連続時間量子モンテカルロ法による重い電子系の研究

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 21102504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大槻 純也 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (60513877)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2010: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2009: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 強相関電子系 / 重い電子 / 強相関係

Research Abstract

局在性の強い4f電子が主な物性を担う希土類化合物を近藤格子模型に基づき調べた。動的平均場理論と連続時間量子モンテカルロ法を用いた数値計算により、重い電子の形成に重要な局所相関を正しく取り込んだ計算を行った。それにより、以下の結果を得た。
(1)coherent potential approximation (CPA)と呼ばれる近似を動的平均場理論に適用することにより、Ce化合物の重い電子状態におけるフェルミ面に対するLa置換効果を調べた。その結果、フェルミ面に対する置換効果が、外部磁場の大きさによって、定性的に異なることを明らかにした。通常、フェルミ面の測定は磁場下で行われるが、この結果は、置換実験によって重い電子状態を調べる際の指針となる結果である。
(2)サイトあたり局在スピンが2つあるf2近藤格子模型を調べた。この模型では、局在スピンの局所的な一重項状態はf2電子配置の結晶場一重項状態を表していると考える。数値計算の結果、特定の伝導電子数において、結晶場一重項と近藤一重項が空間的に交互に配置した基底状態が実現することを見出した。この秩序状態の起源は近藤一重項と結晶場一重項を形成することによるエネルギー利得であり、多くの希土類化合物のようなRKKY相互作用が起源ではない点が新しい。この秩序状態がPrFe4P12で観測されている秩序状態を定性的に説明することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Microscopic Mechanism for Staggered Scalar Order in PrFe4P12 (2011)
  • Author(s): S.Hoshino, J.Otsuki, Y.Kuramoto
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic Order with Staggered Kondo and Crystalline Electric Field Singlets (2010)
  • Author(s): S.Hoshino, J.Otsuki, Y.Kuramoto
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic quantum critical point and dimensionality trend in cerium-based heavy-fermion compounds (2010)
  • Author(s): M.Matsumoto, M.J.Han, J.Otsuki, S.Y.Savrasov
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 82
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Disorder on Fermi Surface in Heavy Electron Systems (2010)
  • Author(s): J.Otsuki, H.Kusunose, Y.Kuramoto
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Continuous-Time Quantum Monte Carlo Approach to Singlet-Triplet Kondo Systems (2009)
  • Author(s): S.Hoshino, J.Otsuki, Y. Kuramoto
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Vol.78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First-Principles Simulations of Heavy Fermion Cerium Compounds Based on the Kondo Lattice (2009)
  • Author(s): M Matsumoto, M.J.Han, J.Otsuki, S.Y.Savrasov
  • Journal Title: Physical Review Letters Vol.103
  • Peer Reviewed
• [Presentation] SU(2)×SU(2)アンダーソン格子における秩序と基底状態 (2011)
  • Author(s): 大槻純也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 重い電子系Ce化合物のフェルミ面に対する磁場とLa置換効果の理論 (2010)
  • Author(s): 大槻純也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] Continuous-Time Quantum Monte Carlo Study of Heavy Fermions with f2 Configuration (2010)
  • Author(s): 大槻純也
  • Organizer: International Conference on Heavy Electrons 2010
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Year and Date: 2010-09-19
• [Presentation] Continuous-Time Quantum Monte Carlo Study of Heavy-Fermion System with f2 Configuration (2010)
  • Author(s): 大槻純也
  • Organizer: Japan-Swiss joint workshop "New Trends in Theory of Correlated Materials 2010"
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] 重い電子系のフェルミ面に対する磁場と希釈効果の理論 (2010)
  • Author(s): 大槻純也
  • Organizer: 新学術領域「重い電子」研究会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2010-05-10
• [Presentation] Magnetic and charge instabilities in the Kondo lattice (2009)
  • Author(s): 大槻純也
  • Organizer: Workshop on recent developments in dynamical mean field theory
  • Place of Presentation: スイス連邦工科大学, スイス
  • Year and Date: 2009-09-28
• [Presentation] 連続時間量子モンテカルロ法による重い電子系の研究 (2009)
  • Author(s): 大槻純也
  • Organizer: 新学術領域「重い電子」第2回研究会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2009-08-20