Improvement and application of First-Principles Calculations for Heavy Fermion Systems

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01842
• 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: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: Ikeda Hiroaki 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 Final Research Achievements

In order to elucidate the mechanism of appearance of various multipole orders and unconventional superconductivity in strongly correlated electron systems such as heavy-fermion compounds, we have worked on the improvement of first-principles calculations and engaged in the following four studies.
(1) Development of original codes for LDA+DMFT and LDA+FLEX. (2) Development of the LDA+U method with exact exchange-correlation interaction. (3) Variational calculations of copper oxides based on the first-principles calculations. (4) Analysis of peculiar local degrees of freedom L×S and derivation of chirality density and its relation to electro-toroidal multipoles.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物質の基礎的物性データを第一原理的に正しく与えることは、磁性材料・超伝導材料など新物質探索や物質に現れる多彩で奇妙な秩序状態を理解するうえで非常に重要である。しかし、現状、第一原理計算の計算能力はまだまだ発展途上であり、特に、重い電子系化合物のような強相関物質における計算では実験と整合しないことも多い。ここでは、このような強相関物質を対象としてLDA+DMFTやLDA+FLEXのオリジナル汎用コードの作成を行った。その発展は当該分野の未解決問題への切り口を与えるとともに、物性予測という工学的な観点からも意義が大きい。