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2012 Fiscal Year Annual Research Report

フラストレート伝導系における新奇な量子輸送現象とダイナミクス

Research Project

Project/Area Number 24340076
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

求 幸年  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40323274)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宇田川 将文  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (80431790)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Keywords強相関系 / 磁性 / フラストレーション / 量子輸送 / ダイナミクス
Research Abstract

研究実施計画に沿って研究をすすめ、今年度は以下の成果を得た。(1)三角格子上の近藤格子模型における部分無秩序状態について、モンテカルロ計算により詳細な相図を求め、1/3フィリング近傍で電荷秩序を伴った部分無秩序状態が実現することを見出した。(2)三角格子上の周期的アンダーソン模型に対する平均場近似計算により、ハーフフィリング以外のコメンシュレートなフィリングでも部分無秩序相が実現することを見出した。また、これらにキャリアドーピングを行なうことにより、金属的な部分無秩序状態を見出した。(3)パイロクロア格子上のスピンアイス近藤格子模型に対して、多項式展開法に基づいた大規模なモンテカルロ計算を行ない、新奇なスピン電荷秩序相を見出した。また、この相に外部磁場を印加することによって電荷秩序がスイッチングを起こす現象を見出した。また、これらの研究をすすめる上で重要となる計算機環境の構築と計算プログラムの整備も同時に進めた。研究計画にはなかった成果として以下のものが挙げられる。(4}三角格子上のフェリ磁性状態において、ディラック電子状態が実現していること、さらにそれがハーフメタル状態であることを見出した。(5)カゴメアイスと結合した電子系に対する厳密対角化とモンテカルロ計算を行ない、特定のフィリングにおいて磁気秩序が無いにも関わらず電荷ギャップが開き、ホール伝導度が量子化された量子異常ホール状態が実現することを見出した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画に掲げていた問題の全てにおいて一定の成果を挙げて学術論文にて発表を行った上、計画に無かった成果として、ディラックハーフメタルやカゴメアイス量子異常ホール状態を発見し、それらについても学術論文にて成果発表を行なったため。

Strategy for Future Research Activity

今年度の順調な研究の進捗状況をふまえて、予定通り平成25年度の研究計画を遂行する。また、今年度研究計画に無かった成果を挙げることが出来たため、それらの問題についても深化発展を図る。

  • Research Products

    (30 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (23 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Quantum anomalous Hall effect in kagome ice2013

    • Author(s)
      Hiroaki Ishizuka and Yukitoshi Motome
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 87 Pages: 081105R/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.081105

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Partial Disorder in an Ising-Spin Kondo Lattice Model on a Triangular Lattice2012

    • Author(s)
      Hiroaki Ishizuka and Yukitoshi Motone
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 108 Pages: 257205/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.108.257205

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Partial Disorder and Metal-Insulator Transition in the Periodic Anderson Model2012

    • Author(s)
      Satoru Hayami, Masafumi Udagawa, and Yukitoshi Motome
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 81 Pages: 103707/1-4

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.103707

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic Order and Charge Disproportionation in a Spin-Ice Type Kondo Lattice Model : Large Scale Monte Carlo Study2012

    • Author(s)
      Hiroaki Isnizuka, Masafumi Udagawa, and Yukitoshi Motome
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 81 Pages: 113706/1-4

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.113706

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dirac Half-Metal in a Triangular Ferrimagnet2012

    • Author(s)
      Hiroaki Ishizuka and Yukitoshi Motome
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 109 Pages: 237207/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.109.237207

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] スピンアイス二重交換模型における自発的反転対称性の破れ2013

    • Author(s)
      石塚大晃, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-29
  • [Presentation] 近藤格子系が示すカイラルスピン秩序における量子揺らぎの効果2013

    • Author(s)
      赤城裕,宇田川将文,求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-27
  • [Presentation] フラストレート格子上ハバード模型の強相関極限における電荷・磁気相関2013

    • Author(s)
      宇田川将文,求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-27
  • [Presentation] 二次元スピンスカラーカイラル相における端状態の再構成2013

    • Author(s)
      小澤遼, 赤城裕, 宇田川将文, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-27
  • [Presentation] 立方格子における3次元ディラック電子を伴う非共面的な多重Q磁気秩序2013

    • Author(s)
      速水賢, 三澤貴宏, 山地洋平, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
    • Year and Date
      2013-03-26
  • [Presentation] Spin-charge interplay on frustrated lattices2013

    • Author(s)
      Yukitoshi Motome
    • Organizer
      2013 APS March meeting
    • Place of Presentation
      バルチモアコンベンションセンター(アメリカ)(Invited)
    • Year and Date
      2013-03-20
  • [Presentation] Quantum Fluctuation Effect on a Spin Scalar Chiral Ordering in Frustrated Kondo Lattice System2013

