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磁気応答、輸送現象に対する多バンド間効果

研究課題

研究課題/領域番号 18H01162
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東京大学

研究代表者

小形 正男  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60185501)

研究分担者 苅宿 俊風  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (60711281)
松浦 弘泰  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40596607)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード多バンド効果 / 軌道磁性 / 輸送係数 / バンド間効果 / ノーダルライン
研究成果の概要

固体中の電子は無限個のバンドの途中まで詰まっている状態である。多くの場合はフェルミ面付近の単一バンドだけで物性が理解されるが、磁気応答や輸送現象の中には、多バンド間の効果によって初めて理解できるものも多い。最近、ディラック電子系物質や励起子絶縁体の候補物質などにおいて、バンド間効果による特異な応答が理論的に明らかになってきた。本研究では、多バンド間効果という統一的な観点から以下の4点を明らかにした。(1)磁場下の電気伝導度に対する多バンド効果、(2)局在ワニエ軌道と相性のよい軌道帯磁率の公式の導出、(3)いつくかのノーダルライン物質の物性の解明、(4)励起子絶縁体と光誘起ダイナミクス。

研究成果の学術的意義や社会的意義

多バンド効果という統一的な観点から、磁気応答や輸送現象、光誘起ダイナミクスについて種々の研究成果が得られた。とくに磁場下での輸送係数に対する多バンド効果の一般論や、局在軌道を用いた軌道帯磁率の新公式が得られたことは、今後の応用が期待できる。さらに、いくつかのノーダルライン物質の物性が明らかになったが、これらはノーダルライン物質の特定、新奇物性の開拓に役に立つと考えられる。また励起子絶縁体の熱応答特性、光誘起ダイナミクスによるトポロジカル相転移やディラック点のコントロールなども、さらなる研究の発展に役立つ。今後、系統的に新奇性能をもつ物質材料を創り出すときの指針に繋がると期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 12件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Universal quantization of the magnetic susceptibility jump at a topological phase transition2021

    • 著者名/発表者名
      S. Ozaki, and M. Ogata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Research

      巻: 3 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.013058

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous conductivity of two-dimensional Dirac electrons in organic conductor under pressure2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzumura and M. Ogata
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Japan

      巻: 90 号: 4 ページ: 044709-044709

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.044709

    • NAID

      40022539116

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant orbital diamagnetism of three-dimensional Dirac electrons in Sr3PbO antiperovskite2021

    • 著者名/発表者名
      S. Suetsugu, K. Kitagawa, T. Kariyado, A. W. Rost, J. Nuss, C. Muhle, M. Ogata, and H. Takagi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 11

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.115117

    • NAID

      130008146431

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electric Transport of Nodal Line Semimetals in Single-Component Molecular Conductors2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzumura, R. Kato, and M. Ogata
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 10 号: 10 ページ: 862-862

    • DOI

      10.3390/cryst10100862

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dzyaloshinskii-Moriya Interaction between Multipolar Moments in 5d1 Systems2020

    • 著者名/発表者名
      M. Hosoi, T. Mizoguchi, T. Hinokihara, H. Matsuura, and M. Ogata
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Japan

      巻: 89 号: 7 ページ: 074702-074702

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.074702

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric transport coefficients of a Dirac electron gas in high magnetic field2019

    • 著者名/発表者名
      V. K"onye and M. Ogata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 100 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.155430

    • NAID

      130008151334

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Velocity Field and Principal Axis of Tilted Dirac Cones in Effective Hamiltonian of Non-Coplanar Nodal Loop2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Suzumura, Takao Tsumuraya, Reizo Kato, Hiroyasu Matsuura, and Masao Ogata
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 12 ページ: 124704-124704

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.124704

    • NAID

      40022096586

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear Magnetic Relaxation and Knight Shift Due to Orbital Interaction in Dirac Electron Systems2018

    • 著者名/発表者名
      H. Maebashi, T. Hirosawa, M. Ogata, and H. Fukuyama
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Solids

      巻: 印刷中 ページ: 138-143

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2017.12.034

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoresistance of a three-dimensional Dirac gas2018

    • 著者名/発表者名
      V. Konye and M. Ogata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 98 号: 19

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.195420

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Face Centered Cubic SnSe as a Z2 Trivial Dirac Nodal Line Material2018

    • 著者名/発表者名
      Ikuma Tateishi and Hiroyasu Matsuura
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 7 ページ: 073702-073702

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.073702

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 弱磁場磁気抵抗:一般論とディラック系への応用2020

    • 著者名/発表者名
      小形正男、V. Konye
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 常圧二次元ディラク電子系α-(BETS)2I3 の軌道磁性2020

    • 著者名/発表者名
      藤山茂樹, 前橋英明, 崔亨波, 圓谷貴夫, 小形正男, 加藤礼三
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Microscopic theory of magnetoconductivity at low magnetic fields in terms of Berry curvature and orbital magnetic moment2020

    • 著者名/発表者名
      V. Konye and M. Ogata
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 擬一次元系における軌道磁性2020

    • 著者名/発表者名
      尾崎壮駿、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ベリー曲率と軌道磁気モーメントに関連した低磁場極限での磁気抵抗2020

    • 著者名/発表者名
      V. Konye、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二次元ディラック電子系の電磁双対性:大きな軌道反磁性と量子化されたコンダクタンスを結ぶ関係2020

    • 著者名/発表者名
      前橋英明、藤山茂樹、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ノーダルライン半金属におけるホール伝導度と磁場角度依存性2020

    • 著者名/発表者名
      立石幾真, Viktor Konye, 松浦弘泰, 小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 有機導体における創発的反平行磁束量子ペアの光誘起対消滅の理論予言2020

