Development of theories for strongly correlated materials design
| Project/Area Number |
21H01041
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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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 | Okayama University |
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Principal Investigator |
大槻 純也 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60513877)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉見 一慶 東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (10586910)
野村 悠祐 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (20793756)
品岡 寛 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (40773023)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 強相関電子系 / 多極子秩序 / 磁性 / 第一原理計算 / 動的平均場法 / 超伝導 / データ科学 |
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| Outline of Research at the Start |
未知なる機能物性の開拓とそれを実現する物質開発は、物性物理学における重要な研究テーマである。特に近年では、データ科学や機械学習を応用して、コンピュータ上で物質探索を行う方法が著しく発展している。しかしながら、その応用において重要な役割を果たす第一原理計算は強相関化合物の記述には不十分である。そのため、これらデータ科学的アプローチの応用は、「非」強相関化合物に限られている。本研究は、磁性や超伝導などの機能物性を第一原理的に記述する実用的な理論を構築し、強相関化合物の物質設計に向けた基礎を作ることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、動的平均場法を用いた強相関化合物の第一原理計算法（DFT+DMFT法）の発展とその応用に取り組む。全研究期間を通した研究計画は、DFT+DMFT法に関連した理論構築とその適用範囲を検証する“基礎”と適用限界の範囲で強相関化合物の物質設計に応用する“応用”に分かれる。そのうち、本年度は応用に取り組み、以下の成果を得た。
1. クラスター多極子の感受率：単位胞に磁性原子が2つ以上存在する場合には、それらをひとまとめにしたクラスター多極子によって秩序状態を記述するのが便利である。第一原理計算に基づきクラスター多極子の秩序状態を調べるために、DFT+DMFT法で複数の原子が絡んだスピン・軌道感受率の定式化を行った。得られたスピン・軌道感受率をクラスター多極子の完全基底で表現することにより、クラスター多極子感受率が計算できるようになった。
2. CeCoSiにおけるクラスター多極子感受率：クラスター多極子感受率の応用として、CeCoSiに注目した。この化合物は非共型な空間群に属し、単位胞に2つのCe原子を持つ。これまでの実験研究から反強的な四極子秩序の可能性が示唆されている。この化合物に1の方法を応用し、クラスター多極子感受率を計算した。その結果、低温で見られている反強磁性秩序に対応した揺らぎが大きいことが分かった。四極子の可能性については、結晶場パラメータやf電子の遍歴性も考慮に入れたさらなる検討が必要である。
3. アルカリ超酸素における軌道秩序：アルカリ超酸素CsO2は酸素分子のπ軌道を占有する電子がスピンと軌道の自由度を持つ強相関電子系である。実験において短距離相関の強い磁気的振る舞いが観測されているが、その原因は未解決であった。本研究では軌道秩序と幾何学的フラストレーションが短距離相関の要因であることを提案した。
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| Research Progress Status |
令和5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5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
(105 results)
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[Journal Article] A microscopic Kondo lattice model for the heavy fermion antiferromagnet CeIn32024
Author(s)
W. Simeth, Z. Wang, E. A. Ghioldi, D. M. Fobes, A. Podlesnyak, N. H. Sung, E. D. Bauer, J. Lass, J. Vonka, D. G. Mazzone, C. Niedermayer, Y. Nomura, R. Arita, C. D. Batista, F. Ronning, and M. Janoschek
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 14
Issue: 1
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Helical magnetic state in the vicinity of the pressure-induced superconducting phase in MnP2023
Author(s)
S. E. Dissanayake, M. Matsuda, K. Yoshimi, S. Kasamatsu, F. Ye, S. Chi, W. Steinhardt, G. Fabbris, S. Haravifard, J. Cheng, J. Yan, J. Gouchi, and Y. Uwatoko
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Journal Title
Physical Review Research
Volume: 5
Issue: 4
Pages: 43026-43026
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] sparse-ir: Optimal compression and sparse sampling of many-body propagators2023
Author(s)
Wallerberger Markus、Badr Samuel、Hoshino Shintaro、Huber Sebastian、Kakizawa Fumiya、Koretsune Takashi、Nagai Yuki、Nogaki Kosuke、Nomoto Takuya、Mori Hitoshi、Otsuki Junya、Ozaki Soshun、Plaikner Thomas、Sakurai Rihito、Vogel Constanze、Witt Niklas、Yoshimi Kazuyoshi、Shinaoka Hiroshi
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Journal Title
SoftwareX
Volume: 21
Pages: 101266-101266
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] ハーフメタル候補物質CoS2における巨大スピン依存電子相関2022
Author(s)
藤原弘和, 寺嶋健成, 大槻純也, 竹森那由多, H. O. Jeschke, 脇田高徳, 矢野佑幸, 細田渉, 片岡範行, 照屋淳志, 垣花将司, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 黒田健太, 辛埴, 堀場弘司, 組頭広志, 村岡祐治, 横谷尚睦
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会（オンライン開催）
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