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ディラック粒子系の量子輸送現象におけるカイラル対称性の効果

研究課題

研究課題/領域番号 15K05218
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 数理物理・物性基礎
研究機関東邦大学

研究代表者

河原林 透  東邦大学, 理学部, 教授 (90251488)

研究期間 (年度) 2015-10-21 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードカイラル対称性 / ディラック粒子 / 格子模型 / 傾いたディラック粒子系 / 電荷の分数化 / ゼロモード / ディラック電子 / トポロジカル欠陥
研究成果の概要

傾いたディラック粒子系を特徴付ける対称性としての「一般化されたカイラル対称性」が、低エネルギーの有効理論のみならず、格子模型に対しても厳密に定義できることを示した。同時に、一般化されたカイラル対称性を保存する格子模型に対する一般的な理論的枠組みを構築し、その応用として、格子模型におけるフェルミオン・ダブリングや、フェルミオン・ボルテックス系のゼロモードなどの問題の、傾いたディラック粒子系一般への拡張を行うことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機導体などで見られる2次元ディラック粒子系では、多くの場合傾いたディラック・コーンが観測され、通常のカイラル対称性が破れている。このため、傾いたディラック電子系一般の特徴付けは自明ではなかったが、我々は、傾いたディラック・コーンが「一般化されたカイラル対称性」によって特徴付けられること、また、こうした対称性が格子模型レベルで厳密に定義できることを示した。これにより、フェルミオン・ダブリング(フェルミオンが同じエネルギーに偶数個縮退して現れること)の問題などが議論できるようになり、傾いたディラック粒子系一般に対して、新たな概念、視点を提供することができた。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 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

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Fractionally Quantized Berry's Phase in an Anisotropic Magnet on the Kagome Lattice2019

    • 著者名/発表者名
      Tohru Kawarabayashi, Kota Ishii, and Yasuhiro Hatsugai
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 88 号: 4 ページ: 45001-45001

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.045001

    • NAID

      210000155583

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topologically Protected Doubling of Tilted Dirac Fermions in Two Dimensions2019

    • 著者名/発表者名
      Tohru Kawarabayashi, Hideo Aoki, and Yasuhiro Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi B

      巻: - 号: 6

    • DOI

      10.1002/pssb.201800524

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice realization of the generalized chiral symmetry in two dimensions2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kawarabayashi, H. Aoki and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 23 ページ: 235307-235307

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.235307

    • NAID

      120007135174

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 非可換ゲージ場中のディラック粒子系におけるn=0ランダウ準位のランダムネスに対する安定性2019

    • 著者名/発表者名
      藤澤周平, 初貝安弘, 河原林透
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 格子上の傾いたディラック電子のダブリングと一般化されたカイラル対称性2018

    • 著者名/発表者名
      河原林透, 青木秀夫, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Topological order in quantum phases in anisotropic Kagome magnets2018

    • 著者名/発表者名
      Tohru Kawarabayashi, Kota Ishii, Yasuhiro Hatsugai
    • 学会等名
      The 23rd international conference on High Magnetic Fields in Semiconductor Physics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topologically Protected Doubling of Tilted Dirac Fermions in Two Dimensions2018

    • 著者名/発表者名
      Tohru Kawarabayashi, Hideo Aoki, Yasuhiro Hatsugai
    • 学会等名
      The 34th international conference on the Physics of Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological zero-energy states in deformed fermion-vortex systems2018

    • 著者名/発表者名
      Tohru Kawarabayashi
    • 学会等名
      International workshop “Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases: from solid state physics to transdisciplinary concepts” (BEC2018X)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Robust n=0 Landau levels of Dirac particles in non-abelian gauge fields,2018

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Fujisawa, Yasuhiro Hatsugai, Tohru Kawarabayashi
    • 学会等名
      International workshop “Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases: from solid state physics to transdisciplinary concepts” (BEC2018X)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tilted Dirac fermions in lattice models with generalized chiral symmetry2018

    • 著者名/発表者名
      Tohru Kawarabayashi
    • 学会等名
      the international workshop “Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases: From solid state physics to transdisciplinary concepts”
    • 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] Topological properties of q-deformed Wilson-Dirac model2018

    • 著者名/発表者名
      S. Fujisawa, T. Kawarabayashi
    • 学会等名
      the international workshop “Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases: From solid state physics to transdisciplinary concepts”
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical study of irrational charges in fermion-vortex system2018

    • 著者名/発表者名
      M. Hirasaka, R. Itagaki, Y. Hatsugai, H. Aoki, T. Kawarabayashi
    • 学会等名
      the international workshop “Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases: From solid state physics to transdisciplinary concepts”
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological characterization of quantum phases in an anisotropic Kagome magnet2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, Y. Hatsugai, T. Kawarabayashi
    • 学会等名
      the international workshop “Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases: From solid state physics to transdisciplinary concepts”
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カゴメ格子上の異方的XXZスピン系における量子相とベリー位相2018

    • 著者名/発表者名
      河原林透、石井航太、初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 格子模型の擬ゼロモードのトポロジカル安定性2017

    • 著者名/発表者名
      河原林透、青木秀夫、初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological Description of Tilted Dirac Fermions with/without Mass2017

    • 著者名/発表者名
      Tohru Kawarabayashi, Hideo Aoki, Yasuhiro Hatsugai
    • 学会等名
      the 22nd international conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フラットバンド格子模型におけるディラック電子系の代数的変形2017

    • 著者名/発表者名
      河原林透、青木秀夫、初貝安弘
    • 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] Deformation of Dirac fermions with invariant zero modes2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kawarabayashi
    • 学会等名
      the Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP) international workshop "Physics of bulk-edge correspondence and its universality: From solid state physics to cold atoms”
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 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] Irrational charges of fermion-vortex systems: robustness against disorder2016

    • 著者名/発表者名
      R. Itagaki, H. Aoki, Y. Hatsugar, T. Kawarabayashi
    • 学会等名
      the Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP) international workshop "Physics of bulk-edge correspondence and its universality: From solid state physics to cold atoms”
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二次元ディラック電子系のvortexに伴う非分数電荷のランダムネスに対する安定性2016

    • 著者名/発表者名
      板垣諒、初貝安弘、青木秀夫、河原林透
    • 学会等名
      日本物理学会2016年次秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 傾いたディラック電子を持つ格子模型の連続変形2016

    • 著者名/発表者名
      河原林透、青木秀夫、初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会2016年次秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Zero modes of two-dimensional tilted Dirac fermions with vortices2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kawarabayashi, H. Aoki, Y. Hatsugai
    • 学会等名
      the international conference “Graphene week 2016”
    • 発表場所
      Warsaw(Poland)
    • 年月日
      2016-06-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一般化されたカイラル対称性を持つ格子模型2016

    • 著者名/発表者名
      河原林透、初貝安弘、青木秀夫
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-10-21   更新日: 2020-03-30  

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