2014 Fiscal Year Annual Research Report
トポロジカル凝縮相における量子交差相関現象
Publicly Offered Research
| Project Area | Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries |
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25103703
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野村 健太郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00455776)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 物性理論 / トポロジカル絶縁体 / ワイル半金属 / アクシオン反強磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度はワイル半金属状態の実現および新現象に関する理論的研究を進めた。ワイル半金属は時間反転対称性あるいは空間反転対称性が破れた線形分散をもつ電子系で、その存在が理論的には提案されている。特に時間反転対称性が破れたワイル半金属は異常ホール効果やカイラル磁気効果といった新現象が予測されており、大変興味深い。これまではパイロクロア系やトポロジカル絶縁体超格子構造などで提案されていたが、我々は磁性不純物をドープしたトポロジカル絶縁体で実現する事を予測し、自己無道着計算によって温度と磁性不純物密度に対する相図を計算した。ワイル半金属相を特徴付ける観測量として異常ホール伝導率を計算した。
電子相関とスピン軌道相互作用が共存する系における非自明な電磁応答を明らかにした。電子間相互作用が強い系では多くの場合反強磁性相が基底状態として実現する事が知られているが、強いスピン軌道相互作用の系ではスピン揺らぎが電荷の励起をももたらす事がわかった。例えば反強磁性共鳴によって変動電流が発生したり、ネール場が空間的にもつれた領域では異常ホール効果が発生する事を明らかにした。場の量子論を用いて、電子場の汎関数積分を行うと、有効作用としてθ項と呼ばれるものが現れた。ここでθ場はアクシオンと呼ばれる場の量であり、この系ではネール場の揺らぎによって励起する。この有効理論からカイラル磁気効果や異常ホール伝導を定量的に解析する事に成功した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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