2019 Fiscal Year Research-status Report
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15K05118
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
泉田 渉 東北大学, 理学研究科, 助教 (20372287)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、カーボンナノチューブや、量子ドットといった、量子閉じ込め効果が顕著に表れるメゾスコピック物質の量子伝導領域における物理現象を明らかにすることを目的としている。この目的のため、一電子状態および電子相関効果を理論的手法により研究している。
量子伝導に係わるエネルギー領域におけるナノチューブの電子状態を正確に理解するためには、一電子状態の定量的な解析が欠かせない。これまでの研究で構築した有効一次元格子模型は微小ギャップやスピン軌道相互作用などの重要な微細構造の効果を取り込んでいる。この模型を詳しく解析することにより、アームチェア型と分類されるナノチューブ以外ではトポロジカルな端状態がエネルギーギャップ中に現れることを明らかとした。
ナノチューブに近接した超伝導体によりナノチューブ中の電子系に超伝導相関が誘起される状況に対し、ナノチューブ表面曲率により誘起されるスピン軌道相互作用によるヘリカル状態が存在する状況において、端付近にマヨラナ粒子が現れることとその詳細を数値的及び解析的手法により示した。
カーボンナノチューブの電子相関に関して密度行列繰り込み群を用いた数値解析に関する共同研究を行い、特に、トポロジカルな端状態における電子相関の結果、左右の端付近に局在したスピン間に働く相互作用がナノチューブの長さによって強磁性的もしくは反強磁性的となることを明らかとした。
さらに、直列量子ドットに対して、これまでに開発した数値解析ソフトウェアを用いて量子伝導現象を詳しく解析することにより、温度上昇に伴いスピンブロッケードを引き起こす高スピン状態が誘起されることなどを見いだした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者の不測の病気により、研究の継続が困難な時期が生じたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、従来見逃されてきた顕著な一電子現象であるトポロジカル端状態に着目し、系に内在する未開拓な物理現象の詳細を調べる。
また、開発中のソフトウェアなどにより数値的および解析的な手法により、低エネルギーにおける電子相関効果の研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
研究代表者の不測の病気により、研究の継続が困難な時期が生じたため、次年度使用額が生じた。
引き続き研究討論や成果発表のための旅費や計算機関連の物品費として使用する予定である。
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