ダイナミクスを解析的に理解することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では、これまでに定式化した電子流体力学のフレームワークを活用することによって、量子幾何学的な輸送応答と表面プラズモンとの相関効果について詳しい解析を行った。より具体的には、プラズモン共鳴と周期プラズモニック構造に伴う近接場効果によって、量子非線形ホール効果が非常に広い周波数領域に渡って劇的に増強されることを理論的に明らかにした。この量子非線形ホール効果と呼ばれる現象は近年、次世代テラヘルツ波検出器やエネルギーハーベスティングなどへの産業応用が期待されており、本成果はこれらのアプリケーション開発に向けた重要な一歩となりうる。さらに、我々はより一般的な状況下において、Berry曲率双極子由来の光電流と光吸収エネルギーとの間に、ある種の普遍的な関係式が成り立つことを明らかにした。これにより、どのようなデバイス構造において非線形ホール電流が増強されるかが明らかになり、量子非線形ホール効果に基づく光電デバイスに対する明確な設計指針を与えることが可能となった。以上の成果は国際論文誌Physical Review B (Letter) にて出版済みである。今後は量子非線形ホール効果を応用した次世代テラヘルツ波検出器の開発に向けて、より現実的なプラズモニックアンテナ構造の理論提案に取り組んでいきたい。
また、昨年度から取り組んでいる「リザバー計算機」に関する研究では、新たにフィードバック型リカレントニューラルネットワークを用いた時系列予測に関する追加計算を行った。これらの成果は国際論文誌Physical Review E にて出版済みである。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
