2019 Fiscal Year Research-status Report
非断熱高精度量子動力学理論の開発と量子揺らぎが物質構造に与える効果の解明
| Project/Area Number |
18K03478
|
|---|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
富田 憲一 山形大学, 理学部, 教授 (70290848)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 量子動力学 / 強相関電子系 / 非断熱効果 / 多配置理論 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
１．テトラチアフルバレン‐クロラニル（TTF-CA)はサブピコ秒の超高速電場応答をする強誘電体として注目されている。電子間相互作用と電子格子相互作用がともに物性に重要な寄与をするため、理論的に精度よく記述することが困難であった。私は、電子間相互作用に加えて、断熱近似を超えた格子の量子揺らぎも効率的に取り込める共鳴Hartree-Fock法を用いてTTF-CAの中性相基底状態について研究を行った。中性相においては、格子が歪んでいない領域がドミナントであるが、格子の結合交代を伴ったイオン性相や、結合交代した中性状態が量子揺らぎとして現れることを明らかにした。本研究結果は、実験的に観測されている超高速誘電率変化とも良く対応している。非直交配置間相互作用法に基づいた解析により、イオン性相は基底状態のエネルギーを下げるうえで重要な役割を果たす一方、中性状態とエネルギー差があるため大きなドメインを形成しにくいことが分かった。一方、結合交代した中性状態は、基底状態のエネルギーを下げる寄与はほとんどないが、サイズの異なるイオン性相ドメインの共鳴を増強する役割があることが分かった。これらの研究成果は、Physical Review B100,205205(2019)に掲載された。
２．共鳴Hartree-Fock法を動力学に適用できるような定式化を行った。Dirac-Frenkeの原理に基づいた変分計算は、当初予想よりも難解で時間を要したが、現在は定式化を完成させている。
3．(TMTTF)_2X(x=PF_6など）は温度や圧力により多彩な基底状態を有する物質で、近年は電子型強誘電体として注目されている。私たちは、同一サイトクーロン相互作用は格子ひずみを増強し、最隣接サイトクーロン相互作用は電荷移動を増強すること、強誘電相は両者が拮抗しひずみと電荷移動が共存する領域で現れることを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ポリアエチレンの電気伝導度に関する論文に続き、TTF-CAの中性相基底状態に関する研究成果も論文として出版された。
(TMTTF)_2PF_6及び類似物質の研究も進行中である。
時間依存共鳴Hartre--Fock法に関しては、Dirac-Frenkelの原理に基づいた変分計算が当初予想より難解で時間を要したが、現在は定式化が完成しており、論文としてまとめる段階に来ている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
１．(TMTTF)_2X(x=PF_6など）は温度や圧力により多彩な基底状態を有する物質で、近年は電子強誘電体として注目されている。私たちは、既に少数サイトの事前計算を終えており、同一サイトクーロン相互作用は格子ひずみを増強し、最隣接サイトクーロン相互作用は電荷移動を増強することが明らかになっている。強誘電相は両者が拮抗しひずみと電荷移動が共存する領域で現れる。この強誘電相では、分極の向きが反転する量子揺らぎが存在することも分かっている。これは量子常誘電体の発現機構とも関係があると考えている。今後は系のサイズを増やし、強誘電相の電子と格子の構造並びに量子揺らぎについて明らかにする。
２．非断熱共鳴Hartree-Fock法を量子動力学理論に拡張する。Dirac-Frenkelの時間依存変分方程式を解く。この問題は昨年度終わらせ、コーディングに入る予定であったが、変分計算が予想以上に難解で時間を要した。現在定式化は完成しており、コーディングを年度内に終わらす予定である。コーディングでは、高次元連立微分方程式を解く必要があり、Runge-Kutta法など、最も効率の良い手法を探っていく。
３．TTF-CAの超高速分極応答の機構を明らかにする。
４.擬一次元強相関物質における光励起状態と緩和ダイナミクスを明らかにする。ハロゲン架橋Ni錯体などの擬一次元強相関物質では、電子―格子相互作用の影響も大きく、断熱近似を超えた格子の記述が必要である。大きな量子揺らぎと非断熱効果が光励起と緩和に及ぼす影響を実時間発展を通して明らかにする。
５．課題など：現在までのところ大きな問題は予想されていないが、大型計算機が必要な時は、物性研究所や分子科学研究所の計算機の利用も考える
|
| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの感染拡大に伴い日本物理学会などが中止になったため、成果発表や情報収集のための旅費が未使用でした。
共鳴Hartree-Fock法を動力学に応用する理論をコーディングするため高次元連立微分方程式を解く必要があります。令和2年度は、そのための情報収集を行う必要があり旅費を中心に予算を使用する予定です。
|
Research Products
(4 results)
