電子相関が創出する電子液晶現象の理論：素励起、超伝導および量子臨界現象
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18H01175
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
紺谷 浩 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90272533)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土射津 昌久 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (70362225)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 鉄系超伝導体 / 銅酸化物超伝導体 / 非従来型超伝導 / バーテックス補正 / 汎関数繰り込み群 / ネマティック秩序 / スメクティック秩序 / 強相関電子系 / 非従来型超伝送 / 多極子揺らぎ理論 / 重い電子系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄系超伝導体や銅酸化物超伝導体、重い電子系に対して多体電子状態の理論研究を実施し、以下の新規多体効果を新たに見出した。
鉄系超伝導体の研究： 過剰電子ドープ系において発見された新種の電子ネマティク秩序である「B2gネマティック秩序」に対する理論解明を行った。その秩序変数は鉄のd_{xy}軌道を舞台とするC4対称性の破れである「d波ボンド秩序」である。その微視的起源はスピン揺らぎ間の量子干渉効果であり、Aslamazov-Larkin型ダイヤグラムで記述される。また、鉄系超伝導体の超伝導状態（T<Tc）における動的スピン帯磁率を精度よく計算する手法を開発し、非弾性中性子散乱実験で観測される「レゾナンスピーク」がS++波状態に基づき定量的に説明可能であることを見出した。本理論では、従来の理論で無視されていた自己エネルギー補正が本質的役割を果たす。
銅酸化物超伝導体の研究： (1,1)エッジの表面においてアンドレーフ束縛状態に由来する強磁性臨界現象を見出した。特に、強磁性揺らぎが媒介する「エッジ誘起p波超伝導」の発現を理論的に見出した。
重い電子系の研究： ｆ軌道の強いスピン軌道相互作用がもたらす「多極子自由度」に注目し、ｆ電子系の多極子揺らぎ理論を構築した。Aslamazov-Larkinバーテックス補正を考慮することで、磁気多極子揺らぎ間の干渉効果によって電気多極子秩序が生じる新機構を明らかにした。この機構を用いて、「CeB6における四極子秩序」や「CeCu2Si2における十六極子揺らぎｓ波超伝導機構」を理論的に導出した。
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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
鉄系超伝導体の研究においては、過剰電子ドープ系における「B2gネマティック秩序」に対する理論解明を、世界に先駆けて行うことが出来た。その微視的起源である「量子干渉効果」は、我々のグループが世界に先駆けて明らかにした電子相関機構であり、明確なオリジナリティーが認められる。また、非弾性中性子散乱実験における「レゾナンスピーク」をS++波状態に基づく定量的説明に成功し、これによりこの系の超伝導対称性に関する大変重要な知見を得ることが出来た。
銅酸化物超伝導体の研究では、アンドレーフ束縛状態に由来するエッジ強磁性臨界現象を初めて明らかにすることが出来た。
重い電子系の研究においては、Aslamazov-Larkinバーテックス補正を考慮した「ｆ電子系の多極子揺らぎ理論」を、本研究により初めて構築することが出来た、その結果、磁気多極子揺らぎ間の干渉効果によって田財な電気多極子秩序が生じる新機構を明らかになった。本理論に基づき、「CeB6における四極子秩序」や「CeCu2Si2における十六極子揺らぎｓ波超伝導機構」などの、ｆ電子系の重要未解明問題を説明することが出来た。
以上の研究業績を考慮し、現在までの進捗状況は十分順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
鉄系超伝導体や銅酸化物超伝導体、重い電子系をはじめとする、様々な強相関金属を総合的に解析する。バーテックス補正を考慮した多体電子状態の理論研究を推進し、以下の理論研究を推進する。
新規強相関電子系の解析： 遷移金属ダイカルコゲナイドや捻り2層グラフェン、カゴメ格子系などの新しい強相関金属を研究する。特に、これらの電子系で発現する新奇な量子相転移（ネマティック秩序やスメクティック秩序など）について、Aslamazov-Larkin型バーテックス補正を考慮した理論解析を実行する。
新規超伝導体の超伝導発現機構の研究： 最近実験的に明らかにされた、鉄系超伝導体Fe(Se,Te)の状態相図によると、この系の超伝導機構は電子ネマティク揺らぎが担っている可能性が高い。この実験事実に着目して、電子ネマティク揺らぎが媒介するS波超伝導の理論を構築する。本理論をFe(Se,Te)をはじめとする様々な鉄系超伝導体や、各種新規超伝導体に適用し、未知の超伝導発現機構を研究する。
新規多体理論の構築： 平均場近似を超えた高次多体効果を計算する手法として、汎関数繰り込み群法（fRG）は大変有力である。最近我々は、fRGに基づき量子液晶秩序の秩序変数である「構造因子」をバイアスなく決定する手法を開発し、擬一次元電子系において「電流ループ秩序」が生じることを明らかにした。この理論をさらに発展させて、各種2次元電子系に適用し、電子相関による量子相転移現象をバイアスなく研究する。
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Report
(2 results)
Research Products
(20 results)
