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2011 Fiscal Year Annual Research Report

幾何学的位相による物質相:量子液体及びグラフェンでの応用と展開

Research Project

Project/Area Number 23340112
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

初貝 安弘  筑波大学, 数理物質系, 教授 (80218495)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 青木 秀夫  東京大学, 理学系研究科, 教授 (50114351)
島野 亮  東京大学, 理学系研究科, 准教授 (40262042)
河原林 透  東邦大学, 理学部, 教授 (90251488)
Keywordsグラフェン / 量子液体 / テラヘルツ分光 / ベリー接続
Research Abstract

平成23 年度は実験、理論の各分担者の間で緊密な議論を集中して行い、各グループ間での共同体制の構築を行った。具体的な成果としては、理論班としては、ベリー接続の理論を拡張しZQ量子化の一般論を構築した。続いてその理論をカゴメ格子、パイロクロア格子上の電子系に対して適用し多量体化を記述するトポロジカルな秩序変数を用いた相の分類を行ない、量子化するトポロジカルな秩序変数の断熱不変量としての有効性を示した。また、グラフェンのトポロジカルな側面に着目した研究を行い、国際会議にてこれまでの研究のレビューを招待講演にて講演した。「バルク・エッジ対応」の観点からは、磁場下グラフェンのジグザグ端の局在状態に対して、我々が提案しているトポロジカル補償の概念を確認した。また、カイラル対称性に着目しグラフェンの乱れの効果を研究し磁場下におけるゼロエネルギーのランダウ準位の特異な振る舞いを数値計算を用いつつ解明した。さらにはグラフェンにおける電子相関の問題に関して、カイラル凝縮相としての新しい視点を持ち込み、理論的な研究を進め、グラフェンの電子相関に関する今後の展開の基礎を構築した。一方実験班では、試料設計、およびその基礎評価を中心として研究を進め、磁場下にあるグラフェン量子液体相の動的な電子相間効果を調べるためにグラフェンの低温磁場下テラヘルツ分光測定の基礎をつくった。
また、分担者、連携研究者の他に海外からの関連研究者をまねいて研究会を以下の通りに2回開催した。
第1回. Get together Meeting (Informal) 2011年5月23日(月)13:00から 東大理学部1号館9階、933号セミナー室
第2回. Quantum liquids and graphene physics (English) 2012年2月16日(木)13:00から 筑波大学総合研究棟B棟、B107

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は研究計画初年度ではあるが、現在までの研究の履歴の上に理論班を中心に具体的な成果を論文発表するとともに、長期的な観点から理論の深化のための研究も行った。実験班は本研究で計画している実験の基礎的な準備を順調に行った。特に、本基盤研究主催で研究会を開催し、他の実験グループとの研究交流を行い、将来の具体的な研究交流の基礎をつくった。
また、過去の研究履歴もあって、初年度から複数の招待講演を含み論文発表も行うことができたう上、実験班と理論班との研究交流も順調に進展した。よって客観的にみても当初の計画以上に研究は進展したと評価できる。

Strategy for Future Research Activity

研究はメンバー間の学術交流も実験グループを含めて計画通り着実に進展しており、当初の研究計画にそって着実に進めていく予定である。また、本基盤研究主催で開催した研究集会で他の実験グループとの意見交換を行い、将来の本基盤研究実験班において必要なグラフェンの試料提供等につながる研究交流の基礎が構築できたので、次年度以降はより具体的な研究につなげる予定である。

  • Research Products

    (36 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (24 results) (of which Invited: 9 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Terahertz magneto-optics in the quantum Hall system2012

    • Author(s)
      Ryo Shimano and Y. Ikebe
    • Journal Title

      Proc. SPIE

      Volume: 8260 Pages: 82601N

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ZQ Topological Invariants for Polyacetylene, Kagome and Pyrochlore lattices2011

    • Author(s)
      Y. Hatsugai, I. Maruyama (Y.Hatsugai)
    • Journal Title

      Euro. Phys. Lett.

      Volume: 95 Pages: 20003(5)

    • DOI

      doi:10.1209/0295-5075/95/20003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Z2 topological number of local quantum clusters in the orthogonal dimer model2011

    • Author(s)
      I. Maruyama, S. Tanaya, M. Arikawa and Y. Hatsugai (I. Maruyama)
    • Journal Title

      J. Phys.: Conf. Ser.

      Volume: 320 Pages: 12019(6)

    • DOI

      doi:10.1088/1742-6596/320/1/012019

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Edge states in graphene quantum Hall system with bond vs potential disorder2011

    • Author(s)
      M. Arikawa, H. Aoki, Y. Hatsugai (M.Arikawa)
    • Journal Title

      J. Phys.: Conf. Ser.

      Volume: 334 Pages: 012043(4)

    • DOI

      doi:10.1088/1742-6596/334/1/012043

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical study of electronic structure under uniform magnetic field and quantized Hall conductance for multi-band tight-binding models2011

