Study on novel physical properties of quantum materials with multi-orbital electron systems

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01837
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Itoh Masayuki 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (90176363)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 義明 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (60262846) ; 清水 康弘 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (00415184) ; 松下 琢 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (00283458)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 強相関電子系 / 多軌道電子系 / 量子物質 / キタエフスピン液体 / 励起子絶縁体 / 鉄系化合物 / 核磁気共鳴 / 核四重極共鳴

Outline of Final Research Achievements

In this study we studied exotic phenomena for which spin-orbit, orbital-orbital, electron-hole, and electron-lattice interactions play important roles in quantum materials with multi-orbital electron systems and related materials. In particular, nuclear magnetic resonance and nuclear quadrupole resonance techniques which are useful for investing the phenomena from a microscopic viewpoint were utilized as main experimental techniques. Consequently, we contributed to understanding mechanisms of the exotic phenomena such as elementary excitations in Kitaev spin liquids, metal-insulator transition in vanadium oxides, novel magnetism of Fe-based compounds, excitonic condensation in exitonic insulators, and novel properties of Dirac and Weyl half metals.

Free Research Field

強相関電子系物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で主たる研究手段として用いた核磁気共鳴法と核四重極共鳴法は、物性発現機構を研究する上で微視的かつ選択的に測定できる特徴を持っている。この手法の特徴を生かして、本研究を開始した当初未解明であった遷移金属化合物・酸化物における多軌道電子系とその関連物質で発現する新奇な量子物性の発現機構の解明に貢献することができた。また、多軌道電子系のみならず関連する量子物質の研究も行い、研究の裾野を広げることができたことも意義がある。さらに、申請者のグループが開発を進めてきた核磁気共鳴測定法である軌道分解核磁気共鳴法などは、本研究で対象とした強相関電子系物質以外を研究する上でも役に立つことが期待できる。