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キタエフ型有機金属構造体の設計とその相関効果のエンジニアリング

研究課題

研究課題/領域番号 17J05736
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅱ(理論)
研究機関東京大学

研究代表者

山田 昌彦  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード量子スピン液体 / プロトン / 水素結合 / ハイブリッド量子液体 / 量子スピン軌道液体 / 金属有機構造体 / ジルコニウム化合物
研究実績の概要

本年度の4月は米マサチューセッツ公開大学に引き続き滞在したが、帰国後はすでに投稿した量子バレンスボンドアイスの研究を発展させ、同じようなハイブリッド量子液体状態がキタエフ物質であるH3LiIr2O6において実現しないか検討した。その結果、水素結合中のプロトンの運動を量子的に扱うのは非常に難しいが、水素結合を古典的な無秩序性に置き換えれば問題が数値的に可解となることを発見した。そのため、大規模数値計算を用いて無秩序キタエフ模型を解く研究を行った。この研究は途中滞在したカリフォルニア大学サンタバーバラ校カブリ理論物理学研究所でも行われた。
また、この研究は当初の研究目的であるキタエフ型金属有機構造体にも関係している。キタエフ型金属有機構造体においてもH3LiIr2O6と同様に水素結合が存在する場合を考えることができ、その場合は同じような乱れが系に存在することになる。水素結合が存在しない場合も構造やスタッキングの微妙な揺らぎにより金属有機構造体特有の無秩序性が存在することは容易に期待できるため、キタエフスピン液体における乱れの効果を研究することは当初の研究目的にもかなっていると言える。
具体的には無秩序キタエフ模型を解くための計算コードの開発を始め、励起ギャップの計算にはカーネルポリノミアル法と呼ばれる計算手法が、熱伝導度の計算には非可換チャーン数を用いた計算が有効であることを発見し、これにより劇的に従来の手法と比べて計算コストを減らせることを発見した。これらの成果はオンライン開催となった日本物理学会の年次大会で発表され、来年度以降論文として投稿・出版予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学/カブリ理論物理学研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] タタ基礎研究所(インド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] シュトゥットガルト大学/マックスプランク固体物理学研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ケルン大学/シュトゥットガルト大学/マックスプランク固体物理学研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ヨーテボリ大学(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Emergent SU(4) Symmetry in α-ZrCl3 and Crystalline Spin-Orbital Liquids2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Masahiko G.、Oshikawa Masaki、Jackeli George
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 9 ページ: 097201-097201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.097201

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Designing Kitaev Spin Liquids in Metal-Organic Frameworks2017

    • 著者名/発表者名
      Yamada Masahiko G.、Fujita Hiroyuki、Oshikawa Masaki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 119 号: 5 ページ: 057202-057202

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.057202

    • NAID

      130006246717

    • 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] Crystalline Kitaev spin liquids2017

    • 著者名/発表者名
      Yamada Masahiko G.、Dwivedi Vatsal、Hermanns Maria
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 15 ページ: 155107-155107

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.155107

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 無秩序キタエフ模型の熱力学2020

    • 著者名/発表者名
      山田昌彦
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会2020(領域8)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Theory of Proton-Driven Quantum Spin-Dipole Liquids2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 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] SU(4) quantum spin-orbital liquids and beyond2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      Low-Dimensional Emergent Phenomena in Correlated Systems and Topological Quantum Matter,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-dipole entangled quantum liquid2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      Quantum Information and String Theory 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergent SU(4) symmetry and quantum spin-orbital liquid in α-ZrCl32019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      Topological Quantum Matter: Concepts and Realizations
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergent SU(4) symmetry and quantum spin-orbital liquid in α-ZrCl32019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      Topological Quantum Matter: From Fantasy to Reality
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum valence bond ice and its relation to κ-H3(Cat-EDT-TTF)22019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      APS March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergent SU(4) symmetry and quantum spin-orbital liquid in α-ZrCl32018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      Novel Phenomena in Quantum Materials driven by Multipoles and Topology
    • 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] Emergent SU(4) symmetry and quantum spin-orbital liquid in α-ZrCl32018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      Topological phases of matter [TOPMAT]: from the quantum Hall effect to spin liquids
    • 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] Emergent SU(4) symmetry and quantum spin-orbital liquid in α-ZrCl32018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      Highly Frustrated Magnetism 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum valence bond ice and possible relation to κ-H3(Cat-EDT-TTF)22018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子バレンスボンドアイスと、そのκ-H3(Cat-EDT-TTF)2との関係2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada
    • 学会等名
      日本物理学会・領域7
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] α-ZrCl3 における創発SU(4)対称性と量子スピン軌道液体状態2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada, Masaki Oshikawa, and George Jackeli
    • 学会等名
      2018 年日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 空間群の対称性と創発SU(4)対称性によって守られたフィリングエンフォースト量子スピン軌道液体2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada, Masaki Oshikawa, and George Jackeli
    • 学会等名
      第62回物性若手夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 新しい三次元キタエフ模型における,空間群の対称性に守られた三次元ディラック分散2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada, Vatsal Dwivedi, and Maria Hermanns
    • 学会等名
      2017年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] (10,3)d 格子上の三次元キタエフ模型における,空間群の対称性に守られたノーダルラインスピン液体2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada, Vatsal Dwivedi, and Maria Hermanns
    • 学会等名
      2017年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 単層ダブルペロブスカイトSr2FeMoO6における強固なハ ーフメタル的フェリ磁性2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada, and George Jackeli
    • 学会等名
      2017年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Designing Kitaev Spin Liquids in Metal-Organic Frameworks2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada, Hiroyuki Fujita, and Masaki Oshikawa
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Half-Metallic Ferrimagnetism in a Monolayer Double Perovskite Sr2FeMoO62017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko G. Yamada, and George Jackeli
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Masahiko G. Yamada

    • URL

      https://sites.google.com/site/masahikogyamada/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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