電荷または軌道自由度による擬近藤効果と遍歴描像への接続

• 研究課題/領域番号: 16K05464
• 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Ⅱ
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 倉本 義夫 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 協力研究員 (70111250)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 軌道近藤効果 / 軌道縮退 / クォークの色自由度 / カラー近藤効果 / 鉄系超伝導体 / ミューオンスピン緩和 / 中性子散乱 / 水素イオン動力学 / 上部臨界磁場 / 水素イオン伝導 / ２バンドモデル / エレクトライド / エネルギーバンド構造 / スピン軌道相互作用 / 量子ラトリング / 四極子秩序 / 遍歴多極子 / バンド構造 / LiV2O4 / 異方的近藤格子 / 電荷近藤効果 / 超伝導 / QCD近藤効果 / 励起子効果 / 量子相転移 / 複合体秩序 / 価数揺動 / 近藤効果 / 励起子相関 / 連続時間モンテカルロ法 / 磁場に鈍感な重い電子

研究成果の概要

近藤効果と類似した挙動を示す系を対象に，理論研究および実験家との共同研究を行った。まずスピンと軌道の自由度を持つ単純な格子モデルについて，近藤効果による遍歴・局在複合体秩序の理論をまとめた。次に軌道縮退系としてPr化合物を取り，バンド計算に基づいて混成相互作用を評価し，軌道近藤効果の実現可能性が電子構造に大きく依存することを示した。さらに重イオン同士の衝突現象において，クォークの色自由度による擬近藤効果の発生を論じた。一方，実験家と協力して，LiV2O4で重い電子が生成される機構，鉄系超伝導体の磁気励起がドーピングに強く依存する理由，また鉄系超伝導体中の水素ダイナミクスについて論じた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近藤効果に類似の現象は，従来から金属中μ粒子の拡散やX線による内殻励起の閾値付近などで観測されている。本研究の学術的意義は，スピン以外の自由度として軌道縮退，占有・非占有の揺らぎ(価数揺動)，さらにクォークの色自由度を取り，擬近藤効果の多様な側面と各現象に共通する本質を明らかにしたことにある。近藤効果に駆動されて秩序が発生することは，意外で多様な側面の適例である。第１原理バンド理論に基づいて局在・遍歴という対立した描像が連続的に接続されることを示したことも意義ある成果である。一方，実験家と協力して新奇現象の由来を明らかにした成果も特筆したい。

