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2016 Fiscal Year Research-status Report

軌道ネマチック揺らぎによる高温超伝導機構の追求

Research Project

Project/Area Number 15K05189
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

山瀬 博之  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (10342867)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords物性理論 / 高温超伝導 / 電子ネマチック / 軌道揺らぎ / スピン揺らぎ
Outline of Annual Research Achievements

常磁性相において軌道ネマチック揺らぎによって超伝導が引き起こされる際、超伝導ギャップのフェルミ面上での波数依存性が非常に弱いことを昨年度の研究で明らかにした。結果として、フェルミ面上のパッチ数(ギャップの波数依存性の精度を決めるパラメタ)がたとえ小さくても信頼出来る結果が得られた。一方、軌道ネマチック秩序相においても軌道ネマチック揺らぎによって超伝導転移が生じ得て、その際には、ギャップの波数依存性が顕著になる傾向を見出した。それゆえに、パッチ数を十分に大きくして波数分解の精度を上げて計算する必要性が生じた。しかし、計算機のメモリー容量の制限があり、現実的にはパッチ数は20程度が限界であり、精度よく波数依存性を論じることは難しかった。この状況を打破するため、パッチ数ではなく、パッチの幾何学的配置を工夫することで、極めて精度よく超伝導ギャップの波数依存性を計算する方法を見出し、かつ低温でEliashberg方程式を解き超伝導転移温度も決定することが出来た。これらの成果は、Phys. Rev. B 94 (2016) 214505に“Structure of the pairing gap from orbital nematic fluctuations"として発表した。
次に、「軌道ネマチックと反強磁性の協奏の平均場理論」の構築に取り掛かり、その有効模型の構築を行なった。しかし、この有効模型構築に多くの時間がかかり、3年目にもその研究が及ぶことになった。
その他、関連する研究として同じ高温超伝導物質である銅酸化物に対して3つの成果を得た:1) 波数(0,0)近傍での電荷励起スペクトラルに現れる低エネルギーピークの起源、2) 層状構造物質におけるプラズモン励起スペクトラム、3) スピン秩序と電荷秩序によるフェルミ面の再構成とホールナンバー。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

低温にて数値的にEliashberg方程式を解くことに成功し、かつ超伝導ギャップの波数依存性を極めて高い精度で求めることに成功した。これは技術的には大きな成果である。ところが、その得られた結果の物理的解釈に多くの時間がかかってしまった。そのため、2年目に予定していた「軌道ネマチックと反強磁性の協奏の平均場理論」に半年遅れで取り掛かることになってしまった。

Strategy for Future Research Activity

「軌道ネマチックと反強磁性の協奏の平均場理論」では、軌道ネマチック相互作用の結合定数と反強磁性相互作用の結合定数との二次元平面で相図を作成することを目標とする。その結果、軌道ネマチックや反強磁性揺らぎの強いまたは弱いパラメタ領域を同定出来る。それに基づき「軌道ネマチックと反強磁性揺らぎの協奏による超伝導」の研究を行う。具体的には以下の2つの極限を踏まえた計算を行う。
1. 軌道ネマチック揺らぎが支配的な状況を考え、そこに反強磁性相互作用をゼロから徐々に増やしていった時に、超伝導ギャップの対称性及び超伝導転移温度の変化を明らかにする。対称性は大きく変化することが予想されるが、特に転移温度が上昇するのか下降するのか興味深い。
2. 上とは逆極限の場合、つまり、反強磁性揺らぎが支配的である状況を考える。FLEX近似に代表される電子の自己エネルギー効果を取り込んだEliashberg方程式の解析結果を見る限り、超伝導転移温度は軌道ネマチックの場合に比べて低いことが示唆される。これを実際に本研究で用いる低エネルギー有効模型で確認することが出来れば、鉄系超伝導体において軌道ネマチック揺らぎによる高温超伝導機構の可能性を強く示唆することが可能になり、鉄系超伝導研究を大きく前進させることに繋がる。

