2017 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
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26400377
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
妹尾 仁嗣 国立研究開発法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 専任研究員 (30415054)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電荷秩序 / 光誘起相転移 / スピン転移 / 量子ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，強相関電子系の示す秩序構造にともなう金属絶縁体転移やスピン状態変化転など，基本的な対称性の破れによる相転移をみせる分子性物質群を対象として，短パルスレーザー光の照射による光誘起相転移や光誘起量子ダイナミクス現象の基礎的な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，これまで推し進めてきた初期ダイナミクスにおける光と相互作用する電子系の結合を考慮したシミュレーションによって，実験においてより長いタイムスケールでしばしば観測され議論されるドメインの生成や広がりなどの非一様な状態変化がどのようなメカニズムによって生じているのかを，簡単化したモデルを使って明らかにし，国内および海外における会議において成果発表および論文発表準備を行った．
具体的には，まず，一様な電荷秩序状態を初期状態として設定したときには，ダイナミクスは当然コヒーレントな時間発展を示す．そこでは絶縁体ギャップエネルギーを超えた励起による光ドーピング効果による秩序の不安定化のみならず，ギャップ内に特徴的な共鳴モードが存在することが判明した．それは電荷の粗密が激しく時間変化するものであり，大きな変化を見出した．一方で，ドメイン壁（キンク）が一つある初期状態に光を照射すると，先の共鳴モードにパルス光の周波数が近づいたときに，光の強度がある程度大きくなると，非一様性が現れる．すなわち，キンク・反キンク対が生成され，もともとあったキンク位置から時間とともに非一様領域が広がる．また，さらに光強度が大きいと，電荷秩序構造自体が消失する「融解」現象も見出した．
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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
本研究の目的である，強相関電子系の示す電荷秩序構造にともなう金属絶縁体転移やスピン状態変化転移などの対称性の破れをともなう相転移現象をみせる分子性物質群を対象として，短パルスレーザー光の照射による光誘起量子ダイナミクス現象の基礎的な理論をボトムアップ的に構築しguiding principleを提示することに対し，現在までの進捗状況としてはおおむね順調に進展している．
軸となる相互作用する電子系のモデルに対する平均場近似を用いた量子ダイナミクスシミュレーションは昨年度に引き続き今年度も確実に進めており，とくにドメイン生成のメカニズムに迫るところまで見えてきた。現在の1次元系に対する計算を2次元へと拡張していきたい．
一方で第一原理計算は関連する分子性導体系の計算には技術上の困難が伴うことが判明し、スピン転移系に適用することは現在のところできていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策としては、これまでの研究をそのまま継続して進展させていく．1次元電荷秩序系の量子ダイナミクスシミュレーションについては論文を出版し、2次元に拡張して実験と比較できるレベルまで到達したい．
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| Causes of Carryover |
現在研究室の計算機環境で時間発展シミュレーションが遂行可能であり，当初計画していた計算機購入を差し控えた．次年度では成果発表を行うため旅費や論文出版費用などを計画している．
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