軌道自由度がもたらす銅酸化物高温超伝導体の新展開の理論
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20K03847
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
渡部 洋 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 研究員 (50571238)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 銅酸化物高温超伝導体 / 軌道自由度 / 強相関電子系 / 変分モンテカルロ法 / BCS-BECクロスオーバー / ストライプ相 / 物性理論 / 超伝導 / 計算物理 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、銅酸化物高温超伝導体の未解決問題を軌道自由度という観点から統一的に理解し、新展開につなげることである。銅の2つのd軌道と酸素の2つのp軌道を考慮したモデルを解析することで、長年の問題である不足ドープ領域における電荷密度波・ネマティック秩序、過剰ドープ領域における強磁性の可能性と超伝導転移温度の物質依存性を明らかにする。本研究の成果は銅酸化物のみに留まらず、新たな強磁性体やより高い転移温度を持つ超伝導体の創製にもつながると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度は最終年度であり、4年間の研究を振り返りながら総まとめを行った。本研究成果の普及のため、雑誌「固体物理」に解説記事を執筆した。銅酸化物高温超伝導体の長年の研究成果と課題をレビューし、本研究で明らかにしてきた軌道自由度の重要性を丁寧に解説した。
また、銅酸化物高温超伝導体とκ-ET系有機超伝導体の超伝導メカニズムを解析・比較し、強相関電子系におけるBCS-BECクロスオーバーの可能性を議論した。銅酸化物高温超伝導体は母物質の反強磁性絶縁体にホールドープすることで超伝導を発現するが、低ドープ領域での振舞いは高ドープ領域での振舞いと明らかに異なっており、ここでBCS-BECクロスオーバーが起きているのではないかという議論がある。これを受けて本研究では、まず関連物質であるκ-ET系有機超伝導体の解析を行い、相互作用の変化によってBCS-BECクロスオーバーの兆候（超伝導相関関数のドーム型の振舞い・化学ポテンシャルの大きな変化）が見られることを示した。次に銅酸化物高温超伝導体の低ドープ領域でも類似の振舞いが見られることを示し、両者でBCS-BECクロスオーバーが起こり得ることを示した。これらの成果は強相関電子系におけるBCS-BECクロスオーバーの研究の進展に大きく貢献すると期待される。以上の成果を強相関電子系の国際会議SCES2023でポスター発表し、Best Poster Awardを受賞した。
4年間の研究を通じて銅酸化物高温超伝導体における軌道自由度の重要性を明らかにし、更なる理解を深めると共に有機超伝導体との密接な関係も明らかにすることができた。計算手法として用いた変分モンテカルロ法の開発・改良も進み、より複雑で大規模な計算が可能になった。
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Report
(4 results)
Research Products
(24 results)
