2014 Fiscal Year Research-status Report
分子性導体の外場誘起非線形現象における階層間結合効果の理論
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23540426
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
米満 賢治 中央大学, 理工学部, 教授 (60270823)
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2011-04-28 – 2016-03-31
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| Keywords | 集積型金属錯体 / 有機導体 / 負温度状態 / 相互作用反転 / 斥力引力変換 / 光誘起相分離 / 電荷密度波 / スピン密度波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最近の実験技術の発展により、より強い光をより短い時間で照射することができるようになり、強い光により電子状態がどう変化するか、これまでに観測されたことがない電子状態が現れうるか、などに興味が持たれている。そこで、振幅の大きい振動電場を照射した後の電子状態について、一般的な視点から理論的に研究した。もともと大振幅の振動電場では負温度状態が形成されうることが議論されてきた。連続的な光照射の場合は、古くから知られているが、最近はパルス光照射でも、可能なことが示唆されていた。ただし、パルス光はハーフ・サイクルなど、電場の時間積分が有限になるか、電場の時間変化が非対称なことが必要だと考えられていた。それは、トランスファー積分の符号が有効的に変わること、つまり動的位相シフトが大きいことが、必須と思われたからで、実験では達成が困難な条件だった。そこで、対称的なモノサイクルの振動電場により、負温度状態が形成されないか、それに付随して相互作用が反転しないか、調べた。
強く二量化した分子性物質において、二量体の中と外で有効トランスファー積分の変調が、それぞれパルス光と連続波光で起きることがわかっていたので、それを簡単化した模型を考えた。1次元3/4フィルドで強く二量化した拡張ハバード模型に電子フォノン相互作用を加え、バンド絶縁相になる系を扱った。厳密対角化に基づき数値的に系の時間発展を計算した。すると負温度状態がモノサイクルの振動電場によっても形成され、オンサイト、サイト間の電子間相互作用も、電荷密度変調型、ボンド密度変調型の電子フォノン相互作用も有効的に反転することがわかった。つまり、有効トランスファー積分が全く変化しなくとも負温度状態が形成できること、エントロピーをあまり大きくせずに、全エネルギーを極大化することが必須であることを、明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
負温度状態の生成は相互作用を有効的に反転させ、新奇な電子状態をつくる基礎になる。それが、これまで考えられたよりも、ずっと緩い条件で起きることがわかった。さらに、反転することが実証された相互作用は、オンサイト、サイト間の電子間相互作用だけでなく、電荷密度変調型、ボンド密度変調型の電子フォノン相互作用も含まれている。これらの反転条件の詳細がわかったので、今後の新奇な電子状態の創成に向けて、研究が大きく前進した。
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| Strategy for Future Research Activity |
負温度状態の形成には、やはり模型の特殊性が関わっていると示唆される。古くから知られている二準位系やそれに近い、強く二量化した系から離れ、どれほど一般的な模型において、負温度状態が形成されるのか、さらに調べる必要がある。また、長距離相互作用の反転によって起きることが予想されるのは、電荷の高密度領域と低密度領域への相分離であり、その生成条件を調べる。これらを基に、大振幅の振動電場によって実験的に形成された電子状態の解析や解釈を進め、論文にまとめる。
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| Causes of Carryover |
平成24年4月に分子科学研究所から中央大学に異動し、平成25年度中に空調工事が完了したが、平成26年度は電源が安定しないための機器の故障が続き、いまだに計算機環境を整備中のため、繰越が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度には新たに計算機を購入して、数値計算を進める。研究成果を国内外で発表するとともに、理論予測と実験結果を比較検討するため、実験研究者と打ち合わせを行う。
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[Journal Article] Coherent dynamics of photoinduced phase formation in a strongly correlated organic crystal2014
Author(s)
Y. Matsubara, S. Ogihara, J. Itatani, N. Maeshima, K. Yonemitsu, T. Ishikawa, Y. Okimoto, S. Koshihara, T. Hiramatsu, Y. Nakano, H. Yamochi, G. Saito, and K. Onda
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 89
Pages: 161102(R)-1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Optical freezing of charge motion in an organic conductor2014
Author(s)
T. Ishikawa, Y. Sagae, Y. Naitoh, Y. Kawakami, H. Itoh, K. Yamamoto, K. Yakushi, H. Kishida, T. Sasaki, S. Ishihara, Y. Tanaka, K. Yonemitsu, and S. Iwai
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 5
Pages: 5528-1-6
DOI
Peer Reviewed
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