2020 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study on nonequilibrium-state landscape in CDW-Mott systems
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18K13495
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
池田 達彦 東京大学, 物性研究所, 助教 (60780583)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電荷密度波 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 自由エネルギー / 準安定状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度そのランドスケープを詳しく明らかにした自由エネルギーをもとにして、本年度は時間依存Ginzburg-Landau理論への拡張を行った。これによってTaS2やTaSe2などの層状（２次元）物質における電荷密度波状態の非平衡ダイナミクスのシミュレーションを行った。具体的には、最低温で実現する整合電荷密度波状態を初期状態として、急激に温度を上げた際に生じる不整合電荷密度波状態への相転移ダイナミクスのシミュレーションに成功した。その結果、相転移ダイナミクスは対称性が低下した境界から系全体へ広がって進行することや、この過程において転位などのトポロジカル欠陥が重要な役割を果たすことが明らかになった。２次元における電荷密度波状態の動力学シミュレーションは計算が困難であり類似の研究は少なく、このように相転移ダイナミクスの時空間情報が得られた意義は大きいと考えている。この成果に関して、アメリカ物理学会において口頭発表を行った。また、昨年度明らかにした自由エネルギーの極小点分布についてはその普遍的な数理構造と他の物質への展開の研究も進展している。これについても日米の物理学会で発表がされた。
研究期間全体を全体を通じて、層状物質TaS2およびTaSe2の複数の電荷密度波状態の準安定状態および非平衡ダイナミクスを理論的に研究した。光誘起ダイナミクスについては微視的理論、温度変化については自由エネルギーに基づいた現象論、と注目する時間スケールに応じて最適な理論を用いて解析を行った。また、平衡状態には存在しない様々な準安定状態の存在を自由エネルギーランドスケープの解析によって明らかにした。上述の層状物質の研究には長い歴史があるが、近年はその豊かな非平衡現象が実験的に精力的に研究され大きな注目が集まっている。この状況の中で、本研究は理論の立場から現象の解釈や予言などで貢献ができたものと考えている。
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