2018 Fiscal Year Annual Research Report
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16H02206
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
求 幸年 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40323274)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
紙屋 佳知 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (20732382) [Withdrawn]
那須 譲治 東京工業大学, 理学院, 助教 (40610639)
加藤 康之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50708534)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | 磁性 / 強相関電子系 / 物性理論 / 計算物理 / トポロジー |
Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究をさらに発展させて研究を推進するとともに、新しい課題にも挑戦することで、以下の研究成果を得ている。(1) 前年度からの実験グループとの共同研究を発展させ、キタエフ量子スピン液体の候補物質のひとつであるα-RuCl3において、磁場中で熱ホール伝導度が半整数値に量子化する顕著な現象を見出し、学術論文として取りまとめたものをNatureに出版した。(2) キタエフ模型にマヨラナ平均場近似を適用することで、磁場中での振る舞いを調べ、キタエフ相互作用が反強磁性の場合には、マヨラナフェルミオン状態のトポロジカルな相転移により、新しい量子スピン液体状態が現れることを明らかにした。(3) スピンの大きさを拡張したキタエフ模型に対して、相互作用が異方的な極限における有効模型を解析し、スピンの大きさが整数の場合には半整数の場合とは異なる振る舞いが現れることを明らかにした。(4) 第一原理計算を用いたキタエフ候補物質の物質設計を行い、A2PrO3 (A=Li, Na)といった希土類化合物や、極性をもった4d, 5dスピン軌道モット絶縁体が良い候補となることを明らかにした。(5) ラマン散乱スペクトルやNMRスピン格子緩和率に関して、国内外の実験グループとの共同研究を行ない、スピンの分数化現象の実験的な検証に関する新しい知見を得た。(6) 海外の研究協力者のひとりであるSimon Trebst教授のグループとの共同研究として、3次元キタエフ模型に現れるゲージ場のフラストレーションによる興味深い相転移現象を明らかにした。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた研究内容について着実に成果が得られている[上記「研究実績の概要の(1)(5)(6)]にとどまらず、キタエフ模型が示す磁場中での新しい振る舞い[(2)]や、一般のスピンの大きさに対する新しい知見[(3)]、第一原理計算による物質設計[(4)]など、当初の計画にはなかった研究に着手し、一定の成果を得ることができたため。また、これらの研究成果に関して、学術論文を発表するだけでなく、国内外の学会や国際会議等において精力的な成果発表を行い、そこでの参加者との積極的な議論を通じて、さらに新しい研究展開にもつながっているため。特に、(1)は顕著な研究成果として、NHK、朝日新聞、毎日新聞、日本経済新聞をはじめとする各種メディアに大きく取り上げられた。さらに、「固体物理」において連載している誌上セミナー「量子スピン液体の最前線」の第2回が2018年6月号に掲載され、第3回も2019年5月号に掲載される予定である。この連載記事は、本研究課題における成果を波及させるだけでなく、実験・理論ともに本研究分野の裾野を広げることにも大きく貢献している。
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Strategy for Future Research Activity |
これまでの順調な研究の進捗を踏まえて、予定通り平成31年度の研究計画を遂行するとともに、派生的に発展してきた研究課題も精力的に推進する。また、学会や国際会議等に積極的に参加し、研究成果の継続的な発信を行っていく。多くの実験グループや国外の研究協力者との共同研究を通じて新たな課題も多く見出されてきているため、それらについても精力的に研究を推進する。昨年度、国外研究機関への異動により研究分担者を辞退した研究者とともに、国際ワークショップを開催して、本研究課題の成果を広く発表するとともに、関連分野の研究者と緊密な議論を行うことを検討している。今年度は研究期間の最終年度にあたるため、本研究課題に関するこれまでの研究成果を総括し、量子スピン液体研究におけるさらなる研究展開の礎とする。
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Research Products
(31 results)