2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of theories for strongly correlated materials design

Research Project

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Project/Area Number	21H01041
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	Okayama University
Principal Investigator	Otsuki Junya 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60513877)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉見一慶東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (10586910) 野村悠祐慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (20793756) 品岡寛埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (40773023)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	強相関電子系 / 計算物質科学 / 磁性 / 多極子秩序 / 第一原理計算 / 動的平均場理論
Outline of Final Research Achievements	Strongly correlated electron materials containing transition metals and/or rare earth elements exhibit various functional properties that are useful in practical applications, such as permanent magnets with high coercivity and high-temperature superconductivity. Although it is expected that the development of materials will become more efficient if these properties can be reproduced and predicted by calculations, they have not yet reached a practical level due to the difficulty in dealing with strong interactions between electrons (quantum many-body effect). In this study, we focus on "multipole ordering," which is one of the phase transitions observed in strongly correlated materials. By combining first-principles calculations based on density functional theory and quantum many-body calculations based on the dynamical mean-field method, we succeeded in reproducing multipole ordering in actual compounds.
Free Research Field	物性理論
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	多極子秩序は、希土類化合物において多く見出されている秩序状態であるが、そのエネルギースケールの小ささと多体効果の扱いの難しさから、第一原理計算により導出することが困難であった。本研究により、動的平均場法を用いて多極子秩序の第一原理計算が可能であることが示された。このことは、希土類化合物における様々な秩序状態を第一原理計算により扱える可能性を示している。この計算法をより洗練させることで、有用な機能を持つ物質を計算によって見つけ出す物質開発への応用も期待される。特に、希土類元素は有用な磁性材料であることから、磁性物質の開発への応用も期待される。