2019 Fiscal Year Research-status Report
エキシトニック系におけるワニエ・モット描像とフレンケル描像間のクロスオーバー
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17K05497
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
浅野 建一 大阪大学, 全学教育推進機構, 教授 (10379274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀田 知佐 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50372909)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | グラフェン / サイクロトロン共鳴 / 励起子相 / クエンチ感受率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
東京大学物性研究所の嶽山グループが超強磁場発生装置（560T超）を用いて観測した，単層グラフェンのサイクロトロン共鳴のデータを解析し，観測されたスペクトルの分裂が電子正孔対称性の破れによるものであることを理論的に明らかにした．実際にスペクトルの分裂幅は磁場の 1/2 乗ではなく，k・p 法が予言する 1 乗に比例する．過去の研究では，外的に歪ませたグラフェンでしかサイクロトロン共鳴で電子正孔対称性の破れを観測した例はなく，超強磁場によってはじめてこの破れが観測可能なまでに大きくなっていることも明らかにした．この点が評価されて，出版した論文は Physical Review B 誌の Editors choice に選出された．
電子正孔系の低密度・低温領域に現れる励起子ガス相や，その Bose-Einstein 凝縮相は冷却原子系の物理と非常に深い関係性を持っている．現在冷却原子系では，系を外界から孤立させた理想的な状況下で，外場を突然印加した後の系の量子力学的時間発展を調べる研究が広く行われている．東京大学の千葉氏，清水教授と共に，この外場印加に対する系の応答を表す感受率が，外場の波数の関数として不連続に飛ぶことがあることを示した．そして、この飛びの前後の値が，準静的に外場をかけてた際に得られる二種類の熱力学感受率（等温感受率と断熱感受率）にそれぞれ等しくなることを見出した．
2軌道 Hubbard モデルにおける励起子の自由度をスピン自由度に焼き直したダイマースピンモデルをそれぞれ扱った．ダイマー間相互作用がダイマー内の自由度の揺らぎを増強した結果，自由度が混成してBEC四極子秩序相が生じることを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初目標としていた課題については，本の出版やコロナウイルスの問題等のため，昨年来の遅延をまだ取り戻せていない状況にある．ただし，当初副次的なものとして捉えていた研究課題については大きな進展があった．
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| Strategy for Future Research Activity |
主軸の課題について研究の遅れがまだ取り戻せていないため，ナローギャップ半導体/低密度キャリアセミメタルの研究に注力する．特にエキシトニックな効果とプラズモニックな効果を同等に扱える理論の構築を急務とする．また，現在少数電子正孔系の精密な数値計算手法を開発中であり，その成果を残り一年の間に形にしたいと考えている．また，今年度見出した，ダイマースピンモデルのBEC四極子秩序相の熱力学的性質をより深く調べ，2軌道 Hubbard モデルにおける新奇な励起子相の理解に繋げたい．
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| Causes of Carryover |
コロナウイルスの影響で予定されていた出張がキャンセルになったため．
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