2014 Fiscal Year Annual Research Report
トポロジカル相におけるバルク・エッジ対応の普遍性：固体物理から冷却原子まで
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26247064
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
初貝 安弘 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80218495)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 義朗 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40226907)
木村 昭夫 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00272534)
青木 秀夫 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50114351)
福井 隆裕 茨城大学, 理学部, 教授 (10322009)
河原林 透 東邦大学, 理学部, 教授 (90251488)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エッジ状態 / 冷却原子 / ARPES実験 / バルク・エッジ対応 / トポロジカル相 / チャーン数 / エンタングルメント / ディラック電子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冷却原子実験グループ（高橋）：「冷却Yb原子を、高安定なレーザーにより共鳴励起することによりスピン軌道相互作用を誘起し磁気フェッシュバッハ共鳴を組み合わせることで、高効率な分子生成に成功しトポロジカル超流動に向けて大きく前進した。また、動的な超光格子技術を駆使して、冷却原子について初めてトポロジカルポンピングを実現した。」
ARPES実験グループ（木村）：新規導入した大口径３軸マニピュレーターを広島大学の高分解能３次元スピン角度分解光電子分光装置に設置しテスト実験を行った。さらに量子異常ホール効果を示すSb2-xVxTe3等の強磁性トポロジカル絶縁体に対し、内殻吸収磁気円二色性分光実験をSPring-8にて行い、Sb 5pやTe 5pといった母体のキャリアが媒介となり系の強磁性が安定化していることを明らかにした。さらには、Sb2Te3やSb2-xVxTe3等について、ポンプ・プローブ法を用いた時間角度分解光電子分光を東京大学物性研究所の深紫外レーザー装置を用いて行い、非占有表面状態の観測および表面状態の非平衡ダイナミクスを捉えることができた。
理論グループ（初貝、青木、福井、河原林）：(1)特異分散の例である質量ゼロのディラック電子系に関してバルクのベリー位相とエッジ状態の関係をバルク・エッジ対応の観点から電子占有率が1/4である場合に拡張することに成功した。また、ディラックコーンが傾いた場合のランダウ準位の理論を一般化したカイラル対称性を使い構成した。(2)もう一つの特異分散である平坦バンドの一般論をシリセンに適用した。(3) 2量体化したハニカム構造の電子系における点欠陥近傍の電子状態をでバルク・エッジ対応の観点から整理した。(4) エンタングルメントチャーン数、ベリー位相という新規概念を提案し、その有効性をバルク・エッジ対応等の視点から明らかとした。
各グループ間の研究交流のための研究会を延べ4日行い今後の展開の基礎を作った。
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| 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１年目であることに留意し、実験、理論ともにまずは各グループの個々の研究をバルク・エッジ対応の視点から見直しつつ着実に遂行することを目指した。その結果、研究初年度であるにもかかわらず多数の論文、講演にあるとおりの実績をあげることができた。この点で、研究総体としては、堅実かつ十分な研究進展があったと評価できる。
更には、研究２，３年目におけるグループ間の実質的な研究の相互交流により相乗効果ある成果をえることを目指し、２０１４年５月３１日～６月１日にスタートアップ研究会を２０１５年２月１４日～１５日に第２回研究会を本基盤研究グループで開催し、計２回のべ４日間のポスター発表を含めた研究交流会を研究分担者、連携研究者、関連学生のほぼ全員が参加する形でのおこなうことができた。この研究集会は今年度は研究グループ内のクローズドな形で行った。それ故、未発表データ、アイデアを含めての自由な意見交換を行うことができ、各班の研究現況に関する基礎的理解を十分に深めることができたとともに、次年度以降の研究につながるアイデア他を得ることができた。
以上、具体的成果を得るとともに十分な相互交流も行えたので、研究全体の達成度は当初計画以上に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究２年目も初年度にならい、まずは各研究グループの個々の研究をバルク・エッジ対応の視点を含めて最大限遂行することを第一の目標とする。また、各班の研究における相互交流を目指し、本年度も研究交流を推進するとともに、相互交流に動機づけされた具体的な関連研究も具体化することを目指す。
特に、研究2年度目には海外からの関連研究者を招聘し、バルク・エッジ対応の物理、トポロジカル相の物理の一層の発展を目標にしたオープンな形の研究集会（ワークショップ）を本基盤研究のメンバーが中心となり開催することを予定している。その成果として、バルク・エッジ対応の物理の普遍性を追求し明らかとするという本基盤研究の当初の目標達成に近づくと期待される上、各研究グループの個々の研究ならびに本基盤研究がより一層、発展するとともに新しい観点をもって国際的にも展開していくことを期待している。
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[Presentation] Ultrafast electron dynamics at the Dirac node of topological insulator Sb2Te32015
Author(s)
S. Zhu, Y. Ishida, K. Kuroda, K. Sumida, M. Ye, J. Wang, H. Pan, M. Taniguchi, S. Qiao, S. Shin, A. Kimura
Organizer
日本物理学会第70回年次大会
Place of Presentation
早稲田大学早稲田キャンパス，東京都
Year and Date
2015-03-21 – 2015-03-24
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[Presentation] トポロジカル絶縁体 Crドープ(Sb,Bi)2Te3のキャリア誘起強磁性2015
Author(s)
叶茂, W. Li, J. J. Wang, H. Pan, 竹田幸治, 斎藤祐児, 朱思源, M. Nurmamat, 角田一樹, F. H. Ji, Z. Liu, H. F. Yang, Z. T. Liu, D. W. Shen, 木村昭夫, S. Qiao
Organizer
日本物理学会第70回年次大会
Place of Presentation
早稲田大学早稲田キャンパス，東京都
Year and Date
2015-03-21 – 2015-03-24
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