準周期構造を持つ重い電子系における価数転移

• Project Area: J-Physics: Physics of conductive multipole systems
• Project/Area Number: 16H01066
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 古賀 昌久 東京工業大学, 理学院, 准教授 (90335373)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 準結晶 / ペンローズ格子 / 磁性 / 計算物理 / 価数転移

Outline of Annual Research Achievements

2012年、強相関準結晶Au-Al-Yb 系において量子臨界性が観測されたことにより、強相関効果と準周期性の両方を取り扱うことが必要とされている。しかしながら、この準周期系に関する研究は、相関の無い系に関する解析が古くからなされているが、強相関効果についてはあまりなされていなかった。

本研究では、準周期系特有の自己相似性に着目し、相関効果によって出現する磁性ついて、ペンローズハバード模型を用いて調べた。無限小の斥力相互作用によりどのような磁化分布が出現するのか調べるため、まず$E=0$の束縛状態がペンローズ格子中でどのように分布しているのか調べた。その結果、"クラスター"構造を形成していることを明らかにした。このクラスターは、31サイトのものから無限の大きさのものまで存在し、それぞれのクラスターにおいて片方の副格子でのみ磁化が現れる。また、クラスターのサイト数、副格子の数等の特性は、準結晶特有の再帰性(インフレーション・デフレーションルール)から厳密に得られ、これを基に熱力学極限における反強磁性の性質を明らかにした。ペンローズ格子は、フラストレーションのないバイパータイト格子であるため、強相関極限においては反強磁性状態が実現することが知られている。本研究では、クラスター構造に由来する弱相関反強磁性状態から、強相関反強磁性状態へのクロスオーバーについてハートレーフォック近似を用いて解析を実行した。ここでは、ペンローズ格子が五次元座標系で記述できることを利用し、磁化の二次元の直交補空間への射影を行い、ペンローズ系特有の磁気構造の変化について明らかにした。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Role of spin-orbit coupling in the Kugel-Khomskii model on the honeycomb lattice (2018)
  • Author(s): A. Koga, S. Nakauchi, and J. Nasu
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 97 Issue: 9 Pages: 0944271-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.094427
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Charge Kondo Effect and Superconductivity in the Falikov-Kimball model with the Pair Hopping (2018)
  • Author(s): R. Shinzaki, J. Nasu, and A. Koga
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 97 Issue: 12 Pages: 1251301-6
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.125130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interlayer Coupling Effect on a Bilayer Kitaev Model (2018)
  • Author(s): H. Tomishige, J. Nasu, and A. Koga
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 97 Issue: 9 Pages: 0944031-9
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.094403
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiferromagnetic order in the Hubbard Model on the Penrose Lattice (2017)
  • Author(s): A. Koga and H. Tsunetsugu
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 96 Issue: 21 Pages: 2144021-17
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.214402
  • NAID: 130007649114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cluster Size Effects on Electronic Reconstruction in Quasiperiodic System (2017)
  • Author(s): R. Shinzaki, J. Nasu, and A. Koga
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 809 Pages: 0120221-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/809/1/012022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spontaneously symmetry breaking states in the attractive SU(N) Hubbard model (2017)
  • Author(s): A. Koga and H. Yanatori
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Issue: 3 Pages: 0347021-7
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.034702
  • NAID: 40021129711
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Superconductivity on a Quasiperiodic Lattice: Extended-to-Localized Crossover of Cooper Pairs (2017)
  • Author(s): S. Sakai, N. Takemori, A. Koga, and R. Arita
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 95 Issue: 2 Pages: 0245091-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.024509
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Magnetic Response and Valence Fluctuations in the Extended Anderson Lattice Model with Quasiperiodicity (2016)
  • Author(s): R. Shinzaki, J. Nasu, and A. Koga
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 85 Issue: 11 Pages: 1147061-6
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.114706
  • NAID: 210000134154
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Finite Temperature Phase Transitions in the SU(N) Hubbard model (2016)
  • Author(s): H. Yanatori and A. Koga
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 94 Issue: 4 Pages: 0411101-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.041110
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phase transitions in the Hubbard model for the bismuth nickelate (2016)
  • Author(s): S. Kojima, J. Nasu, and A. Koga
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 94 Issue: 4 Pages: 0451031-6
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.045103
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 反強磁性Hund結合をもつ３軌道Hubbard模型において現れる特異な量子相の安定性 (2018)
  • Author(s): 石垣耕祐, 那須譲治, 古賀昌久, 星野晋太郎, Philipp Werner
  • Organizer: 第73回年次大会
• [Presentation] ペンローズ格子上の電子状態 (2018)
  • Author(s): 古賀昌久
  • Organizer: 第73回年次大会
  • Invited
• [Presentation] ペンローズハバード模型における反強磁性秩序 (2018)
  • Author(s): 古賀昌久, 常次宏一
  • Organizer: 第73回年次大会
• [Presentation] 希土類磁石の磁性に対する伝導電子の効果 (2018)
  • Author(s): 田口陽二郎, 那須譲治, 古賀昌久, 吉岡匠哉, 土浦宏紀
  • Organizer: 第73回年次大会
• [Presentation] 2層キタエフ模型における層間相互作用の効果 (2018)
  • Author(s): 富重博之, 那須譲治, 古賀昌久
  • Organizer: 第73回年次大会
• [Presentation] ハニカム格子上多軌道模型におけるスピン軌道相互作用の効果 (2017)
  • Author(s): 古賀昌久, 中内子竜, 那須譲治
  • Organizer: 2017年秋季大会
• [Presentation] 2軌道ハバード模型における励起子相と軌道秩序相の競合II (2017)
  • Author(s): 石垣耕祐, 那須譲治, 古賀昌久
  • Organizer: 2017年秋季大会
• [Presentation] Nd-Fe-B系の磁性に対する伝導電子の効果 (2017)
  • Author(s): 田口陽二郎, 那須譲治, 古賀昌久, 吉岡匠哉, 土浦宏紀
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Presentation] ペアホッピング由来の電荷近藤効果に対する軌道内斥力の影響 (2017)
  • Author(s): 新崎龍, 那須譲治, 古賀昌久
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Presentation] 2軌道ハバード模型における励起子相と軌道秩序相の競合 (2017)
  • Author(s): 石垣耕祐, 那須譲治, 古賀昌久
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Presentation] ペンローズ格子上の超伝導の理論研究 (2017)
  • Author(s): 酒井志朗, 竹森那由多, 古賀昌久, 有田亮太郎
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Presentation] SU(N)ハバード模型における秩序相の解析 (2016)
  • Author(s): 古賀昌久, 梁取大将
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] 動的平均場理論によるペアホッピング由来の電荷近藤効果の解析 (2016)
  • Author(s): 新崎龍, 那須譲治, 古賀昌久
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学