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Charge order and heavy fermion due to orbital-dependent hybridization in rare-earth compounds

Publicly Offered Research

Project AreaJ-Physics: Physics of conductive multipole systems
Project/Area Number 18H04328
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionUniversity of the Ryukyus

Principal Investigator

椎名 亮輔  琉球大学, 理学部, 教授 (30326011)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords中希土類 / Eu化合物 / Sm化合物 / 重い電子 / 価数ゆらぎ / 近藤効果 / 磁気秩序 / f電子系 / 希土類化合物 / 混成効果 / 磁性 / 電荷秩序 / 磁場 / 近藤格子 / 量子相転移 / 結晶場 / 電子軌道 / 多極子
Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続いて当年度は、中希土類系の価数揺らぎと重い電子状態について、取り組みを行なった。
まずEu系について、f6およびf7配位の特徴を考慮し、遍歴的f電子と局在的f電子が分離共存するモデルにおいて価数揺らぎをもたらすcf混成を導入した。その上で、価数揺らぎと連動した磁性の発現機構について、平均場近似による解析を行なった。その結果、磁性・非磁性の相境界はf電子間のフント結合に依存して大きく変化し、フント結合が大きい領域では価数ゆらぎが磁性と協力的に、小さい領域では競合的になることが分かった。こうした結果は、圧力効果や置換実験において、物質により磁気転移温度が多様な変化を示すことと対応すると考えられる。また、中間価数領域での秩序状態の安定化において、f6配位での励起3重項(J=1)の存在が極めて重要であることも明らかになった。
以上の平均場解析を踏まえ、f6近傍の価数を有するEu系に対する中性子非弾性散乱の実験結果を理解するため、平均場解からの揺らぎを取り込み、乱雑位相近似による磁気励起の解析を行なった。散乱強度のEu価数に対する依存性の導出と対応する実験との比較から、現実物質でf6励起状態が価数揺らぎにより再構成されることを確認した。
次にSm系については、磁場鈍感重い電子状態の解析を前年度からの継続課題として推進した。簡単化された有効不純物モデルの枠内で、有限磁場におけるフェルミ液体効果に関して、数値くり込み群(NRG)による解析を行なった。磁場中でも量子転移が存在することを確認し、転移点や臨界的性質の磁場変化を調べた。一方、強磁場領域では局在準位の交差が生じ、その近傍で2チャンネル近藤モデルと類似の有効ハミルトニアンが得られることが分かった。現在、NRGの計算結果が、強磁場有効ハミルトニアンにおける過剰遮蔽効果として解釈できる可能性を詳細に調べている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Theory of Magnetic Ordering and Valence Fluctuation in Nearly Trivalent Eu Compounds2019

    • Author(s)
      Ryousuke Shiina
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 88 Issue: 11 Pages: 113705-113705

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.113705

    • NAID

      40022062628

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] サマリウム化合物における特異な重い電子状態2019

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Journal Title

      「J-Physics:多極子伝導系の物理」ニュースレター

      Volume: 7 Pages: 18-21

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Stability of Spin-Charge Composite Order Phase in an Extended Kondo Lattice Model with General Band Filling2018

    • Author(s)
      R. Shiina
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 87 Issue: 8 Pages: 084704-084704

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.084704

    • NAID

      40021632315

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theory of Field-Insensitive Heavy Fermion in Sm compounds2018

    • Author(s)
      R. Shiina
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 8 Issue: 10

    • DOI

      10.1063/1.5042743

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Numerical Renormalization Group Study of the Impurity Anderson Model for Eu Compounds2020

    • Author(s)
      K. Kuniyoshi, R. Shiina
    • Organizer
      The 3rd Univ. Ryukyus International Symposium of Theoretical and Computational Science
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Eu系不純物アンダーソンモデルの数値くり込み群による解析2020

    • Author(s)
      國吉真伍、椎名亮輔
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] SmおよびEu化合物にみる価数揺動系の物理とその発展2020

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Organizer
      新学術領域J-Physics全体研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 3価近傍のEu系における価数ゆらぎ、スピン励起、磁性2019

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Organizer
      琉大物性研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Theory of Magnetic Ordering and Valence Fluctuation in Nearly Trivalent Eu Compounds2019

    • Author(s)
      R. Shiina
    • Organizer
      J-Physics International Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3価近傍のEu系における価数ゆらぎと磁性2019

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Eu系における価数ゆらぎと磁性について2019

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Organizer
      J-Physics地域研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Sm化合物における非従来型重い電子の理論2019

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Organizer
      日本物理学会(シンポジウム)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 希土類化合物における軌道依存型混成による電荷秩序と重い電子の研究2018

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Organizer
      Jphysics研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Theory of field-insensitive heavy fermion in Sm compounds2018

    • Author(s)
      R. Shiina
    • Organizer
      International Conference of Magnetism 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Smスクッテルダイトに対する拡張近藤格子モデルにおけるスピン電荷混合相の一般バンドフィリングでの安定性2018

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 一般バンドフィリングを有する拡張近藤格子モデルのスピン電荷混合相について2018

    • Author(s)
      椎名亮輔
    • Organizer
      琉大物性研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Theory of Valence fluctuation and unconventional heavy fermion state in Sm compounds2018

    • Author(s)
      R. Shiina
    • Organizer
      J-Physics Workshop on Quantum Critical Phenomena
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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