• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2014 Fiscal Year Annual Research Report

炭素系超伝導体の強相関第一原理計算:電子電子相互作用と電子格子相互作用の拮抗

Research Project

Project/Area Number 12J08652
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

野村 悠祐  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords超伝導 / フラーレン / 電子格子相互作用 / 強相関電子系 / 第一原理計算 / downfolding / 動的平均場理論 / モット転移
Outline of Annual Research Achievements

アルカリ金属をドープしたフラーレン化合物の超伝導について第一原理による研究を行った。この系においては、s波超伝導に隣接してモット絶縁体相が存在するが、それに対する統一的理解はこれまでなされてこなかった。本研究においては、第一原理計算により、フェルミエネルギー近傍のバンドと格子振動(フォノン)の自由度を含んだ低エネルギー有効ハミルトニアンを導出した。有効的な電子間相互作用はクーロン相互作用(斥力)とフォノンを媒介とする相互作用(引力)の和で表される。密度密度型の相互作用は前者がはるかに大きいのに対し、交換相互作用においてはフォノン媒介の引力が上回り、有効的に負の交換相互作用及びペア・ホッピング相互作用が実現していることが第一原理計算により明らかになった。
得られたハミルトニアンを拡張動的平均場理論で解析することにより、s波超伝導相にモット絶縁体相が隣接した相図を理論的に再現することに成功した。また、超伝導転移温度に関しても理論により得られた最高転移温度は28 K程度と、実験の35 Kを非常によく再現することがわかった。詳細な解析により、超伝導の本質は
1. 負の交換相互作用に対応して軌道間斥力が軌道内斥力が大きくなることによる軌道内ペアの生成
2. ペア・ホッピング相互作用による軌道内ペアの他の軌道への散乱(スール・近藤機構)
であることが明らかになった。負の交換相互作用が実現するのはフォノンの存在によるので、この超伝導にはフォノンが本質的な役割を果たしている。しかしながら、従来型のフォノン超伝導と違うのは、強相関効果が超伝導を助ける点にある。相関効果によって電子の運動エネルギーが減少することにより1の機構がより有効的に働くためである。よって、フラーレン超伝導体はフォノンと電子相関が協力しあって高温s波超伝導を実現しているような全く新しいタイプの超伝導体であることがわかった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Correlation effects in (111) bilayers of perovskite transition-metal oxides2014

    • Author(s)
      Satoshi Okamoto, Wenguang Zhu, Yusuke Nomura, Ryotaro Arita, Di Xiao, and Naoto Nagaosa
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Pages: 195121-1~9

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.89.195121

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Multi-orbital cluster dynamical mean-field theory with an improved continuous-time quantum Monte Carlo algorithm2014

    • Author(s)
      Yusuke Nomura, Shiro Sakai, and Ryotaro Arita
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Pages: 195146-1~12

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.89.195146

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] First-Principles Study of the Honeycomb-Lattice Iridates Na2IrO3 in the Presence of Strong Spin-Orbit Interaction and Electron Correlations2014

    • Author(s)
      Youhei Yamaji, Yusuke Nomura, Moyuru Kurita, Ryotaro Arita, and Masatoshi Imada
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 113 Pages: 107201-1~5

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.107201

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] フラーレン超伝導体における超伝導転移温度の非経験的計算2015

    • Author(s)
      野村悠祐,酒井志朗,中村和磨,Massimo Capone,有田亮太郎
    • Organizer
      日本物理学会 第70 回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学、東京都
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] Non-empirical calculation of superconducting transition temperature for C60 superconductors2015

    • Author(s)
      Y. Nomura, S. Sakai, K. Nakamura, M. Capone and R. Arita
    • Organizer
      International Workshop on New Frontier of Numerical Methods for Many-Body Correlations ― Methodologies and Algorithms for Fermion Many-Body Problems
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Year and Date
      2015-02-18 – 2015-02-21
  • [Presentation] Ab initio calculation of superconducting transition temperature for alkali-doped fullerides2014

    • Author(s)
      Y. Nomura, S. Sakai, K. Nakamura, M. Capone and R. Arita
    • Organizer
      International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design ISC-QSD 2014
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Year and Date
      2014-12-01 – 2014-12-03
  • [Presentation] フラーレン化合物における超伝導とモット絶縁体転移の第一原理的研究2014

    • Author(s)
      野村悠祐
    • Organizer
      基研研究会「多自由度電子状態と電子相関が生み出す新奇超伝導の物理」
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所、京都府
    • Year and Date
      2014-10-21 – 2014-10-22
  • [Presentation] フント結合が引き起こす空間相関効果:クラスター動的平均場理論による研究2014

    • Author(s)
      野村悠祐,酒井志朗,有田亮太郎
    • Organizer
      日本物理学会 2014 年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学、愛知県
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [Presentation] Are electron-phonon interaction strong enough to enhance orbital fluctuations in iron-based superconductors?2014

    • Author(s)
      Yusuke Nomura
    • Organizer
      The New Generation in Strongly Correlated Electron Systems 2014
    • Place of Presentation
      Nice, France
    • Year and Date
      2014-06-16 – 2014-06-20
  • [Remarks]

    • URL

      http://fpmrt.riken.jp/public_html/nomura/webpage_nomura.html

URL: 

Published: 2016-06-01  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi