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2012 Fiscal Year Annual Research Report

量子相転移の物理の革新 ―トポロジカル量子臨界、多重量子臨界と新量子相―

Research Project

Project/Area Number 22340090
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

今田 正俊  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70143542)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三澤 貴宏  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10582687)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2014-03-31
Keywords量子臨界現象 / 非フェルミ液体 / トポロジカル相転移 / モット転移 / マージナル量子臨界
Research Abstract

系のトポロジー変化によって特徴づけられる量子相転移や、1次相転移の浸み出し効果のあるような、特異な量子臨界点がその周りに引き起こす新奇な量子臨界性(マージナル量子臨界性や多重量子臨界性)の特質を明らかにすることが研究目標である。トポロジカル絶縁体とゼロギャップ半導体の間の相転移が対称性の破れと、トポロジーの変化による相転移の両方の性格を持ち、特異な臨界性を示す問題について、引き続き平均場理論の枠を超えて、グラフェン的な構造を持つ蜂の巣格子系を例にとって、多変数変分モンテカルロ法による研究を進めた。量子ゆらぎを取り入れても、特異な臨界性が保持されるかどうかを検討している。一方有機導体で実験的に観測された特異な普遍性を示すモット転移の機構に最終的に決着をつけるべく、国際共同研究で低温モット転移のふるまいを追究している。これによって実験結果の解釈として量子モット転移が本当に正しいかどうか決着をつけられる。またイリジウム化合物の新奇量子相の可能性を第一原理的に追究している。さらにハバード模型の超伝導を吟味し、相分離と関連するマージナル量子臨界点の近傍で、超伝導相が顕著に安定化することを示した。この超伝導はスピン相関とそのゆらぎが超伝導機構に顕著な寄与をすると考えられているが、むしろ相分離に伴うマージナルな量子臨界性が生み出す超伝導への寄与が大きいことがわかってきたという点で、長年の懸案である銅酸化物超伝導の機構解明に大きく貢献すると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

ハバード模型の量子臨界の解明、有機導体の量子モット転移の研究などが予想以上に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

トポロジカル絶縁体への相転移ついて、平均場を超えたふるまいを調べるために、多変数変分モンテカルロ法による研究をさらに進める。また、ドープされたモット絶縁体のふるまいについて引き続き考察を進める。有機導体、イリジウム化合物の研究も引き続き進める。

  • Research Products

    (21 results)

All 2012 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 8 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Cluster-size dependence in cellular dynamical mean-field theory2012

    • Author(s)
      Shiro Sakai, Giorgio Sangiovanni, Marcello Civelli, Yukitoshi Motome, Karsten Held, Masatoshi Imada
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 85 Pages: 035102(1-10)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.035102

  • [Journal Article] Ab initio two-dimensional multiband low-energy models of EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 and κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2 with comparisons to single-band models2012

    • Author(s)
      Kazuma Nakamura, Yoshihide Yoshimoto, Masatoshi Imada
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 86 Pages: 205117

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.205117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-temperature superconductivity in layered nitrides β-LixMNCl (M = Ti, Zr, Hf): Insights from density functional theory for superconductors2012

    • Author(s)
      Ryosuke Akashi, Kazuma Nakamura, Ryotaro Arita, Ryotaro and Masatoshi Imada
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 86 Pages: 054513

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.054513

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effective on-site interaction for dynamical mean-field theory2012

    • Author(s)
      Yusuke Nomura, Merzuk Kaltak, Kazuma Nakamura, Ciro Taranto, Shiro Sakai, Alessandro Toschi, Ryotaro Arita, Karsten Held, Georg Kresse, and Masatoshi Imada
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 86 Pages: 085117

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.085117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ab initio Low-Energy Model of Transition-Metal-Oxide Heterostructure LaAlO3/SrTiO32012

    • Author(s)
      Motoaki Hirayama, Takashi Miyake, and Masatoshi Imada
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 81 Pages: 084708

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.084708

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Impurity Effects on Superconductivity on Surfaces of Topological Insulators2012

    • Author(s)
      Yuto Ito, Youhei Yamaji, and Masatoshi Imada
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 81 Pages: 084707

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.084707

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ab Initio Evidence for Strong Correlation Associated with Mott Proximity in Iron-Based Superconductors2012

