2020 Fiscal Year Annual Research Report
Mesoscopic one-dimentional electron correlation
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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た。
カーボンナノチューブにおいて量子伝導現象に関するエネルギー領域における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理解が欠かせない。この問題に対して、これまでの研究により、エネルギーギャップ中にトポロジカルな端状態が存在することを明らかとしてきた。電子相関の効果を明らかとするため、密度行列繰り込み群を用いた数値解析による共同研究を行った。これにより、トポロジカルな端状態における電子相関効果として、左右の端付近に局在したスピンが生じること、左右の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示した。
さらに、直列量子ドット系に対して、これまでの研究で開発を行っていた数値解析ソフトウェアを用いて、量子伝導現象を共同研究により詳しく解析した。量子ドットのスピン状態および電気伝導を様々な温度で調べることにより、高温領域において電気伝導が高スピン状態をが誘起することを見いだした。これにより、従来、スピンブロッケード現象は低温領域が詳しく調べられていたが、温度上昇によりスピンブロッケード現象が誘起されることを見いだした。
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