分子性導体における低次元揺らぎの織り成す多様なスピン状態の理論的研究

• Project Area: Frontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
• Project/Area Number: 24108511
• 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: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 妹尾 仁嗣 独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 専任研究員 (30415054)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 分子性導体 / 低次元系 / 物性理論 / 理論

Research Abstract

多様な電子状態を見せる分子性導体において、それぞれの物質に即したモデルを構築し、強相関電子系における量子スピン自由度を解析するのに適した手法、すなわち基底状態については厳密対角化法、有限温度については量子モンテカルロ法などの数値的手法を組み合わせ、物理量の計算を行い、相図を描くことにより重要なパラメータの同定をすることを目標としている。
本年度の成果として
１）theta-(BEDT-TTF)2X系の長周期ストライプ相関
電荷フラストレーション系として知られる本系に対する異方的三角格子上の有効モデル計算を行い、電荷秩序絶縁体が競合する領域を調べた。長距離クーロン力が効くと長周期の波数の電荷揺らぎが発達することを見出し、実験を説明した。この状態は、従来議論されていた3倍周期の電荷揺らぎとは本質的に異なり、むしろストライプ型の電荷秩序がフラストレーションにより傾いたものであることをダイナミクスの計算結果等から導いた。
２）電荷秩序の磁場による増大
磁場下での電荷秩序系の振る舞いを調べるため、1次元拡張ハバードモデルにゼーマン項を加え、解析的および数値的に解析した。その結果、磁場の関数として単調に電荷秩序相関が育つち磁場無限大の極限で実現するスピンレスフェルミオンモデルの結果につながることを示した。これは、磁場によるスピン偏極が電子の運動エネルギーを抑制し、有効的に電子相関効果を増大するからであることを見出した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Long-Period Charge Correlations in Charge-Frustrated Molecular θ-(BEDT-TTF)2X (2014)
  • Author(s): 中惇、妹尾仁嗣
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 83 Issue: 5 Pages: 53706-53706
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.053706
  • NAID: 210000133065
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Electronic States of Single-Component Molecular Conductors [M(tmdt)_2] (2013)
  • Author(s): H . Seo, S. Ishibashi, Y. Otsuka, H. Fukuyama, and K. Terakura
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 82 Issue: 5 Pages: 54711-54711
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.054711
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhancement of Charge Ordering by the Zeeman Effect in One-dimensional Molecular Conductors (2013)
  • Author(s): H. Yoshioka, H. Seo and Y. Otsuka
  • Journal Title: J. Kor. Phys. Soc. Volume: 63 Issue: 3 Pages: 383-386
  • DOI: 10.3938/jkps.63.383
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cation Dependence of the Electronic States in Molecular Triangular Lattice System β'-X[Pd(dmit)2]2: A First-Principles Study (2013)
  • Author(s): T. Tsumuraya, H. Seo, M. Tsuchiizu, R. Kato, and T. Miyazaki
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 82 Issue: 3 Pages: 33709-33709
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.033709
  • NAID: 210000132445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theoretical Studies on Phase Transitions in Quasi-One-Dimensional Molecular Conductors (2012)
  • Author(s): H. Yoshioka, Y. Otsuka, H. Seo
  • Journal Title: Crystals Volume: 2 Issue: 3 Pages: 996-1006
  • DOI: 10.3390/cryst2030996
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Finite temperature neutral-ionic transition and lattice dimerization in charge-transfer complexes: QMC study (2012)
  • Author(s): 大塚雄一
  • Journal Title: Physica B Volume: 407 Pages: 1793-1795
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin frustration, charge ordering, and enhanced antiferromagnetism in TMTTF2SbF6 (2012)
  • Author(s): 吉見一慶
  • Journal Title: Physica B Volume: (印刷中) Issue: 11 Pages: 1783-1786
  • DOI: 10.1016/j.physb.2012.01.029
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 強相関系物質のモデル化と相転移 (2013)
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-28
  • Invited
• [Presentation] Effective model and spin/charge ordering in molecular conductors X[Pd(dmit)2]2 (2013)
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: Annual APS March Meeting 2013
  • Place of Presentation: Baltimore USA
  • Year and Date: 2013-03-18
• [Presentation] (Cation)[Pd(dmit)2]2 のフラグメント模型と電荷・スピン状態 (2012)
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: 日本物理学会2012 秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] Interplay between electronic ferroelectricy and magnetism in molecular TMTTF salts (2012)
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: 19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
  • Place of Presentation: Busan, Korea
  • Year and Date: 2012-07-12
• [Presentation] Modeling multi-orbital molecular conductors
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: 10th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets (ISCOM2011)
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
• [Presentation] Theoretical studies of molecular spin liquid materials
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: International Symposium on Science Explored by Ultra Slow Muon (USM2013)
  • Place of Presentation: Shimane, Japan
• [Presentation] スピン液体系における乱れの効果RVB平均場理論による解析
  • Author(s): 妹尾仁嗣，中惇，小形正男
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
• [Presentation] β’-X[Pd(dmit)2]2 の分子内自由度とスピンおよび電荷秩序
  • Author(s): 妹尾仁嗣，圓谷貴夫，土射津昌久，宮崎剛，加藤礼三
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
• [Remarks] Hitoshi Seo's Webpage
  • URL: http://www.riken.jp/lab-www/cond-mat-theory/seo/index.html