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2021 Fiscal Year Annual Research Report

重い電子系化合物に対する第一原理計算手法の開発と応用

Research Project

Project/Area Number 19H01842
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

池田 浩章  立命館大学, 理工学部, 教授 (90311737)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 通人  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10596547)
星野 晋太郎  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (90748394)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords物性理論 / 第一原理計算 / 重い電子系 / 超伝導
Outline of Annual Research Achievements

今年度については,これまでに開発したLDA+DMFT,LDA+FLEXのオリジナルコードの改良を行った.以前いくつかのセリウム系化合物においてテストランを行ったところ,計算結果がフント結合の大きさに敏感で非常に不安定な振る舞いを示していたため,主にその原因の究明を行った.問題はこの手の計算で常に問題となるdouble countingの問題,つまり,局所密度近似(LDA)に含まれる電子間相互作用の効果をうまく差し引く方法が明確でないという問題に集約される.この点を改善することは,第一原理計算に基づいて正しい結晶場基底状態を自然な形で再現するという目的を達成するためには避けて通れない問題であり,これまでに様々な角度からその可能性を追求してきた.その結果,LDAの交換ポテンシャルを正しい交換項にすげ替え,hybrid functionalのような方法論を取り入れることで改善できるという手応えを得たため,目下,その方向でコードの改良を実施している最中である.また,これらのコード開発と平行して,SolverとしてHubbard I近似を用いた場合において,2粒子相関関数の厳密な計算,および,多極子的な分類も行った.
このような汎用的なコード開発とは別に,これまでのように第一原理計算で得られたバンド構造に基づいて銅酸化物高温超伝導体の相図を変分モンテカルロ法を用いて解析した.その結果,Cu-eg軌道およびO-px, O-pyの計4軌道の拡張ハバード模型によって,ストライプ構造,超伝導,磁性の振る舞いが物質依存性を含め,包括的に説明できることが明らかとなった.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度中にdouble countingの問題に関する交換項のすげ替えを終了する予定であったが,概ね組み上げたところで,局所的な交換項だけではなく長距離の効果が重要であることが分かったため,急遽,hybrid functionalのような形での導入に変更したため,この修正が年度内に終わらなかった.

Strategy for Future Research Activity

早々にhybrid functionalの導入を終わらせて,LDA+DMFTを一連のセリウム系化合物に適用し,結晶場準位および磁化率の異方性について研究する.また,LDA+FLEXを鉄系超伝導体に適用し,鉄系超伝導体を始めとする量子臨界点付近の物質で度々問題となるフェルミ面サイズの問題に関して一石を投じたい.
また,安定運用ができそうであればソースコードの公開に向けて順次整備していきたい。

  • Research Products

    (20 results)

All 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Unified description of cuprate superconductors using four-band d-p model2021

    • Author(s)
      Watanabe Hiroshi、Shirakawa Tomonori、Seki Kazuhiro、Sakakibara Hirofumi、Kotani Takao、Ikeda Hiroaki、Yunoki Seiji
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 3 Pages: 033157 (1-12)

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.033157

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spin and anomalous Hall effects emerging from topological degeneracy in the Dirac fermion system CuMnAs2021

    • Author(s)
      Huyen Vu Thi Ngoc、Yanagi Yuki、Suzuki Michi-To
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Pages: 035110 (1-12)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.035110

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles investigation of magnetic and transport properties in hole-doped shandite compounds Co3InxSn2-xS22021

    • Author(s)
      Yanagi Yuki、Ikeda Junya、Fujiwara Kohei、Nomura Kentaro、Tsukazaki Atsushi、Suzuki Michi-To
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Pages: 205112 (1-8)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.205112

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Odd-frequency pairing inherent in a Bogoliubov Fermi liquid2021

    • Author(s)
      Miki Tatsuya、Tamura Shun-Ta、Iimura Shoma、Hoshino Shintaro
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Pages: 094518 (1-14)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.094518