    • Author(s)
      Yutaka Akagi, Masafumi Udagawa, Yukitoshi Motome
    • Organizer
      2013 APS March meeting
    • Place of Presentation
      バルチモアコンベンションセンター
    • Year and Date
      2013-03-20
  • [Presentation] Quantum criticality and fractional charge excitations in itinerant ice-rule systems2013

    • Author(s)
      Masafumi Udagawa, Hiroaki Ishizuka, Yukitoshi Motome
    • Organizer
      2013 APS March meeting
    • Place of Presentation
      バルチモアコンベンションセンター
    • Year and Date
      2013-03-20
  • [Presentation] 3D Dirac Electrons on a Cubic Lattice with Noncoplanar Multiple-Q Order2013

    • Author(s)
      Satoru Hayami, Takahiro Misawa, Youhei Yamaji, Yukitoshi Motome
    • Organizer
      2013 APS March meeting
    • Place of Presentation
      バルチモアコンベンションセンター
    • Year and Date
      2013-03-19
  • [Presentation] Quantum Topological Hall Effect in Kagome Ice2013

    • Author(s)
      Yukitoshi Motome, Hiroaki Ishizuka
    • Organizer
      2013 APS March meeting
    • Place of Presentation
      バルチモアコンベンションセンター
    • Year and Date
      2013-03-19
  • [Presentation] Dirac Half-Metal in a Triangular Ferrimagnet2013

    • Author(s)
      Hiroaki Ishizuka, Yukitoshi Motome
    • Organizer
      2013 APS March meeting
    • Place of Presentation
      バルチモアコンベンションセンター
    • Year and Date
      2013-03-19
  • [Presentation] Frustration in elemental boron2012

    • Author(s)
      Yukitoshi Motome
    • Organizer
      Japan-France Joint Seminar 2012
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台(兵庫県)(Invited)
    • Year and Date
      2012-11-07
  • [Presentation] 周期的アンダーソンモデルにおける多重Q磁気秩序と電荷秩序2012

    • Author(s)
      速水賢, 三澤貴宏, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] カゴメ格子二重交換模型におけるスピンアイス液体状態と異常ホール効果2012

    • Author(s)
      石塚大晃, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] 三角格子近藤格子模型が示す部分無秩序状態における電荷秩序と電子構造2012

    • Author(s)
      石塚大晃, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] カゴメ格子上ハバードモデルにおける磁場誘起スピンカイラル秩序2012

    • Author(s)
      乾幸地, 石塚大晃, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] スピンアイス伝導系の輸送現象と動的応答2012

    • Author(s)
      宇田川将文, 石塚大晃, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-20
  • [Presentation] 三角格子周期的アンダーソン模型において磁場やスピン異方性に誘起される部分無秩序状態2012

    • Author(s)
      速水賢, 宇田川将文, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-20
  • [Presentation] 三角格子フェリ磁性体におけるディラック・ハーフメタル2012

    • Author(s)
      石塚大晃, 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-20
  • [Presentation] Transport theory of conduction electrons coupled with spin ice2012

    • Author(s)
      Masafumi Udagawa
    • Organizer
      Swiss-Japan Workshop 2012 : Current Topics in Theory of Correlated Materials
    • Place of Presentation
      理化学研究所(埼玉県)(Invited)
    • Year and Date
      2012-09-13
  • [Presentation] Frustration, competing interactions & partial disorder in Kondo lattice systems2012

    • Author(s)
      Yukitoshi Motome
    • Organizer
      The International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2012
    • Place of Presentation
      マクマスター大学(カナダ)
    • Year and Date
      2012-06-05
  • [Presentation] Complex spin-charge orders in Kondo lattice systems2012

    • Author(s)
      Yukitoshi Motome
    • Organizer
      International Workshop on Itinerant Spin-Orbital Systems
    • Place of Presentation
      マックスプランク研究所 (ドイツ・ドレスデン)(Invited)
    • Year and Date
      2012-05-24
  • [Presentation] Non-Kondo resistivity minimum in spin ice conduction systems2012

    • Author(s)
      Masafumi Udagawa
    • Organizer
      International Workshop on Itinerant Spin-Orbital Systems
    • Place of Presentation
      マックスプランク研究所 (ドイツ・ドレスデン)(Invited)
    • Year and Date
      2012-05-22
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.motome-lab.t.u-tokyo.ac.jp/publication.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.motome-lab.t.u-tokyo.ac.jp/talk.html

URL: 

Published: 2014-07-16  

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