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、田中康寛、小形正男、望月維人
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 常圧二次元ディラック電子系α-(BETS)_2I_3の軌道磁性:理論の立場から2020

    • 著者名/発表者名
      前橋英明
    • 学会等名
      科研費合同研究会「分子性導体でみられる異常軌道磁化率の研究会」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Predicted pair annihilation of emergent antiparallel magnetic fuxes in an organic conductor2020

    • 著者名/発表者名
      K. Kitayama, Y. Tanaka, M. Ogata, and M. Mochizuki
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ワニエ関数を用いた軌道磁化率のゲージ不変な定式化2020

    • 著者名/発表者名
      苅宿俊風
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Thermal transport coefficients of a Dirac electron gas in high magnetic fields2019

    • 著者名/発表者名
      V. K"onye and M. Ogata
    • 学会等名
      Gordon Research Conference "New Materials and Structures in Topological and Correlated Systems"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diamagnetic Currents in Weyl Systems2019

    • 著者名/発表者名
      H. Maebashi and M. Ogata
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science (TopoMat2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Susceptibility Quantization of Orbital-Zeeman Cross term in 2D Insulators2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ozaki and M. Ogata
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science (TopoMat2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nodal line semimetals in a magnetic field2019

    • 著者名/発表者名
      V. K"onye and M. Ogata
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science (TopoMat2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Berry Curvature Contribution to Magnetization in a Honeycomb Lattice Model2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ozaki and M. Ogata
    • 学会等名
      New Trends in Topological Insulators 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Berry Curvature Contribution to Magnetization in a Honeycomb Lattice Model2019

    • 著者名/発表者名
      S. Ozaki and M. Ogata
    • 学会等名
      Recent Progress in Gra-phene and 2D Materials Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2次元絶縁体における軌道ーゼーマン交差帯磁率の量子化2019

    • 著者名/発表者名
      尾崎壮駿、小形正男
    • 学会等名
      第13回物性科学領域横断研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ディラック電子系の反磁性電流2019

    • 著者名/発表者名
      前橋英明、小形正男
    • 学会等名
      第13回物性科学領域横断研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ディラック電子系の電磁応答に対するゲージ不変な定式化2019

    • 著者名/発表者名
      前橋英明、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会(分科会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ノーダルライン物質の物性2019

    • 著者名/発表者名
      小形正男、松浦弘泰、立石幾真
    • 学会等名
      日本物理学会(分科会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric transport coefficients of a Dirac electron gas in high magnetic fields2019

    • 著者名/発表者名
      V. K"onye and M. Ogata
    • 学会等名
      日本物理学会(分科会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 擬一次元有機錯体HMTSF-TCNQの軌道磁性に関する理論的研究2019

    • 著者名/発表者名
      宮藤大輔、松浦弘泰、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会(分科会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 擬一次元有機錯体HMTSF-TCNQの異常物性の理論的研究2019

    • 著者名/発表者名
      宮藤大輔、松浦弘泰、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会(年次大会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Duality between dielectricity and diamagnetism in Dirac materials in analogy with quantum electrodynamics2019

    • 著者名/発表者名
      H. Maebashi M. Ogata and H. Fukuyama
    • 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] Quantum Electrodynamics in Solids: Dielectric and Diamagnetic Properties of Dirac Materials2018

    • 著者名/発表者名
      H. Maebashi M. Ogata and H. Fukuyama
    • 学会等名
      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
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nodalline semimetal and Topological Crystalline Insulator2018

    • 著者名/発表者名
      I. Tateishi
    • 学会等名
      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
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nodalline semimetal and Topological Crystalline Insulator2018

    • 著者名/発表者名
      I. Tateishi
    • 学会等名
      Workshop "Symmetry and Topology in Condensed-Matter Physics"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetoresistance of a Three-dimensional Dirac Electron Gas2018

    • 著者名/発表者名
      V. Konye
    • 学会等名
      Workshop "Symmetry and Topology in Condensed-Matter Physics"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体の核磁気共鳴:表面電子状態の軌道効果2018

    • 著者名/発表者名
      前橋英明、広沢智紀、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会・秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ディラック電子系物質の分極テンソルとプラズマモード2018

    • 著者名/発表者名
      前橋英明、小形正男、福山秀敏
    • 学会等名
      日本物理学会・秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 不純物下のワイル半金属における軌道核スピン緩和率とその臨界点近傍での振る舞いの研究2018

    • 著者名/発表者名
      広沢智紀、 前橋英明、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会・秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Z2自明なノーダルライン半金属とトポロジカル結晶絶縁体の対応2018

    • 著者名/発表者名
      立石幾真
    • 学会等名
      日本物理学会・秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アンチペロブスカイトSr3PbOにおける3次元ディラック電子の巨大軌道反磁性2018

    • 著者名/発表者名
      末次祥大、北川健太郎、苅宿俊風、葉山慶平、A. W. Rost、J. Nuss、C. Muhle、小形正男、高木英典
    • 学会等名
      日本物理学会・秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Transport properties of Dirac electrons in a magnetic field2018

    • 著者名/発表者名
      V. Konye and M. Ogata
    • 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] Ca2As等におけるノーダルラインと表面状態の解析2018

    • 著者名/発表者名
      立石幾真
    • 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] ギャップのあるグラフェンにおける軌道磁性2018

    • 著者名/発表者名
      尾崎壮駿、小形正男
    • 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] アンチペロブスカイトSr3PbOにおける3次元ディラック電子の巨大軌道反磁性2018

    • 著者名/発表者名
      末次祥大、北川健太郎、苅宿俊風、葉山慶平、A. W. Rost、J. Nuss、C. Muhle、小形正男、高木英典
    • 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

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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