    • Author(s)
      Takahiro Misawa, Kazuma Nakamura, and Masatoshi Imada
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 108 Pages: 177007

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.108.177007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ab initio Studies on the Interplay between Spin-Orbit Interaction and Coulomb Correlation in Sr2IrO4 and Ba2IrO42012

    • Author(s)
      R. Arita, J. Kunes, A.V. Kozhevnikov, A.G. Eguiluz, M. Imada
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 108 Pages: 086403

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.108.086403

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mott Transition and Phase Diagram of κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2Studied by Two-Dimensional Model Derived from Ab initio Method2012

    • Author(s)
      Hiroshi Shinaoka, Takahiro Misawa, Kazuma Nakamura, Masatoshi Imada
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 81 Pages: 034701

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.034701

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Spin-Orbit Interactions, Topological Insulators and Topological Transitions2012

    • Author(s)
      Masatoshi Imada
    • Organizer
      12th Japanese-German Symposium Emergent Phenomena in Novel Quantum Phases of Condensed Matter
    • Place of Presentation
      Izu, Japan
    • Year and Date
      20120714-20120717
    • Invited
  • [Presentation] Ab initio studies of strongly correlated electron systems

    • Author(s)
      Masatoshi Imada
    • Organizer
      The 19th International Conference on Magnetism with Strongly Correlated Electron Systems (ICM2012)
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Invited
  • [Presentation] Interplay of electron correlation and spin-orbit interaction

    • Author(s)
      Masatoshi Imada
    • Organizer
      International Workshop on Spin-Orbit Physics in Correlated Electron Systems
    • Place of Presentation
      Aspen, USA
    • Invited
  • [Presentation] Theory of Pseudogap in Underdoped Cuprates

    • Author(s)
      Masatoshi Imada
    • Organizer
      International Conference on Materials & Mechanisms of Superconductivity (M2S 2012)
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
    • Invited
  • [Presentation] Dynamical mean-field approach on doped Mott insulators and cuprate superconductors

    • Author(s)
      Masatoshi Imada
    • Organizer
      Dynamical Mean-Field Approach for Strongly Correlated Materials
    • Place of Presentation
      Dresden, Germany
    • Invited
  • [Presentation] Quantum Monte Carlo for strongly correlated systems

    • Author(s)
      Masatoshi Imada
    • Organizer
      Conference on Computational Physics (CCP2012)
    • Place of Presentation
      Kobe, Japan
    • Invited
  • [Presentation] Iron-based Superconductors

    • Author(s)
      Masatoshi Imada
    • Organizer
      Workshop on Novel Materials: Adding material-specific reality in physicists' models
    • Place of Presentation
      Natal, Brazil
    • Invited
  • [Presentation] Ab initio study of iron-based superconductors --Roles of electron correlations and large Mott proximity--

    • Author(s)
      Takahiro Misawa
    • Organizer
      International Conference on Heavy Electrons and Novel Quantum Phases (ICHN 2012)
    • Place of Presentation
      Gyeongju, Korea
    • Invited
  • [Presentation] 第一原理電子状態計算法をもとにした高温超伝導体にたいする電子状態計算

    • Author(s)
      三澤 貴宏、今田 正俊
    • Organizer
      第3回 CMSI 研究会~超並列計算が拓く新しい計算物質科学~
    • Place of Presentation
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
  • [Presentation] 第一原理電子状態計算法を用いた高温超伝導の機構解明

    • Author(s)
      三澤 貴宏
    • Organizer
      平成24年度「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題中間報告会
    • Place of Presentation
      イイノカンファレンスセンター 、東京
  • [Presentation] Analyses of High-Temperature Superconductivity in Doped Hubbard Model --High-Precision Variational Monte Carlo Study--

    • Author(s)
      Takahiro Misawwa and Masatoshi Imada
    • Organizer
      APS March meeting 2013
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
  • [Book] 岩波科学計算科学3 計算と物質2012

    • Author(s)
      押山 淳、天能 精一郎、杉野 修、大野 かおる、今田 正俊、高田 康民
    • Total Pages
      296
    • Publisher
      岩波書店

URL: 

Published: 2014-07-24  

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