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j-j結合描像に基づくf電子多体系の多極子秩序と超伝導に関する微視的理論

研究課題

研究課題/領域番号 16H04017
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東京都立大学

研究代表者

堀田 貴嗣  東京都立大学, 理学研究科, 教授 (00262163)

研究分担者 服部 一匡  東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (30456199)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016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2チャンネル近藤効果 / j-j結合描像 / 多極子 / 非フェルミ液体 / 量子臨界点 / 強相関f電子 / 非クラマース二重項 / 超伝導 / 近藤効果 / マルチバンド / 2チャンネル近藤効果 / 量子臨界 / 超ウラン系 / 強相関f電子 / 物性理論 / 強相関電子系 / 計算物理 / 磁性 / 超伝導材料・素子
研究成果の概要

複数のf電子を持つ希土類及びアクチノイドイオンを含む化合物では,非フェルミ液体状態や多極子秩序状態などの興味深い現象が引き起こされる。本研究では,j-j結合描像に立脚し,まず一電子状態を規定し,然る後にクーロン相互作用を取り入れるという立場で,複数f電子系の磁性や超伝導に対する微視的理論を展開した。例えば,非フェルミ液体状態を基底状態に持つ2チャンネル近藤効果に注目し,従来知られていたf電子が2個のPrイオンだけでなく,f電子が3個のNdイオンの場合でも2チャンネル近藤効果が起こることを発見した。さらに,f電子が4個のPuあるいはNpイオンの場合にも,2チャンネル近藤効果が起こることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

複数のf電子を持つ希土類及びアクチノイドイオンを含む化合物において,さまざまな興味深い現象が生じることは1980年代から知られていたが,その理解はLS結合描像に基づく現象論的なものにとどまることが多く,微視的な理解はそれほど進んでいなかった。本研究において,j-j結合描像を積極的に活用し,複数のf電子を持つ希土類及びアクチノイドイオンを含む化合物の磁性や超伝導の微視的理論を展開したことの意義は大きい。特に,f電子が2個よりも多い場合にも理論を拡張し,従来知られていなかったNdイオンでの2チャンネル近藤効果を発見したことは重要な成果である。今後,重希土類系へのさらなる理論の展開も期待される。

報告書

(6件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 9件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Quadrupolor Orders on the fcc Lattice2021

    • 著者名/発表者名
      H. Tsunetsugu, T. Ishitobi, and K. Hattori
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 90 号: 4 ページ: 043701-043701

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.043701

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Critical Point between Two-Channel Kondo and Fermi-Liquid Phases2020

    • 著者名/発表者名
      T. Hotta
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 89 号: 11 ページ: 114706-114706

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.114706

    • NAID

      210000158550

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-Channel Kondo Effect Emerging from Np and Pu Ions2020

    • 著者名/発表者名
      D. Matsui and T. Hotta
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 30

    • DOI

      10.7566/jpscp.30.011125

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Superconducting Correlations in the One-Dimensional Kondo Lattice Models under Magnetic Fields2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kohei、Hattori Kazumasa
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 3 ページ: 034703-034703

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.034703

    • NAID

      210000158026

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-electric Effects and Charge-imbalanced Solenoids: Antiferro Quadrupole Orders in a Diamond Structure2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishitobi and K. Hattori
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 88 号: 6 ページ: 063708-063708

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.063708

    • NAID

      40021915172

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic Theory of Γ3 Quadrupole Ordering in Pr Compounds on the Basis of a j-j Coupling Scheme2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yamamura and Takashi Hotta
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 3 ページ: 034715-034715

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.034715

    • NAID

      210000135142

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic Structure and Superconducting Gap Structure in BiS2-based Layered Superconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Katsuhiro、Usui Hidetomo、Kuroki Kazuhiko、Nomoto Takuya、Hattori Kazumasa、Ikeda Hiroaki
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 4 ページ: 041008-041008

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.041008

    • NAID

      210000135157

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 最近の研究から「多軌道・多自由度系超伝導体の対称性とノード構造」2019

    • 著者名/発表者名
      野本拓也,服部一匡,池田浩章
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 74 ページ: 146-151

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impurity Effects in Nodal Extended s- and Nodeless d-Wave Superconductors: Gap Symmetry of BiS2-Based Layered Superconductors2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Ichikawa and Takashi Hotta
    • 雑誌名

      Journal of The Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 11 ページ: 114706-114706

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.114706

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multipole interactions of Γ3 non-Kramers doublet systems on cubic lattices2018

    • 著者名/発表者名
      Kubo Katsunori、Hotta Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 969 ページ: 012096-012096

    • DOI

      10.1088/1742-6596/969/1/012096

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kondo effect in the seven-orbital Anderson model hybridized with Γ8 conduction electrons2018

    • 著者名/発表者名
      Hotta Takashi
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 536 ページ: 203-210

    • DOI

      10.1016/j.physb.2017.07.064

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mean-field theory for multipole ordering in f-electron systems on the basis of a j-j coupling scheme2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamura Ryosuke、Hotta Takashi
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 536 ページ: 6-11

    • DOI

      10.1016/j.physb.2017.10.090

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-Channel Kondo Effect Emerging from Nd Ions2017

    • 著者名/発表者名
      Hotta Takashi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 号: 8 ページ: 083704-083704

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.083704

    • NAID

      130007508136

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local Nodal Cooper Pairs in Multiorbital Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Hattori, Takuya Nomoto, Takashi Hotta, and Hiroaki Ikeda
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jan.

