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周期駆動された強相関系の非平衡ダイナミクスに関する理論研究

Research Project

Project/Area Number 22KJ0595
Project/Area Number (Other) 21J20856 (2021-2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022)
Section国内
Review Section Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

北山 圭亮  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords光誘起現象 / 有機導体 / フロケ理論 / 光誘起相転移 / トポロジカル相転移
Outline of Research at the Start

近年フロケ理論を用いた光誘起相転移の理論研究が多くなされているが、それらはレーザーを照射し続けた非平衡準定常状態を対象とした研究が主である。しかし試料が加熱するなどの問題を回避するために実験ではパルス型の光を用いた研究が多い。そこで、本研究ではパルス型の光を照射した強相関系の光誘起トポロジカル相転移に関わる物理量のダイナミクスを計算して、相互作用や散逸がダイナミクスに与える影響を考察する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では光照射した強相関係の光誘起現象を理論的に予言することを目的としている。我々は強相関係の中でも有機導体に焦点を当てて、光を照射したときに流れる電流に関する理論研究を行なった。まず、直線偏光照射下の有機導体のバルク光起電力の理論研究を行っ た。摂動論を用いた解析により、有機導体のシフト電流と光の振動数の関係を明らかにし、本物質では多バンド効果により振動数の増大に伴うシフト電流の符号変化が起こることを明らかにした。さらに、光電場の高次の項の影響を明らかにするためにフロケ理論を用いた解析を行い、実験で実現可能な強度のレーザーであっても高次の項が光起電力に大きな影響を与えることを明らかにした。本研究内容は論文として纏め、現在投稿中である。また、国内外問わず数多くの会議で発表を行なった。
これらに加えて、円偏光照射したときの円偏光がルバニック効果に関する研究も行なった。円偏光ガルバニック効果とは、物質に右または左周りの円偏光を照射すると、その回転方向に依存した電流が生じる現象であり、外部電場を必要としない光電流発生法として注目を集めている。我々は有機導体に円偏光を照射したときの光電流の理論研究を行い、摂動論を用いた解析からこの物質では電荷秩序に起因して振動数が小さいときに大きな光電流が流れることを明らかにした。さらに、光電場の高次の項の影響を明らかにするためにフロケ理論を用いた解析を行い、非摂動効果により流れる光電流が強く抑制されることを示した。この内容で現在論文を執筆中である。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Predicted Novel Type of Photoinduced Topological Phase Transition Accompanied by Collision and Collapse of Dirac-cone Pair in Organic Salt <i>α</i>-(BEDT-TTF)<sub>2</sub>I<sub>3</sub>2022

    • Author(s)
      Kitayama Keisuke、Ogata Masao、Mochizuki Masahito、Tanaka Yasuhiro
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 91 Issue: 10 Pages: 104704-104704

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.104704

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Predicted photoinduced pair annihilation of emergent magnetic charges in the organic salt α-(BEDT-TTF)2I3 irradiated by linearly polarized light2021

    • Author(s)
      K. Kitayama, M. Mochizuki, Y. Tanaka, and M. Ogata
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 104 Issue: 7 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.075127

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Floquet theory of photoinduced topological phase transitions in the organic salt α-(BEDT-TTF)2I3 irradiated with elliptically polarized light2021

    • Author(s)
      K. Kitayama, Y. Tanaka, M. Ogata, and M. Mochizuki
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 90 Issue: 10 Pages: 1-12

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.104705

    • NAID

      40022710303

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Nonlinear optical responses in α-type organic salt2024

    • Author(s)
      Keisuke Kitayama and Masao Ogata
    • Organizer
      International Symposium on Quantum Electronics 2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nonlinear optical responses in α-type organic salt2024

    • Author(s)
      Keisuke Kitayama and Masao Ogata
    • Organizer
      CEMS Symposium on Emergent Quantum Materials 2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Predicted Novel Type of Photoinduced Topological Phase Transition Accompanied by Collision and Collapse of Dirac-cone Pair in Organic Salt α-(BEDT-TTF)2I32024

    • Author(s)
      K. Kitayama, Y. Tanaka, M. Ogata, and M. Mochizuki
    • Organizer
      APS March Meeting 2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 円偏光照射下の有機導体における光電流の理論研究2024

    • Author(s)
      北山圭亮、小形正男
    • Organizer
      日本物理学会(春季大会 online)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機導体における非線形光学応答の理論研究2023

    • Author(s)
      北山圭亮、小形正男
    • Organizer
      電気・熱・光応答研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 有機導体における非線形光学応答の理論研究2023

    • Author(s)
      北山圭亮、小形正男
    • Organizer
      日本物理学会2023年年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機導体における非線形光学応答の理論研究2023

    • Author(s)
      北山圭亮、小形正男
    • Organizer
      有機固体若手の会2023冬の学校
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] α型有機導体における光誘起ハーフバレー金属相の理論研究2023

    • Author(s)
      北山圭亮, 小形正男, 田中康寛, 望月維人
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical studies of photoinduced topological phase transitions in organic salt α-(BEDT-TTF)2I32022

    • Author(s)
      K. Kitayama, M. Ogata, Y. Tanaka, and M. Mochizuki
    • Organizer
      The 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Theoretical studies of photoinduced topological phase transitions in organic salt α-(BEDT-TTF)2I32022

    • Author(s)
      K. Kitayama, M. Ogata, Y. Tanaka, and M. Mochizuki
    • Organizer
      The 14th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Theoretical studies of photoinduced topological phase transitions in organic salt α-(BEDT-TTF)2I32022

    • Author(s)
      K. Kitayama, M. Ogata, Y. Tanaka, and M. Mochizuki
    • Organizer
      2nd International Symposium on Trans-Scale Quantum Science
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] α型有機導体における光誘起トポロジカル相転移の理論研究2022

    • Author(s)
      北山圭亮, 小形正男, 田中康寛, 望月維人
    • Organizer
      有機固体若手の会2022冬の学校
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical studies of photoinduced topological phase transitions in organic salt α-(BEDT-TTF)2I32022

    • Author(s)
      K. Kitayama, M. Ogata, Y. Tanaka, and M. Mochizuki
    • Organizer
      YIPQS long-term and Nishinomiya-Yukawa memorial workshop “Novel Quantum States in Condensed Matter 2022" (NQS2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 有機導体α-(BEDT-TTF)2I3における光誘起トポロジカル相転移の理論研究2022

    • Author(s)
      北山圭亮、望月維人
    • Organizer
      ISSP短期研究会「分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象」
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Predicted photoinduced topological phases in organic salt <i>α</i>-(BEDT-TTF)<sub>2</sub>I<sub>3</sub>2022

    • Author(s)
      K.Kitayama and M. Mochizuki
    • Organizer
      APS march meeting 2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 二周期外場を駆動した3次元トポロジカル絶縁体における光誘起相転移の理論研究2022

    • Author(s)
      北山圭亮、小形正男
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 楕円偏光を照射した有機導体におけるDirac点の対消滅とトポロジカル相転移の理論研究2021

    • Author(s)
      北山圭亮、田中康寛、小形正男、望月維人
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Floquet理論を用いた有機導体における光誘起トポロジカル相転移の理論研究2021

    • Author(s)
      北山圭亮
    • Organizer
      研究室横断若手研究会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機導体<i>α</i>-(BEDT-TTF)<sub>2</sub>I<sub>3</sub>における光誘起トポロジカル相転移の理論研究2021

    • Author(s)
      北山圭亮、田中康寛、小形正男、望月維人
    • Organizer
      分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-05-27   Modified: 2024-12-25  

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