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Photonic Topological Insulators: Dynamical and Topological Effects

研究課題

研究課題/領域番号 16K17761
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東北大学

研究代表者

LEIN MAXIMILIAN  東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (50769891)

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
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードcondensed matter / topological insulators / classical waves / non-hermitian / 数理物理学 / トポロジカル絶縁体 / 物性物理学 / 電磁気学 / photonic crystals / electromagnetic waves / フォトニック結晶
研究成果の概要

本研究過程で8つの査読済みトップジャーナル論文、分担著書籍と書籍を各1冊出版、他に査読修正中論文有り。チリ・日・韓・蘭の6人の共同研究者を含む。トポロジカル絶縁体に係るワークショップを三度主催した。Project-1と3では非常に良い進展があった。Project-1では従来の結果を修正し電磁波の実数値の制約を適切に考慮する必要があった。Project-3での予想外の結果は金属-誘電体界面での表面波のトポロジー的性質;エルミート類似体を持たず、これまで知られていないバルク境界対応を特徴としたものであった。トポロジーと非線形効果(Project-2)間の相互作用は現時点で結論付けられていない。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The two biggest contributions were: (1) The real-valuedness of classical waves leads to a constraint which needs to be distinguished from symmetries in the classification. (2) The discovery of a new type of bulk-boundary correspondence with no quantum analog has opened up a new avenues of research.

報告書

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

    (52件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 7件、 招待講演 13件) 図書 (1件) 備考 (4件) 学会・シンポジウム開催 (3件)

  • [国際共同研究] Pontificia Universidad de Chile(チリ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Technical University Delft(オランダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Pontificia Universidad de Chile(チリ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Pontificia Universidad de Chile(チリ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The City University of New York(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Pontificia Universidad de Chile(Chile)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The City University of New York(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Pontificia Universidad de Chile(Chile)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Equivalence of Electric, Magnetic and Electromagnetic Chern Numbers for Topological Photonic Crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Giuseppe De Nittis and Max Lein
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Physics

      巻: 61 号: 2 ページ: 022901-022901

    • DOI

      10.1063/1.5094589

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Symmetry Classification of Topological Photonic Crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Giuseppe De Nittis and Max Lein
    • 雑誌名

      Advances in Theoretical and Mathematical Physics

      巻: 26 号: 6 ページ: 1467-1531

    • DOI

      10.4310/atmp.2019.v23.n6.a2

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Krein-Schroedinger Formalism of Bosonic BdG and Certain Classical Systems and Their Topological Classification2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein and Koji Sato
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 7 ページ: 075414-075414

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.075414

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Topological Non-Hermitian Origin of Surface Electromagnetic and Acoustic Waves2019

    • 著者名/発表者名
      Konstantin Y. Bliokh, Daniel Leykam, Max Lein and Franco Nori
    • 雑誌名

      Optics and Photonic News

      巻: December ページ: 0-0

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Topological non-Hermitian origin of surface Maxwell waves2019

    • 著者名/発表者名
      Konstantin Bliokh, Daniel Leykam, Max Lein and Franco Nori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/s41467-019-08397-6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Schroedinger Formalism of Electromagnetism and Other Classical Waves ― How to Make Quantum-Wave Analogies Rigorous2018

    • 著者名/発表者名
      Giuseppe De Nittis and Max Lein
    • 雑誌名

      Annals of Physics

      巻: In Press ページ: 1-49

    • DOI

      10.1016/j.aop.2018.02.019

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Taking Inspiration from Quantum-Light Analogies ― Recent Results for Photonic Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 雑誌名

      Macroscopic Limits of Quantum Systems ― Munich, Germany, March 20-April 1, 2017

      巻: In Press ページ: 1-28

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Derivation of Ray Optics Equations in Photonic Crystals via a Semiclassical Limit2017

    • 著者名/発表者名
      Giuseppe De Nittis and Max Lein
    • 雑誌名

      Annales Henri Poincare

      巻: 18 号: 5 ページ: 1789-1831

    • DOI

      10.1007/s00023-017-0552-7

    • 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
  • [学会発表] On the Bulk Classification of Non-Hermitian Topological Insulators Modeled by Spectral Operators ― Physical Principles to Choose a Physically Meaningful Classification2020

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Theoretical studies of topological phases of matter, Yukawa Institute, Kyoto University
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On the Classification of Non-Hermitian Topological Insulators ― Physical Principles to Choose a Physically Meaningful Classification2020

