| Project/Area Number |
22K14003
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 |
田財 里奈 京都大学, 基礎物理学研究所, 助教 (10880023)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | カゴメ超伝導 / 後方散乱 / 電荷ループ秩序 / ウムクラップ散乱 / van hove singularity / 時間反転対称性の破れ / 電子多体散乱 / カゴメ格子超伝導 / くりこみ群 / スピン軌道相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
強相関電子系は、豊かな量子相転移の舞台である。近年、物質開発や実験技術が向上し、ようやく種々の結果が報告され始めた。特に多電子が起こす新たな現象として、飛び移り積分の増減である「ボンド秩序」や、古典的には実現しない永久自発電流を伴う「電荷ループ秩序」などの非局所相転移が、カゴメ金属や梯子系銅酸化物、Ir酸化物などで相次いで報告され、研究の新潮流が勃興した。その存在は実験で実証されたが「なぜ非局所秩序が熱力学的に安定に存在するのか？」という本質的問いは未解明である。解明に向け、新規多体理論の登場が望まれる。本研究では独自の新規多体理論を構築し非局所相の統一的機構を見出す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年のカゴメ超伝導体AV3Sb5の発見を契機に、遍歴フラストレーション電子系の研究への道が開かれた。本物質では、電子が結晶の対称性を自発的に破って非一様な分布を示すボンド秩序や、自発的な時間反転対称性の破れの秩序である電荷ループ秩序など、様々な量子相転移相が提案されているが、相図の微視的機構は未解明問題である。
研究代表者は、3つのサブラティスの自由度に由来した３つのvan hove singularity(vHS)に着目して、電子系の多体効果を考慮して、カゴメ超伝導体の相図の解析をおこなった。特に、低次元系での電子散乱の分類理論であるg-ologyを基に、vHS間の散乱チャンネルを分類し、ボンド秩序や電荷ループ秩序が、多体効果による有効ウムクラップ散乱や後方散乱の増大であるというミクロな発現機構を見出した。2023年度には、ナノスケールの電荷ループ秩序の理論の研究をおこなった。
また、本年度に京大グループの磁気トルクの実験により、130Kという高温で磁気秩序を伴わない時間反転対称性の破れが観測されたが、この理論的な機構は未解明問題であった。そこで研究代表者らは、実験グループと協力して、この時間反転対称性の破れの起源の解析をおこなった。その結果、高温での１方向性(1Q)電荷ループ秩序の発生と、面内磁場が誘起する電荷ループ秩序の一次相転移の機構を提唱した。また、小さな磁場によって電荷ループ秩序が強く増強されるという理論解析の結果を見出し、今後の実験の足掛かりとなることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、相図の微視的機構の構築を行う予定であったが、更に一歩進んで、電荷ループ秩序がもたらす輸送現象の研究までおこなった。これまでに、電場の２次に比例した電圧V(2ω)が面直磁場の向きによって符号を変えるという結果が、実験によって観測されているが、その微視的導出は不十分であった。代表者らは、電荷ループ秩序の秩序変数を考慮した非相反電気伝導度の解析を行うことで、面直磁場によって符号反転するV(2ω)の解析的な導出まで行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
最近、低温における非常に大きな熱ホール伝導度が観測され、カゴメ超伝導体の特異な時間反転対称性の破れの状態やとの関係の解明が望まれている。よって今後の研究方針としては、今年度とりかかった非相反伝導度の解明と共に、熱ホール伝導度の解析も行って、その研究成果を発表する方針である。
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