      巻: 86 号: 11 ページ: 113702-113702

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.113702

    • NAID

      40021376879

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of lattice structure on multipole interactions in Γ3 non-Kramers doublet systems2017

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Kubo, Takashi Hotta
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 95 号: 5 ページ: 054425-054425

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.054425

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 2チャンネル近藤状態,結晶場一重項状態及び近藤一重項状態の間の量子臨界点2020

    • 著者名/発表者名
      堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] BiS2系層状超伝導体の超伝導転移温度に対する軌道分裂の効果2020

    • 著者名/発表者名
      堀川亮,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 非磁性cubic項に誘起される新奇多極子秩序相2020

    • 著者名/発表者名
      石飛尊之,服部一匡
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] イジング異方性を持った横磁場中の一次元近藤格子模型における超伝導相関2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩平、服部一匡
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] プルトニウム化合物の超伝導の微視的理論:2軌道モデルに基づく解析2019

    • 著者名/発表者名
      溝尾義輝,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 2チャンネル近藤状態とフェルミ液体状態の狭間に現れる量子臨界点2019

    • 著者名/発表者名
      堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Current-Induced Mangetization on a Diamond Structure under Antiferro Quadrupole Orders2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishitobi and K. Hattori
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconducting Fluctuations in S=1 One-Dimensional Kondo Lattice Model under Transverse Magnetic Fields2019

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki and K. Hattori
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-Channel Kondo Effect Emerging from Np and Pu Ions2019

    • 著者名/発表者名
      D. Matsui and T. Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconducting fluctuations in S=1 one-dimensional Kondo lattice model under transverse magnetic fields2019

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki and K. Hattori
    • 学会等名
      International Conference on Frontiers of Correlated Electron Sciences
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pr化合物におけるΓ3四極子秩序:フェルミ面構造と軌道密度2019

    • 著者名/発表者名
      山村諒祐,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会,九州大学伊都キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド構造上の四極子近藤格子モデルの平均場近似による解析と交差応答2019

    • 著者名/発表者名
      石飛尊之,服部一匡
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会,九州大学伊都キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] j-j結合描像に基づくプルトニウム化合物の磁気異方性の理解2019

    • 著者名/発表者名
      溝尾義輝,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会,九州大学伊都キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Microscopic Theory of Γ3 Quadrupole Ordering in Pr Compounds on the Basis of a j-j Coupling Scheme2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yamamura and Takashi Hotta
    • 学会等名
      APS March meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンド構造上の反強四極子秩序と光学ジャイロトロピー効果2018

    • 著者名/発表者名
      石飛尊之,服部一匡
    • 学会等名
      新学術領域研究 J-Physics トピカルミーティング ものづくりシリーズ 第3回「物質探索最前線」,首都大学東京南大沢キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 2軌道アンダーソンモデルの近藤効果とスピン・軌道感受率の研究2018

    • 著者名/発表者名
      中村憲吾,堀田貴嗣
    • 学会等名
      新学術領域研究 J-Physics トピカルミーティング ものづくりシリーズ 第3回「物質探索最前線」,首都大学東京南大沢キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 数値くりこみ群法による2軌道アンダーソンモデルの近藤効果の研究2018

    • 著者名/発表者名
      中村憲吾,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会,同志社大学京田辺キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド構造上の反強四極子秩序と光学ジャイロトロピー効果2018

    • 著者名/発表者名
      石飛尊之,服部一匡
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会,同志社大学京田辺キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] j-j結合描像に基づくPr化合物の四極子秩序状態の解析2018

    • 著者名/発表者名
      山村諒祐,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年第73回年次大会,東京理科大学野田キャンパス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 重希土類系の2チャンネル近藤効果2018

    • 著者名/発表者名
      堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年第73回年次大会,東京理科大学野田キャンパス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] パイエルス・アンダーソンモデルにおける電気双極子感受率の温度依存性2017

    • 著者名/発表者名
      松井大,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 平均場近似によるΓ8ハバードモデルの多極子秩序の微視的理解2017

    • 著者名/発表者名
      山村諒祐,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 非クラマース二重項系の多極子相互作用2017

    • 著者名/発表者名
      久保勝規,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] スピン・軌道相互作用のある7軌道ハバードモデルに基づく多極子秩序状態の解析2017

    • 著者名/発表者名
      山村諒祐,堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会,岩手大学盛岡キャンパス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Nd系の2チャンネル近藤効果2017

    • 著者名/発表者名
      堀田貴嗣
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会,岩手大学盛岡キャンパス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Mean-field theory for multipole ordering in $f$-electron systems on the basis of a j-j coupling scheme2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yamamura and Takashi Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017),プラハ,チェコ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Kondo Effect in the Seven-Orbital Anderson Model Hybridized with Γ8 Conduction Electrons2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017),プラハ,チェコ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multipole interactions of Γ3 non-Kramers doublet systems on cubic lattices2017

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Kubo and Takashi Hotta
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28),イェーテボリ,スウェーデン
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mean-field phase diagram for multipole ordering in f2-electron systems on the basis of a j-j coupling scheme2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yamamura and Takashi Hotta
    • 学会等名
      J-Physics 2017 International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena,八幡平ロイヤルホテル,岩手
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 結晶場準位構造による超伝導安定化機構2016

    • 著者名/発表者名
      服部一匡, 野本拓也, 堀田貴嗣, 池田浩章
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 強相関電子論研究室

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/scet-lab/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] 超伝導理工学研究センター

    • URL

      https://www.tmu-beyond.tokyo/superconductivity-science-and-engineering/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/scet-lab/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 首都大学東京理工学研究科物理学専攻強相関電子論研究室ホームページ

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/scet-lab/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 首都大学東京理工学研究科超伝導理工学研究センター

    • URL

      http://www.tmu-beyond.tokyo/superconductivity-science-and-engineering/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-27  

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