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      MSM-AIMR Joint Online Workshop 2020, Cambridge University & AIMR, Tohoku University
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On the Classification of Non-Hermitian Topological Insulators ― Physical Principles to Choose a Physically Meaningful Classification2020

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Mathematical Physics Seminar, Shinshu University
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Linear Response Theory ― An Analytic-Algebraic Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Rigorous Statistical Mechanics and Related Topics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Deriving Bulk-Boundary Correspondences from Conserved Quantities ― Topological Surface Modes at Metal-Dielectric Interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      The 4th A3 Metamaterials Forum 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Unified Framework for Many Non-Hermitian Topological Insulators ― The Krein-Schroedinger Formalism and Applications to Conserved Quantities and Topological Classification2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Recent Advances in Topological Photonics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Pedagogical Guide to the Theory of Topological Insulators2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      University of Tokyo
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Towards a Rigorous Proof of Haldane's Photonic Bulk-Edge Correspondence2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Hokkaido University
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Deriving Bulk-Boundary Correspondences from Conserved Quantities ― Topological Surface Modes at Metal-Dielectric Interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Hokkaido University
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Towards a Rigorous Proof of Haldane's Photonic Bulk-Boundary Correspondence2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Mathematics Colloquium, University of Duesseldorf, Germany
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A Giude to the Theory of Topological Insulators2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Stochastics Group Seminar, University of Duesseldorf, Germany
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] An Analytic-Algebraic Approach to Linear Response Theory2019

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Mathematics Colloquium, University of Groningen, The Netherlands
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Deriving Bulk-Boundary Correspondences from Conserved Quantities - The Case of Homogeneous Electromagnetic Media2018

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      BEC 2018 - Variety and universality of bulk-edge correspondences in topological phases: from solid state physics to transdisciplinary concepts, Tsukuba University, Tokyo
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Towards a Rigorous Proof of Haldane's Photonic Bulk-Boundary Correspondence2018

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Recent Progress in the Mathematics of Topological Insulators, ETH Zuerich, Switzerland
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological Classification of Linear and Weakly Non-Linear Electromagnetic Medias2018

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      PIERS 2018, Toyama, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Maxwell-type Operators - A New Class of Operators Describing Classical Waves2018

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Mathematics Colloquium, University of Groningen, The Netherlands
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological Classification of Electromagnetic Media2017

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      META 2017
    • 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] New Phenomena in Classical Waves ― Taking Inspiration from Quantum Mechanics2017

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Top Math Phi
    • 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 Classification of Electromagnetic Media2017

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Photonic Topological Insulators
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Weyl Calculus ― Quantizing Classical Systems with Magnetic Fields2017

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      First San Pedro Meeting in Geometry and Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Systematic Quantum-Wave Analogies and Applications to Topological Photonic Crystals ― Using The Quantum Hall Effect for Light as a Lens2017

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      NIMS Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Understanding Quantum-Wave Analogies with a Focus on Spin Waves2017

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Fusion Research Presentation
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Rigorous Analogies Between Quantum Systems and Classical Waves2017

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Physical and mathematical approaches to interacting particle systems -In honor of 70th birthday of Herbert Spohn-
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology
    • 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] Rigorous Analogies Between Quantum Systems and Certain Wave Equations2016

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Spectral Theory of Novel Materials
    • 発表場所
      CIRM, Luminy, France
    • 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] Classification of Topological Insulators for Classical Light2016

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Topological States of Light and Beyond
    • 発表場所
      Center for Theoretical Physics of Complex Systems, Daejeon, South Korea
    • 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] “Semiclassical” Ray Optics in Photonic Crystals2016

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Seminar of the Faculty of Mathematics
    • 発表場所
      Pontificia Universidad de Chile, Santiago, Chile
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Unraveling the Relationship Between Topology and Physics2016

    • 著者名/発表者名
      Max Lein
    • 学会等名
      Seminar of the Faculty of Physics
    • 発表場所
      Pontificia Universidad de Chile, Santiago, Chile
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] Linear Response Theory - An Analytic-Algebraic Approach2017

    • 著者名/発表者名
      Giuseppe De Nittis and Max Lein
    • 総ページ数
      136
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] https://www.maxlein.com

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] www.maxlein.com

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] https://maxlein.com/research/topics/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] Max Lein's website

    • URL

      http://maxlein.com/research/topics/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Topological Phenomena in Non-hermitian and Non-equilibrium Systems2020

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Recent Progress in Mathematics of Topological Insulators2019

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Progress in the Mathematics of Topological States of Matter2018

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-06-07  

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