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遍歴電子系における奇パリティ多極子秩序・多極子ゆらぎの理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18J23115
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)
研究機関京都大学

研究代表者

渡邉 光  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2020年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード奇パリティ多極子 / 非線形伝導現象 / 光電流応答 / 反強磁性スピントロニクス / マルチフェロイック系 / 多極子秩序 / 交差応答 / 群論 / スピントロニクス / 強相関電子系 / マルチフェロイックス
研究実績の概要

本課題は、物質を構成する電子の秩序、特に反転対称性を破る多極子自由度の秩序(奇パリティ多極子秩序)を持つ系に着目し、その物性応答を理論開拓するものである。これまでも数学的な手法による解析、具体的な物質を意識したモデル計算より、奇パリティ多極子秩序系に特有な応答を様々に明らかにすることができた。また本年度においても、これらの成果について、物性物理学分野においてポピュラーな雑誌、固体物理(アグネ社)の特集号へ寄稿する機会を得ることができた。しかしながら、これらは線形応答の範囲であって、より非線形応答における各多極子秩序の役割についてはいまだ明確な理解がなされていなかった。
したがって、本年度においては特に静的電場あるいは光電場に駆動される電流応答(非線形伝導現象)の解析を主として行った。これらの応答は半導体ヘテロ接合にみられる整流応答と同様の現象であるため、本研究の遂行は、奇パリティ多極子の役割を調べるという基礎物理としての意義は勿論のこと、工学応用など他分野へ波及効果をも与えうるといえる。
奇パリティ多極子秩序系においては特徴的な対称性が存在するが、これが線形応答と同様に非線形伝導現象の分類に際し、非常に強力なツールとなることを示すことができた。更には、磁性を持つ系、いわゆる奇パリティ磁気多極子秩序系に特有の電子構造に着目し、巨大非線形ホール応答や物質の不純物濃度に対して頑強な光電流応答などを理論的に提案した。これらはアメリカ物理学会の論文誌にて出版済みであり(2報)、招待講演を含めたいくつかの口頭講演にて発表も行っている(5件)。加えて実験研究との共同研究も行い論文として出版されたほか、これに刺激された理論研究も進み、論文として投稿段階にある。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Colorado at Boulder(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Chiral Photocurrent in Parity-Violating Magnet and Enhanced Response in Topological Antiferromagnet2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1103/physrevx.11.011001

    • 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] Bond Directional Anapole Order in a Spin-Orbit Coupled Mott Insulator Sr2(Ir1-xRhx)O42021

    • 著者名/発表者名
      H. Murayama, K. Ishida, R. Kurihara, T. Ono, Y. Sato, Y. Kasahara, H. Watanabe, Y. Yanase, G. Cao, Y. Mizukami, T. Shibauchi, Y. Matsuda, and S. Kasahara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. X

      巻: 11 号: 1 ページ: 011021-011021

    • DOI

      10.1103/physrevx.11.011021

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear electric transport in odd-parity magnetic multipole systems: Application to Mn-based compounds2020

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 号: 4 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.2.043081

    • 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] Enhanced magnetopiezoelectric effect at the Neel temperature in CaMn2Bi22019

    • 著者名/発表者名
      Shiomi Y.、Koike Y.、Abe N.、Watanabe H.、Arima T.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 5 ページ: 054424-054424

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.054424

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Magnetopiezoelectric Effect in Antiferromagnetic Metal EuMnBi22019

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi, H. Watanabe, H. Masuda, H. Takahashi, Y. Yanase, S. Ishiwata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 122 号: 12 ページ: 127207-127207

    • DOI

      10.1103/physrevlett.122.127207

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Group-theoretical classification of multipole order: Emergent responses and candidate materials2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 24 ページ: 245129-245129

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.245129

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symmetry analysis of current-induced switching of antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 22 ページ: 220412-220412

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.220412

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of orbital magnetic quadrupole moment and magnetoelectric susceptibility2018

    • 著者名/発表者名
      Atsuo Shitade, Hikaru Watanabe, and Youichi Yanase
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 2 ページ: 020407-020407

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.020407

    • NAID

      130008146889

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 磁性がもたらすスピン軌道結合構造と非線形伝導現象2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 学会等名
      日本物理学会2021年第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 磁気的なパリティの破れに誘起される円偏光ガルバニック効果2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 学会等名
      オンラインCMTセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mn系奇パリティ磁気多極子系が示す無磁場・磁場下における非線形電気伝導の理論研究2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 学会等名
      日本物理学会2020年第76回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 種々のパリティ破れに伴う光電流応答の分類と新しい光電流応答の提案2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 学会等名
      日本物理学会2020年第76回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 幾何的に非自明な電子状態の下で増強される新奇な光電流応答2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 学会等名
      日本物理学会2020年第76回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 磁性体に特有なバルク光電流応答2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 学会等名
      高温超伝導・非従来型超伝導研究の最前線:多様性と普遍性
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 奇パリティ磁気多極子秩序系における非線形伝導2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 学会等名
      J-physics 令和元年度領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mn系奇パリティ磁気多極子秩序系における非線形伝導2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 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 nematicity in odd-parity magnetic multipole system2019

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Watanabe
    • 学会等名
      CEMS Symposium on Emergent Quantum Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Classification of multipole order and its application to transport phenomena in antiferromagnet2019

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Watanabe
    • 学会等名
      Topomagnetism Is Coming: Relativity and Correlations in Topological Magnets
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Group-theoretical Classification of multipole ordered materials and its application to emergent responses2019

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Watanabe
    • 学会等名
      J-Physics 2019 International Conference & KINKEN-WAKATE 2019 Multipole Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Symmetry analysis of electrically-switchable antiferromagnets2019

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Watanabe
    • 学会等名
      Antiferromagnetic Spintronics: from topology to neuromorphic computing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気磁気効果を用いたコリニア反強磁性のダイナミクスに関する理論的研究2019

    • 著者名/発表者名
      渡邉光
    • 学会等名
      日本物理学会2019年第74回秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Symmetry analysis of electrical switching of antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
    • 学会等名
      J-Physics 2018 Summer School
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Symmetry analysis of electrical switching of antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
    • 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] Symmetry analysis of electrically-switchable antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
    • 学会等名
      International Symposium on Frontiers of Quantum Transport in Nano Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多極子秩序系の群論的分類2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉光、栁瀬陽一
    • 学会等名
      電子相関が生み出す新規な秩序と超伝導現象:トポロジー、液晶状態、動的現象
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多極子秩序系の群論的分類とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉光、栁瀬陽一
    • 学会等名
      J-Physics: 多極子伝導系の物理 平成 30 年度領域全体会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多極子の分類と創発応答・ドメイン分類2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉光、栁瀬陽一
    • 学会等名
      第 1 回 ETQ 研究会「多極子秩序と超伝導」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反強磁性体の電気的制御に関する対称性からのアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉光、栁瀬陽一
    • 学会等名
      日本物理学会 2018 年第 73 回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反強磁性体の電気的制御に関する対称性の考察2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉光、栁瀬陽一
    • 学会等名
      基研研究会 スピン系の物理の最前線
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 物質中における極のないナノ電磁石の発見 -原子間ループ電流が引き起こす新しい電子状態を観測-

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-02-05-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] J-Physics ニュースレター No.6 「多極子秩序系の群論的」

    • URL

      https://www.jphysics.jp/newsletter/2018/11/26/J-Physics_NL_web_v06.pdf

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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