2014 Fiscal Year Research-status Report
電荷秩序およびスピン転移を示す強相関物質における光誘起量子ダイナミクスの理論
| Project/Area Number |
26400377
|
|---|
| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
妹尾 仁嗣 独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 専任研究員 (30415054)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 電荷秩序 / 光誘起相転移 / スピン転移 / 量子ダイナミクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、強相関電子系の示す相転移現象の代表例である電荷秩序およびスピン転移を見せる分子性物質群を対象とし、短パルスレーザー光照射による光誘起ダイナミクス現象の基礎理論をボトムアップ的に構築することである。
その中で本年度は電荷秩序系のミニマルモデルであるサイト間で相互作用するスピンレスフェルミオンモデルが示す量子ダイナミクスを数値的に調べた。とくに分子性固体でよくみられる異方的な三角格子上のモデルをとりあげることにより、異なるパターンをもった電荷秩序状態の光励起による時間発展の類似点・相違点を調べられるとの狙いがあった。実際、平衡状態にて現れる３種類の電荷秩序状態はそれぞれに異なる時間発展ダイナミクスを示すことを見出した。すなわち、「縦ストライプ」と呼ばれる電荷秩序は単調に減衰していくのに対し、「水平ストライプ」は「３倍周期」の電荷秩序へと転移する。これらの背後には平衡状態でも重要であった幾何学的フラストレーションが存在することがわかった。
一方、スピン転移系の研究計画を視野にいれた、予備的な計算結果も得られた。すなわち、Pd(dmit)2分子が擬２次元的な構造を持つ一連の物質群のミクロな有効モデル化を、第一原理計算をもとに行った。また、そこでの相互作用効果も平均場近似の範囲内で調べ、スピン状態や電荷格子秩序状態の解析を行った。この物質群の特徴として複数の分子軌道が電子状態に寄与している点があり、これを定量的にモデル化できたことは、今後のスピン転移系への発展にとっての基礎づけができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、強相関電子系の示す相転移現象の代表例である電荷秩序およびスピン転移を見せる分子性物質群を対象とし、短パルスレーザー光照射による光誘起ダイナミクス現象の基礎理論をボトムアップ的に構築することである。国内外で光スイッチングの観測など活発に実験されている現象を理解するため、物質のミクロな電子状態を表す有効強相関モデルの量子ダイナミクスを数値計算手法により調べ、モデルパラメタや付加的な効果を一つ一つ丁寧に検証することによって強相関系の光応答のguiding principleの形成を目指している。今年度はこの目的に対する達成度は順調に進展している。
電荷秩序系のミニマルな電子間相互作用を考慮したモデルに対して、電荷秩序パターンが異なるときの特徴的な量子ダイナミクスを調べることができた。これは分子性導体でよく見られる光誘起ダイナミクス実験の基礎となるべき結果である。またこれに電子格子相互作用を付加したモデル計算も遂行中であり、一方で平均場近似計算の数値計算コードも開発中である。これらはおおむね順調に進展している。
また第一原理計算とモデル計算を組み合わせた平衡状態計算については、これまでの金属錯体系への適用の準備段階はほぼ終えたと言え、こちらも順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今度の研究の推進方策としては、まず電荷秩序系に関しては上記のように電子格子相互作用を付加したモデル計算も遂行中であり、一方で平均場近似計算の数値計算コードも開発中である。これらを推進し、ボトムアップ的に進めていきたい。とくに平均場近似計算コードが完成すれば十分に大きなサイズの格子系を扱うことができるようになり、強相関電子系の光誘起ダイナミクス研究にブレークスルーを与えると期待できる。厳密な数値計算結果と慎重に比較しながらより定量的な議論ができるようにしたい。
また、スピン転移系への展開であるが、酸化物も含めた金属と配位子の結合した広範な「金属錯体」を視野にいれながら、これまでの分子性導体系ではあまり顔を出すことのなかった金属d電子の強相関効果をどのようにモデル化に取り入れるのか、詰めていきたい。
|
| Causes of Carryover |
計画における今年度の支出計画における計算用ＰＣクラスタの購入を次年度以降に回した。数値計算コードの開発については既存の研究環境によってまかなうことができ、本格的な数値計算を遂行する次年度以降に購入したほうが性能の高い最新式の買うことができると判断した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記のように、本格的な数値計算を遂行する次年度以降に購入したほうが性能の高い最新式の買うことができると判断し、次年度に購入を計画している。また、計画どおりにノートパソコンおよび消耗品の購入、旅費や成果発表費用に使用する予定をたてている。
|
