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非断熱高精度量子動力学理論の開発と量子揺らぎが物質構造に与える効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03478
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関山形大学

研究代表者

富田 憲一  山形大学, 理学部, 教授 (70290848)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード量子動力学 / 強相関電子系 / 非断熱効果 / 多配置理論
研究成果の概要

断熱近似を超えた格子の量子揺らぎも効率的に取り込める共鳴Hartree-Fock法を用いてテトラチアフルバレン-クロアニル(TTF-CA)の中性相基底状態について研究を行い、格子の結合交代を伴ったイオン性相や、結合交代した中性状態が量子揺らぎとして現れることを明らかにした。本研究結果は、実験的に観測されている超高速誘電率変化とも良く対応している。
また、共鳴Hartree-Fock法を動力学に適用できるような定式化を行った。Dirac-Frenkeの原理に基づいた変分計算の定式化を完成させ、4次のRunge-Kutta法を用いたプログラムの開発に着手し、最終年度にはコードも完成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、電子のみならず、断熱近似を超えた格子の量子揺らぎまで取り込んだ高精度波動関数が計算可能になった。電子緩和に伴う格子構造の変化も矛盾なく記述することができるはずである。また、これまでの時間依存多配置理論が配置間相互作用法に基づいていることが多かったのに対し、非直交スレーター行列式を重ね合わせる本手法では、量子揺らぎに対する物理描像が得られる、という点で従来の理論研究と一線を画している。極限分光が可能になり、光による超高速物性制御を目指す実験が進められている今、実験を支える新しい理論研究が推進されるた意義は大きく、今後より多彩で高性能なデバイス開発にもつながると期待される。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Nonadiabatic quantum fluctuations in the neutral ground state of tetrathiafulvalene- p -chloranil2019

    • 著者名/発表者名
      Yuko Watanabe, Hideo Ando, Akira Takahashi, and Norikazu Tomita
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 20

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.205205

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metallic states induced by quantum lattice fluctuations2019

    • 著者名/発表者名
      Norikazu Tomita and Akira Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: B 99 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.035203

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hiromasa Ohnishi and Norikazu Tomita2018

    • 著者名/発表者名
      Two Topics of Optical Excitation Dynamics, Newly Unveiled by the Time- and Momentum-Resolved Photo-Electron Emission from the Conduction Band of GaAs: A Theoretical Review
    • 雑誌名

      MDPI- Applied Sciences

      巻: 8(10) 号: 10 ページ: 1788-1788

    • DOI

      10.3390/app8101788

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Insulator-Metal Transition by Non-Adiabatic Quantum Lattice Fluctuations in Trans-Polyacetylene2021

    • 著者名/発表者名
      富田憲一、高橋聡
    • 学会等名
      CONMAT2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1次元1/4 filled SSH-拡張ハバードモデルにおける基底状態と励起状態の解析2021

    • 著者名/発表者名
      小野真衣香, 安東秀峰, 高橋聡, 富田憲一
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Loewdin分割法を用いた中性相TTF-CAの二量体化歪とイオン性相ドメインの特性解析2019

    • 著者名/発表者名
      渡邉侑子, 安東秀峰, 高橋聡, 富田憲一
    • 学会等名
      日本物理学会秋の分科会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Metal-insulator transition induced by quantum lattice fluctuations2019

    • 著者名/発表者名
      Norikazu Tomita and Akira Takahashi
    • 学会等名
      The Conference on Computationla Physics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Insulator-metal transition by quantum lattice fluctuations2019

    • 著者名/発表者名
      Norikazu Tomita and Akira Takahashi
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TTF-CAのイオン性相基底状態における量子揺らぎの視覚化:非断熱共鳴HF理論によるアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉侑子, 安東秀峰, 高橋聡, 富田憲一
    • 学会等名
      日本物理学会秋の分科会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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