2023 Fiscal Year Research-status Report
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23KJ1497
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
谷 天太 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Keywords | モアレ物質 / ツイスト物質 / 電気伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最も基本的なツイスト３次元積層物質として、２つのグラファイトをツイスト積層したツイストグラファイトにおける、垂直方向の電気伝導に関する理論的研究を行った。
計算にあたっては、ツイスト２次元物質の解析手法として知られている有効連続体模型、および格子模型におけるグリーン関数の計算手法である再帰的グリーン関数法を用いてツイスト３次元系の電気伝導度を求める一般的手法を開発し、特にツイストグラファイトに適用した。その結果、ツイスト角度を変化させたときに電気伝導度は大きく変調されることがわかった。電気伝導度がツイストによって変わってしまうという現象自体は、二組のグラファイトのフェルミ面が互いにずれることから予想されうることであった。一方で、基本的には滑らかに角度依存する伝導度が、特定のツイスト角の周辺で非単調な振る舞いを見せることが明らかになった。
この非自明な依存性の起源を探るため、再帰的グリーン関数法によりツイスト界面付近およびバルクの局所状態密度を計算した。これにより、伝導度の非単調な振る舞いは、界面に局在した電子状態とバルクグラファイトの連続スペクトル状態の間で起こるFano共鳴に起因することが分かった。界面局在状態は魔法角ツイスト二層グラフェンのフラットバンド由来であり、ツイスト物質特有のモアレ物理が垂直電気伝導に影響を及ぼしているという非自明かつ興味深い結果が得られた。またFano共鳴の起きるツイスト角度では伝導度は急激に落ち込んでおり、角度の調節により系の伝導性が金属から絶縁体へと変化しているともいえる。
以上の研究成果は３件の国際学会および１件の国内学会で発表した。また論文として査読付き国際学術誌Physical Review Bにおいて出版済みである。当該論文は高い評価を受け、Editors' Suggestionにも選出された。
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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
１年目である今年度には、ツイスト３次元積層物質における垂直伝導の解析を予定していた。研究は順調に進み、成果を論文の形にまとめ出版することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目には超伝導体からなるツイスト３次元積層物質の理論的研究を予定している。既に超伝導TMDC（遷移金属ダイカルコゲナイド）をモデルとした計算を進めており、来年度にはこの計算を継続することで成果を上げ、学会発表・論文出版を行うことを目指す。
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