研究成果

• [雑誌論文] Quasielastic neutron scattering probing H^- dynamics in H^- conductors LaH_{3-2x}O_x (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiromu Tamatsukuri,Keiga Fukui, Soshi Iimura, Takashi Honda, Tomofumi Tada, Youichi Murakami, Jun-ichi Yamaura, Yoshio Kuramoto, Hajime Sagayama, Takeshi Yamada, Masato Matsuura, Kaoru Shibata, Maiko Kofu, Yukinobu Kawakita, Kazutaka Ikeda, Toshiya Otomo, and Hideo Hosono
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetism induced by interlayer electrons in the quasi-two-dimensional electride Y2C: Inelastic neutron scattering study (2020)
  • 著者名/発表者名: Tamatsukuri Hiromu、Murakami Youichi、Kuramoto Yoshio、Sagayama Hajime、Matsuura Masato、Kawakita Yukinobu、Matsuishi Satoru、Washio Yasuhito、Inoshita Takeshi、Hamada Noriaki、Hosono Hideo
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 号: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.102.224406
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electronic Structure and p-f Hybridization Toward Orbital Kondo Effect (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Funashima, Yoshio Kuramoto, and Hisatomo Harima
  • 雑誌名: J. Phys.Soc.Jpn 巻: 89 号: 4 ページ: 044712-044712
  • DOI: 10.7566/jpsj.89.044712
  • NAID: 40022211923
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum dynamics of hydrogen in the iron-based superconductor LaFeAsO0.9D0.1 measured with inelastic neutron spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Yamaura, Haruhiro Hiraka, Soshi Iimura, Yoshinori Muraba, Joonho Bang, Kazuhiko Ikeuchi, Mitsutaka Nakamura, Yasuhiro Inamura, Takashi Honda, Masatoshi Hiraishi, Kenji M. Kojima, Ryosuke Kadono, Yoshio Kuramoto, Youichi Murakami, Satoru Matsuishi, and Hideo Hosono
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 99 号: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.220505
  • NAID: 120007168972
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metallic spin-liquid-like behavior of LiV_2O_4 (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Okabe, M. Hiraishi, A. Koda, K. M. Kojima, S. Takeshita, I. Yamauchi, Y. Matsushita, Y. Kuramoto, and R. Kadono
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 99 号: 4 ページ: 0411131-0411135
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.041113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gapless magnetic excitation in a heavily electron-doped antiferromagnetic phase of LaFeAsO0.5D0.5 (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Tamatsukuri, H. Hiraka, K. Ikeuchi, S. Iimura, Y. Muraba, M. Nakamura, H. Sagayama, J. Yamaura, Y. Murakami, Y. Kuramoto, and H. Hosono
  • 雑誌名: Phys. Rev. B. 巻: 98 号: 17 ページ: 1744151-1744156
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.174415
  • NAID: 120006731602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Induced Transitions in Anisotropic Kondo Lattice -- Application to CeT2Al10 -- (2017)
  • 著者名/発表者名: Taku Kikuchi, Shintaro Hoshino, Naokazu Shibata, and Yoshio Kuramoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Japan 巻: 86 号: 9 ページ: 094602-094602
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.094602
  • NAID: 210000134502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure determination in thin film Ba1-xLaxFe2As2: Relation between the FeAs4 geometry and superconductivity (2017)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Kobayashi、Akiko Nakao、Sachiko Maki、Jun-ichi Yamaura、Takayoshi Katase、Hikaru Sato、Hajime Sagayama、Reiji Kumai、Yoshio Kuramoto、Youichi Murakami、Hidenori Hiramatsu、Hideo Hosono
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.125116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetically induced QCD Kondo effect (2016)
  • 著者名/発表者名: Sho Ozaki, Kazunori Itakura, and Yoshio Kuramoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 94 号: 7 ページ: 074013-074013
  • DOI: 10.1103/physrevd.94.074013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Composite electronic orders induced by orbital Kondo effect (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Kuramoto
  • 雑誌名: Science Bulletin 巻: 61 号: 20 ページ: 1563-1582
  • DOI: 10.1007/s11434-016-1171-2
  • 査読あり
• [学会発表] Investigation of Upper Critical Field in Hydrogen-Substituted Iron-Based Superconductors LaFeAsO_1-xH_x (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Kawachi, S. Iimura, J. Yamaura, H. Hosono, T. Sasaki, T. Nomura, Y. Kohama, M.Tokunaga, Y. Kuramoto, Y. Murakami
  • 学会等名: MRM2021 Materials Research Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 上部臨界磁場からみた水素置換鉄系超伝導体の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河智史朗, 飯村壮史, 野村肇宏, 小濱芳允, 佐々木隆志, 徳永将史, 山浦淳一, 倉本義夫, 村上洋一, 細野秀雄
  • 学会等名: 日本物理学会2021年春季大会
• [学会発表] 金属スピン液体候補物質としてのLiV2O4 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡部博孝, 平石雅俊, 幸田章宏, 小嶋健児, 竹下聡史, 山内一宏, 松下能孝, 倉本義夫, 門野良典
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 電子状態と軌道近藤効果の発現機構の理論的研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 舩島洋紀, 倉本義夫, 播磨尚朝
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 軌道近藤効果に適したバンド構造と実例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 舩島洋紀
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 近藤効果が誘起する新奇電子秩序 (2016)
  • 著者名/発表者名: 倉本義夫
  • 学会等名: J-Physics 若手夏の学校
  • 発表場所: 高野山大学（和歌山県高野町）
  • 年月日: 2016-08-08
• [学会発表] Composite orders and virtual hybridization in two-channel Kondo lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kuramoto
  • 学会等名: Memorial Symposium for Prof.Thomas Pruschke
  • 発表場所: Goettingen, Germany
  • 年月日: 2016-07-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] ベリー位相とトポロジー -現代の固体電子論- (2022)
  • 著者名/発表者名: David Vanderbilt[原著], 倉本義夫[日本語訳]
  • 総ページ数: 388
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254131413
• [図書] Quantum Many-Body Physics -- A Perspective on Strong Correlations (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Kuramoto
  • 総ページ数: 261
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 9784431553922