    • Author(s)
      M. Arai, Y. Hatsugai (M.Arai)
    • Journal Title

      J. Phys.: Conf. Ser.

      Volume: 334 Pages: 012042(4)

    • DOI

      doi:10.1088/1742-6596/334/1/012042

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topological aspect of graphene physics2011

    • Author(s)
      Y. Hatsugai (Y. Hatsugai)
    • Journal Title

      J. Phys.: Conf. Ser. (Invited)

      Volume: 334 Pages: 012004(13)

    • DOI

      doi:10.1088/1742-6596/334/1/012004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Wave packet dynamics in the spin torque transfer2011

    • Author(s)
      M. Arikawa, Y. Hatsugai, T. Endoh, K. Shiraishi (M.Arikawa)
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 81 Pages: 044706(4)

    • DOI

      DOI: 10.1143/JPSJ.81.044706

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terahertz magneto-optics of quantum Hall effect and anomalous Hall effect2011

    • Author(s)
      R. Shimano
    • Journal Title

      Proceedings of 36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2011)

      Volume: 36th International Conference Pages: 6104956

    • DOI

      DOI:10.1109/irmmw-THz.2011.6104956

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光で見る量子ホール効果2011

    • Author(s)
      森本高裕, 池辺洋平, 島野亮, 青木秀夫
    • Journal Title

      日本物理学会誌2011年5月号「最近の研究から」

      Volume: 第66巻 第5号 Pages: 365頁-370頁

  • [Journal Article] 光学量子ホール効果2011

    • Author(s)
      島野亮
    • Journal Title

      パリティ2012年1月号 特集「物理科学,この1年」

      Volume: 第27巻 第1号 Pages: 35頁-36頁

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Short-range entangled 系におけるZQ量子化ベリー位相の応用

    • Author(s)
      初貝安弘, 丸山勲 (初貝安弘)
    • Organizer
      日本物理学会2012年年会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(神戸)
  • [Presentation] 電子間相互作用による磁場下グラフェンの局在状態

    • Author(s)
      濱本雄治, 青木秀夫, 初貝安弘 (初貝安弘)
    • Organizer
      日本物理学会2012年年会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(神戸)
  • [Presentation] 2次元パイロクロア格子におけるクロスダイマー相と量子化ベリー位相

    • Author(s)
      棚谷翔, 丸山勲, 初貝安弘 (初貝安弘)
    • Organizer
      日本物理学会2012年年会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(神戸)
  • [Presentation] 電場中の2層グラフェンにおけるゼロエネルギーランダウ準位の トポロジカルな安定性

    • Author(s)
      河原林透, 初貝安弘, 青木秀夫 (河原林透)
    • Organizer
      日本物理学会2012年年会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(神戸)
  • [Presentation] フェルミオン・ダブリングを伴わないディラック電子のランダウ準位に対するランダムネスの効果

    • Author(s)
      本田貴大,初貝安弘,青木秀夫,河原林透 (河原林透)
    • Organizer
      日本物理学会2012年年会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(神戸)
  • [Presentation] Symmetry, Dirac cones and Berry connections for frustrated fermions

    • Author(s)
      Y. Hatsugai (Y. Hatsugai)
    • Organizer
      26th Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2011 (NQS2011)
    • Place of Presentation
      京都大学 基礎物理学研究所 (京都)
    • Invited
  • [Presentation] Quantized Berry phases for characterization of short range entangled states in d-dimensions

    • Author(s)
      Y. Hatsugai (Y. Hatsugai)
    • Organizer
      Kavli Institute for Theoretical Physics program : Topological Insulators and Superconductors
    • Place of Presentation
      Kavli Institute for Theoretical Physics, UCSB, Santa Barbara, California, U.S.A.
    • Invited
  • [Presentation] グラフェンにおけるカイラル対称性と電子相関

    • Author(s)
      初貝安弘 (初貝安弘)
    • Organizer
      理論核領域, 素粒子領域合同シンポジウム 強相関物理の新展開18pSJ-6 日本物理学会 2011年秋季大会(素粒子原子核)
    • Place of Presentation
      弘前大学, 青森
    • Invited
  • [Presentation] 対称性が保護するベリー位相の量子化とその電子系での応用

    • Author(s)
      初貝安弘,丸山勲(初貝安弘)
    • Organizer
      日本物理学会 2011年秋季大会(物性)22pGT-5
    • Place of Presentation
      富山大学, 富山
  • [Presentation] 傾いたディラックコーンにおけるゼロモードのトポロジカルな安定性 --- カイラル対称性の非エルミートな一般化 ---

    • Author(s)
      河原林透,初貝安弘,森本高裕,青木秀夫 (河原林透)
    • Organizer
      日本物理学会 2011年秋季大会(物性)21pTR-10
    • Place of Presentation
      富山大学, 富山
  • [Presentation] 磁場中グラフェンのカイラル対称性と多体状態の数値的研究

