2011 Fiscal Year Annual Research Report
強相関電荷のフラストレーションがもたらす新奇誘電体・金属の理論的研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Novel States of Matter Induced by Frustration |
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| Project/Area Number |
22014014
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
堀田 知佐 京都産業大学, 理学部, 准教授 (50372909)
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| Keywords | 強相関 / 有機導体 / スピン液体 / 電気磁気効果 / フラストレーション / 誘電応答 |
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| Research Abstract |
1.モット絶縁体におけるスピンと電荷のカップリングと誘電性:
低温まで磁気秩序がなく、スピン液体の可能性が示唆されている三角格子系モット絶縁体κ-ET_2Cu_2(CN)_3やEtMe_3Sb[Pd(dmit)_2]_2を念頭に,その低温相で電荷自由度がスピン自由度と結合して非自明な液体相を形成する可能性を複数の角度から理論的に調べた。
三角形ユニットのハバード模型では、オンサイトクーロン斥力Uが∞の強結合極限からの摂動によってスピンと電荷が結合し、誘電性が生じることが既に知られているが、一般にはその値は、非常小さい。今回、サイト間近接斥力相互作用Vを導入すると誘電性が1桁以上のオーダーで劇的に増大することを、摂動論、および三角ユニットを組み合わせた低次元模型に対する数値計算によって示した。実際の物質系ではVがUの1/3程度なので、この機構はフラストレーション由来の誘電性の新しい起源として有力である。
上記物質系は分子のダイマーを単位としたモット絶縁体である。その誘電性の担い手はダイマー内自由度「量子ダイポール」であるという提案を、申請者は前年度に行った。そこで、分子を単位とした拡張ハバード模型と、上記のダイマー単位のハバード模型の間で、低エネルギー有効マッピングを行い、Vが弱い領域でのみ両者がよく対応することを示した。
本課題研究により、三角格子系において、二つの異なった機構から誘電性が生じうること、またそれぞれの機構がどのパラメタ領域で有力となるか、が明らかになった。
2.カゴメ格子上の電子系に対する強結合理論
カゴメ格子上の1/3フィリングの拡張ハバード模型の強結合極限からの摂動による有効模型が3色ダイマー模型になること、またこの有効模型が、幾何学形状に由来する特異なスピン自由度と電荷自由度の強い相関によって、これまでにない基底状態の推移を示すことを明らかにした.
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[Presentation] Field induced Tomonaga-Luttinger Liquid state in quantum S=1/2 strong-leg ladder2011
Author(s)
H.Tao, Y.H.Kim, C.Hotta, Y.Takano, G.Tremelling, M.M.Turnbull, C.P.Landee, H.-J.Kang, N.B.Christensen, K.Lefmann, K.P.Schmidt, G.S.Uhrig(9), C.Broholm
Organizer
The 19^<th> international conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS19)
Place of Presentation
Tallahassee, USA
Year and Date
2011-07-27
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