Causes of Carryover

投稿論文の掲載料として使用するために予算を確保していたが、最終的には当初想定していた雑誌への投稿を取りやめることになり、該当金額相当の繰越しを行った。

Expenditure Plan for Carryover Budget

旅費および物品費として使用する予定である。

  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] マックスプランク固体物性研究所(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      マックスプランク固体物性研究所
  • [Int'l Joint Research] ハーバード大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ハーバード大学
  • [Int'l Joint Research] ロザリオ大学(UNR-CONICET)(アルゼンチン)

    • Country Name
      ARGENTINA
    • Counterpart Institution
      ロザリオ大学(UNR-CONICET)
  • [Journal Article] Charge-Density-Excitation Spectrum in the t-t'-J-V Model2017

    • Author(s)
      A. Greco,H. Yamase, and M. Bejas
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 86 Pages: 034706-1, -5

    • DOI

      10.7566/JPSJ.86.034706

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Structure of the pairing gap from orbital nematic fluctuations2016

    • Author(s)
      T. Agatsuma and H. Yamase
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 94 Pages: 214505-1, -9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.94.214505

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fermi surface reconstruction and drop in the Hall number due to spiral antiferromagnetism in high-Tc cuprates2016

    • Author(s)
      A. Eberlein, W. Metzner, S. Sachdev, and H. Yamase
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 117 Pages: 187001-1, -6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.117.187001

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Plasmon excitations in layered high-Tc cuprates2016

    • Author(s)
      A. Greco,H. Yamase, and M. Bejas
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 94 Pages: 075139-1,-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.94.075139

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Hint from the interplay of superconductivity and antiferromagnetism in the two-dimensional Hubbard model2017

    • Author(s)
      H. Yamase
    • Organizer
      CMRC Workshop
    • Place of Presentation
      KEK, 東海村
    • Year and Date
      2017-03-24 – 2017-03-24
    • Invited
  • [Presentation] スパイラル磁性によるフェルミ面の再構成とホールキャリア濃度の変化2017

    • Author(s)
      H. Yamase, A. Eberlein, W. Metzner, and S. Sachdev
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学、大阪府
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 電荷秩序とフェルミ面再構成2017

    • Author(s)
      H. Yamase
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学、大阪府
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
    • Invited
  • [Presentation] Griffiths wings associated with electronic nematic phase transition2017

    • Author(s)
      H. Yamase
    • Organizer
      Harvard Condensed Matter Physics Seminar
    • Place of Presentation
      Harvard University, USA
    • Year and Date
      2017-02-09 – 2017-02-09
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fermi surface reconstruction and spin/charge instability in high-Tc cuprates2017

    • Author(s)
      H. Yamase
    • Organizer
      Workshop Series of Condensed Matter by Neutron Scattering Group in Tohoku University
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所、仙台市
    • Year and Date
      2017-01-12 – 2017-01-13
    • Invited
  • [Presentation] Coexistence of incommensurate magnetism and superconductivity in the Hubbard model and Fermi surface reconstruction due to incommensurate orders2016

    • Author(s)
      H. Yamase, A. Eberlein, W. Metzner, and S. Sachdev
    • Organizer
      IWSRFM2016
    • Place of Presentation
      物質・材料研究機構、つくば市
    • Year and Date
      2016-12-20 – 2016-12-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Charge excitations in high-temperature cuprate superconductors: charge orders with internal structure and plasmons2016

    • Author(s)
      H. Yamase, A. Greco, and M. Bejas
    • Organizer
      IWSRFM2016
    • Place of Presentation
      物質・材料研究機構、つくば市
    • Year and Date
      2016-12-20 – 2016-12-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Charge-order correlations with internal structure and plasmon excitations in high-Tc cuprate superconductors2016

    • Author(s)
      H. Yamase
    • Organizer
      Joint workshop of CMRS and PF Research Groups
    • Place of Presentation
      KEK、つくば市
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-21
  • [Presentation] 共鳴非弾性X線散乱で観る銅酸化物高温超伝導体のプラズモン励起2016

    • Author(s)
      H. Yamase, A. Greco, and M. Bejas
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学、金沢市
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Book] パリティ2016

    • Author(s)
      山瀬博之
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      丸善
  • [Remarks] NIMS Condensed Matter Theory (Hiroyuki Yamase)

    • URL

      http://www.nims.go.jp/nqt/yamase/jp/indenx.html

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

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