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multipolar ordering in the three-orbital Hubbard model2021

    • Author(s)
      Chikano Naoya、Hoshino Shintaro、Shinaoka Hiroshi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Pages: 235125 (1-11)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.235125

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multipole representation for anisotropic Coulomb interactions2021

    • Author(s)
      Iimura Shoma、Hirayama Motoaki、Hoshino Shintaro
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Pages: L081108 (1-6)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.L081108

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin-orbital model for fullerides2021

    • Author(s)
      Iwazaki Ryuta、Hoshino Shintaro
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Pages: 235145 (1-16)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.235145

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] FeSeに基づいたBogoliubov Fermi面に対する不純物効果2022

    • Author(s)
      三木健矢, 池田浩章, 星野晋太郎
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会(2022年), Web会議
  • [Presentation] 銅酸化物高温超伝導体におけるdz2軌道の重要性:4バンドd-p模型による解析2022

    • Author(s)
      渡部洋, 白川知功, 関和弘, 榊原寛史, 小谷岳生, 池田浩章, 柚木清司
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会(2022年), Web会議
  • [Presentation] FeSe系超伝導の低温高磁場領域におけるBogoliubov Fermi surfaceの存在可能性2022

    • Author(s)
      森達明, 池田浩章
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会(2022年), Web会議
  • [Presentation] Magnetic materials design by representation theory & first-principles calculation2021

    • Author(s)
      鈴木 通人
    • Organizer
      東京大学物性研究所理論セミナー Web会議
  • [Presentation] 準結晶における対称性適合な磁気構造の生成に向けた研究2021

    • Author(s)
      鈴木 通人
    • Organizer
      新学術領域ハイパーマテリアル 第6回領域Web会議
  • [Presentation] Interaction and disorder effects on Bogoliubov Fermi surfaces2021

    • Author(s)
      星野 晋太郎
    • Organizer
      New Trends in Quantum Condensed Matter Theory 2021, Web会議
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ボゴリウボフ・フェルミ面に対する相互作用の効果2021

    • Author(s)
      星野 晋太郎
    • Organizer
      日本物理学会2021年度秋季大会, Web会議, シンポジウム「鉄系超伝導研究の新展開---ネマティシティと新規超伝導相---」
    • Invited
  • [Presentation] Interaction and disorder effects on Bogoliubov Fermi surfaces2021

    • Author(s)
      星野 晋太郎
    • Organizer
      The 34th International Simposium on Superconductivity, Web会議
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] はじめに2021

    • Author(s)
      池田 浩章
    • Organizer
      日本物理学会2021年度秋季大会, Web会議, シンポジウム「鉄系超伝導研究の新展開---ネマティシティと新規超伝導相---」
  • [Presentation] 4バンドd-p模型による銅酸化物高温超伝導体の統一的記述2021

    • Author(s)
      渡部洋, 白川知功, 関和弘, 榊原寛史, 小谷岳生, 池田浩章, 柚木清司
    • Organizer
      日本物理学会2021年度秋季大会, Web会議
  • [Presentation] LaO1-xFxBiSSeにおける超伝導ギャップ構造2021

    • Author(s)
      六本木雅生, 石原滉大, 水上雄太, 星和久, 水口佳一, 池田浩章, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
    • Organizer
      日本物理学会2021年度秋季大会, Web会議
  • [Presentation] 磁場中の1次元ジグザグ構造における非線形電気伝導2021

    • Author(s)
      寺田伊吹, 池田浩章
    • Organizer
      日本物理学会2021年度秋季大会, Web会議
  • [Presentation] FeSe系超伝導体に見られる新規超伝導相---Bogoliubov Fermi surfaceの可能性について2021

    • Author(s)
      森達明, 池田浩章
    • Organizer
      日本物理学会2021年度秋季大会, Web会議

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Published: 2022-12-28  

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