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対称性によって守られたトポロジカル量子相の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K05141
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

古崎 昭  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (10238678)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードトポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導体 / 電子間相互作用 / 量子相転移 / トポロジカル半金属 / 空間群対称性 / トポロジカル秩序 / coupled wire approach / 共形場理論 / ボゾン化 / XYZ模型 / トポロジカル量子相 / 分数量子ホール系 / ディラック・フェルミオン / トポロジカル結晶絶縁体 / ディラック点 / ワイル点 / ラインノード / マヨラナ粒子 / 相転移 / 非共型空間群 / ディラック半金属 / 対称性
研究成果の概要

トポロジカル絶縁体やトポロジカル超伝導体の分類が、電子間相互作用によって自由電子系のトポロジカル相の分類表からどのように変更されるかを理論的に明らかにした。相互作用する(表面)ディラック電子の安定性の解析から、強相関電子系における秩序相の形成と、競合する相間の量子相転移について議論した。また、結晶のもつ空間群対称性によって守られたバンド縮退をもつトポロジカル半金属について一般論と具体例を議論した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

トポロジカル絶縁体・超伝導体の分類に対する電子間相互作用の影響を明らかにすることは、対称性によって守られたトポロジカル相の一般論構築への一つの足掛かりを与えるまた、トポロジカル半金属に関する研究は、空間群対称性で守られたバンド縮退を(いくつかの空間群について)一般的に論じており、トポロジカル物質探索に指針を与える。これらのトポロジカル絶縁体・超伝導体・半金属は、特異な電磁応答をもつデバイスにつながる可能性がある。

報告書

(6件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 11件)

  • [国際共同研究] ポールシェラー研究所(スイス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] バージニア大学/カリフォルニア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ポールシェラー研究所(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] バージニア大学/カリフォルニア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ポールシェラー研究所(スイス)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ソウル国立大学(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Quantum phase transitions beyond Landau-Ginzburg theory in one-dimensional space revisited2019

    • 著者名/発表者名
      Mudry Christopher、Furusaki Akira、Morimoto Takahiro、Hikihara Toshiya
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 20 ページ: 205153-205153

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.205153

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] From coupled wires to coupled layers: Model with three-dimensional fractional excitations2019

    • 著者名/発表者名
      Fuji Yohei、Furusaki Akira
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.241107

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Hall hierarchy from coupled wires2019

    • 著者名/発表者名
      Fuji Yohei、Furusaki Akira
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.035130

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Majorana stripe order on the surface of a three-dimensional topological insulator2018

    • 著者名/発表者名
      Kamiya Y.、Furusaki A.、Teo J. C. Y.、Chern G.-W.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 16

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.161409

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Weyl points and Dirac lines protected by multiple screw rotations2017

    • 著者名/発表者名
      Furusaki Akira
    • 雑誌名

      Science Bulletin

      巻: 62 号: 11 ページ: 788-794

    • DOI

      10.1016/j.scib.2017.05.014

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Topological semimetals protected by off-centered symmetries in nonsymmorphic crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Bohm-Jung Yang, Troels Arnfred Bojesen, Takahiro Morimoto, and Akira Furusaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 7 ページ: 075135-075135

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.075135

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Topological magnetoelectric effects in thin films of topological insulators2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Morimoto, Akira Furusaki, and Naoto Nagaosa
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 8 ページ: 085113-085113

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.085113

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Correlation effects on topological crystalline insulators2015

    • 著者名/発表者名
      Tsuneya Yoshida and Akira Furusaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 8 ページ: 085114-085114

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.085114

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Breakdown of the topological classification Z for gapped phases of noninteracting fermions by quartic interactions2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Morimoto, Akira Furusaki, and Christopher Mudry
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 12 ページ: 125104-125104

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.125104

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Topological charges of three-dimensional Dirac semimetals with rotation symmetry2015

    • 著者名/発表者名
      Bohm-Jung Yang, Takahiro Morimoto, and Akira Furusaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 16 ページ: 165120-165120

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.165120

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bosonic symmetry-protected topological phases with reflection symmetry2015

    • 著者名/発表者名
      Tsuneya Yoshida, Takahiro Morimoto, and Akira Furusaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 24 ページ: 245122-245122

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.245122

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Quantum phase transitions beyond Landau-Ginzburg theory in one dimension revisited2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      IBSPCS-KIAS International Workshop Frustrated Magnetism
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] spin-1/2 J1-J2 XYZ鎖における非GL的量子臨界相転移2019

    • 著者名/発表者名
      引原俊哉、Christopher Mudry, 古崎昭、森本高裕
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 3次元的な分数励起を持つ量子細線の模型2019

    • 著者名/発表者名
      藤陽平、古崎昭
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fractional charge bound to a vortex in two-dimensional topological crystalline insulators2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      Euler Symposium on Theoretical and Mathematical Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Hall hierarchy from coupled wires2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      Symposium on Quantum Matter
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Hall hierarchy from coupled wires2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      International Workshop on New Paradigms in Quantum Matter
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Hall hierarchy from coupled wires2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      Perspectives in Topological Phases: From Condensed Matter to High-Energy Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reduction of the classification of free-fermion topological phases by interactions2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      Workshop on Recent Developments in Chiral Matter and Topology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 量子細線から作る分数量子Hall状態の階層構造I2018

    • 著者名/発表者名
      藤陽平、古崎昭
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子細線から作る分数量子Hall状態の階層構造II:複合Fermi液体とPfaffian状態2018

    • 著者名/発表者名
      藤陽平、古崎昭
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of interactions on the free-fermion topological classification2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Majorana Stripe Order at the Surface of a 3D topological Insulator2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshitomo Kamiya, Akira Furusaki, Jeffrey Teo, Gia-Wwi Chern
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Breakdown of free-fermion classification of topological insulators and superconductors2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      KITS workshop on "Topological States and Phase Transitions in Strongly Correlated Systems"
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体表面上の正方格子マヨラナ・フェルミオン系と量子コンパスモデル2017

    • 著者名/発表者名
      紙屋佳知, Gia-Wei Chern, Jeffrey Teo, 古崎昭
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Reduction of the classification of topological insulators and superconductors by quartic interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      ICTP Conference on Interactions and Topology in Dirac Systems
    • 発表場所
      Trieste (Italy)
    • 年月日
      2016-08-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reduction of the classification of topological insulators and superconductors by quartic interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      Trends in Theory of Correlated Materials 2016
    • 発表場所
      Villigen (Switzerland)
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topological charge of Dirac semimetals with rotation symmetry2015

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      Physics of bulk-edge correspondence & its universality workshop 2015
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス(文京区)
    • 年月日
      2015-09-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トポロジカル結晶絶縁体における相関効果2015

    • 著者名/発表者名
      吉田恒也、古崎昭
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-02-21  

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