2018 Fiscal Year Research-status Report
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17K14358
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
苅宿 俊風 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 研究員 (60711281)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | グラフェン / トポロジカル絶縁体 / 量子スピン系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き、ディラック・ワイル半金属や関連するトポロジカル状態の研究を遂行した。研究目的・研究計画として掲げている i) 長波長の実空間構造による影響、ii) 微細構造による影響、のうち ii) について特に進展があった。
具体的には、昨年度に引き続きグラフェンナノメッシュ（グラフェンにナノサイズの空隙を周期的に導入したもの）の研究を行い、それを深め論文としてまとめた。昨年度中に見出していた基本的な結果（穴の配列のパターンを変えることでナノメッシュのトポロジカルな性質を変えることができる）に加え、論文を完成させるにあたり、これまでは数値計算によっていたトポロジカルに保護された境界状態の裏付けを解析的な方法によって与えるといったことを行った。また、ナノメッシュにおけるトポロジカル状態の発現に関連の深い別のモデルについて、局在した磁束に束縛された状態をトポロジカルな観点から解析し、いくつかの知見を得ることにも成功した。
一方、長波長の構造による影響に関しては、昨年度推進していた擬似場の研究以上に、グラフェンをはじめとする２次元物質に現れるモアレパターンによって引き起こされる諸現象の研究に重点をおいた。角度非整合二層グラフェンの電子状態モデリングの精緻化を目標として第一原理計算を行うと同時に、一般の２次元物質における角度非整合由来の平坦バンドの出現条件に関する理論の整備を行った。
また、前年度から強相関系のトポロジカル状態の一環として研究し、あるパラメータ空間におけるディラックコーンの存在を通して本研究課題の一部としていた量子スピン系の解析についても論文としてまとめ区切りをつけることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
全体的に、国内外の研究状況を踏まえて研究の対象となる系は適宜変更するなどしているものの、大きな方針は維持し順調に研究を進められている。
前年度から微細構造に関する研究の主課題としていたグラフェンナノメッシュの研究や、関連研究として取り組んだ量子スピン系の研究については得られた結果を成熟させ、論文として公表することができた。また、ナノメッシュのモデルと深く関係するモデルにおける局在した磁束の効果に関する研究結果については論文が査読中である。
長周期構造関連では擬磁場の研究には大きな進展がなかった代わりに、新たな研究課題として設定した２次元物質のモアレパターンに関連する研究で進展があった。特に一般の２次元物質における角度非整合由来の平坦バンドの出現条件に関する理論の整備はほぼ完成という段階に到達しており論文を準備中である。
以上の研究成果を学会発表やセミナー発表通じて広める努力も継続して行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
細かい点では当初の研究計画から変更した点もあるが、研究の進行具合は順調と言えるのでこれからも現在の方針を維持して研究を遂行する予定である。
特にこの１年での国内外での研究状況を踏まえ、長周期構造に関連する課題としては二次元物質のモアレパターンによる影響の研究を主題とする予定である。これまでは一般の角度非整合二層系での平坦バンドの理論構築などを推進してきたが、本プロジェクト全体の主題も鑑み、i) 角度非整合二層グラフェンの電子状態解析の精密化、及び ii) モアレパターンによるトポロジカル状態生成の可能性の探索、を今後の具体的な目標に据える。
以上に加え、プロジェクトも最終年度となることからこれまでに取り組んだいくつかの課題を完遂することにも努める。擬磁場の研究についてはこれまでに得た結果をさらに精査する。また、アンチペロブスカイト系については実験との関係も考慮し、磁気応答に焦点を絞り、現実に即した電子状態のモデル化及び軌道帯磁率の数値計算を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
一時的に研究拠点を移した影響（当プロジェクトの研究は問題なく継続）により、予算の多くを占める旅費の再編が必要となった。計画中の出張の時期（及びその旅費の使用時期）を次年度にずらし、最終的には当初計画通りの予算を使用する予定となっている。
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