    • Author(s)
      濱本雄治,初貝安弘,青木秀夫(初貝安弘)
    • Organizer
      日本物理学会 2011年秋季大会(物性)22aTL-12
    • Place of Presentation
      富山大学, 富山
  • [Presentation] 二次元パイロクロア格子上のS=1/2 ハイゼンベルグ模型の基底状態とZ2 ベリー位相を用いた相分類

    • Author(s)
      棚谷翔, 丸山勲, 有川晃弘, 初貝安弘(初貝安弘)
    • Organizer
      ポリスケール大学間連携研究会
    • Place of Presentation
      東京理科大学長万部キャンパス
  • [Presentation] グラフェンの特異な物性とカイラル対称性

    • Author(s)
      初貝安弘 (初貝安弘)
    • Organizer
      京都大学基礎物理学研究所 研究会「熱場の量子論とその応用」
    • Place of Presentation
      富山大学, 富山
    • Invited
  • [Presentation] 時間反転対称性とトポロジカル絶縁体のエッジ状態:バルクエッジ対応の物理

    • Author(s)
      初貝安弘 (初貝安弘)
    • Organizer
      平成23年度 第10回 飯綱・サイエンスサマー道場
    • Place of Presentation
      長野県飯綱高原「ホテルアルカディア」
    • Invited
  • [Presentation] Use of Berry connections in condensed matter physics and the bulk-edge correspondence

    • Author(s)
      Y. Hatsugai (Y. Hatsugai)
    • Organizer
      Workshop on Emergence in Field Theory
    • Place of Presentation
      Nanyang Executive center, Nanyang Technology University, Singapore
    • Invited
  • [Presentation] Chiral Symmetry and Electron-Electron Interaction in Many-Body Gap Formation in Graphene

    • Author(s)
      Y. Hamamoto, Y. Hatsugai, and H. Aoki (Y. Hatsugai)
    • Organizer
      26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26) 16P-D046
    • Place of Presentation
      The Beijing International Convention Center, China
  • [Presentation] Chiral Symmetry and Electron-Electron Interaction in Many-Body Gap Formation in Graphene

    • Author(s)
      Y. Hamamoto, Y. Hatsugai, and H. Aoki i (Y. Hatsugai)
    • Organizer
      The 19th international conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS19)
    • Place of Presentation
      Florida State University Conference Center, USA
  • [Presentation] Symmetry protected quantization of Berry phases and applications

    • Author(s)
      Y. Hatsugai (Y. Hatsugai)
    • Organizer
      Workshop and School on Topological Aspects of Condensed Matter Physics
    • Place of Presentation
      International Center for Theoretical Physics (ICTP), Trieste, Italy
    • Invited
  • [Presentation] Robustness of zero-modes and generalised chiral symmetry for tilted Dirac cones with disorder (Oral presentation)

    • Author(s)
      T. Kawarabayashi, Y. Hatsugai, T. Morimoto, H. Aoki (T. Kawarabayashi)
    • Organizer
      Graphene Week 2011: Fundamental Science of Graphene and Applications of Graphene-Based Devices
    • Place of Presentation
      Obergurgl, Austria
  • [Presentation] Electron correlation and chiral symmetry in half-filled graphene in magnetic fields

    • Author(s)
      Y. Hamamoto, Y. Hatsugai, H. Aoki (Y.Hatsugai)
    • Organizer
      Graphene Week 2011: Fundamental Science of Graphene and Applications of Graphene-Based Devices
    • Place of Presentation
      Obergurgl, Austria
  • [Presentation] Terahertz magneto-optics of quantum Hall effect and anomalous Hall effect

    • Author(s)
      Ryo Shimano (Ryo Shimano)
    • Organizer
      36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2011)
    • Place of Presentation
      Houston, Texas, USA
    • Invited
  • [Presentation] Terahertz magneto-optics in the quantum Hall system

    • Author(s)
      Ryo Shimano and Y. Ikebe (Ryo Shimano)
    • Organizer
      SPIE Photonics West, OPTO,Ultrafast Phenomena and Nanophotonics XVII
    • Place of Presentation
      San Francisco, California, USA
    • Invited
  • [Presentation] Terahertz magneto-optics; a new route to study the AC Hall effect

    • Author(s)
      R. Shimano (Ryo Shimano)
    • Organizer
      Workshop on Quantum liquids and graphene physics
    • Place of Presentation
      筑波大学
  • [Presentation] テラヘルツ波領域の物性物理-光と物質の研究の新展開-

    • Author(s)
      島野亮(島野亮)
    • Organizer
      光FORUM 第3回セミナー
    • Place of Presentation
      東京大学
  • [Remarks] 幾何学的位相による物質相:量子液体及びグラフェンでの応用と展開

    • URL

      http://rhodia.ph.tsukuba.ac.jp/~hatsugai/modules/pico/index.php?content_id=62

  • [Remarks] 物性物理学/物性理論 初貝研究室/筑波大学

    • URL

      http://rhodia.ph.tsukuba.ac.jp/~hatsugai

URL: 

Published: 2014-07-24  

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