デュアル・フェルミオン法による多軌道系のモット転移と高エネルギー分光理論

• 研究課題/領域番号: 18K03541
• 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13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 田中 新 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (70253052)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: デュアルフェルミオン法 / 強相関電子系 / ハバードモデル / 金属絶縁体転移 / 多軌道系 / 自己エネルギーの漸近補正 / モット転移 / 動的平均場近似 / デュアル・フェルミオン法

研究成果の概要

二次元電子系における金属絶縁体転移および銅酸化物超伝導体の電子状態を議論するため正方格子ハバードモデルについて、新たに開発したLanczos厳密対角化法を用いたデュアルフェルミオン法を用いて調べた。 特に銅酸化物超伝導体における異常金属状態、擬ギャップ状態、超伝導状態、相分離状態の形成と、それらの反強磁性揺らぎとの関連について総合的な研究を行った。また、デュアルフェルミオン法の計算を多軌道系へ適応するためのソフトウエアの開発も行った。さらに、実験の研究者と協力し、LaCoO3やCaCu3Ru4O12などの遷移金属酸化物の電子状態についても議論した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新たに開発したLanczos厳密対角化法を用いたデュアルフェルミオン法を用いることで、強相関電子系で一般的に用いられている量子モンテカルロでは困難な低温での電子状態の精密な計算できるようになり、強相関電子系の理論の進展が期待できる。また、将来的には、これらの物質の電子状態の理解が進むことで、新しい機能性材料の開発が可能になると期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
• [雑誌論文] Paramagnetic LaCoO3: A Highly Inhomogeneous Mixed Spin-State System (2023)
  • 著者名/発表者名: Takegami D.、Tanaka A.、Agrestini S.、Hu Z.、Weinen J.、Rotter M.、Schueler-Langeheine C.、Willers T.、Koethe T. C.、Lorenz T.、Liao Y. F.、Tsuei K. D.、Lin H.-J.、Chen C. T.、Tjeng L. H.
  • 雑誌名: Physical Review X 巻: 13 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevx.13.011037
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stability of the Pb divalent state in insulating and metallic PbCrO3 (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhao Jianfa、Haw Shu-Chih、Wang Xiao、Cao Lipeng、Lin Hong-Ji、Chen Chien-Te、Sahle Christoph J.、Tanaka Arata、Chen Jin-Ming、Jin Changqing、Hu Zhiwei、Tjeng Liu Hao
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 107 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevb.107.024107
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CaCu3Ru4O12: A High Kondo-Temperature Transition Metal Oxide (2022)
  • 著者名/発表者名: D. Takegami, C. Kuo, K. Kasebayashi, J. Kim, C. Chang, C. Liu, C. Wu, D. Kasinathan, S. Altendorf, K. Hoefer, F. Meneghin, A. Marino, Y. Liao, K. Tsuei, C. Chen, K. Ko, A. Gunther, S. Ebbinghaus, J. Seo, D. Lee, G. Ryu, A. Komarek, S. Sugano, Y. Shimakawa, A. Tanaka, T. Mizokawa, J. Kune, L. Tjeng, and A. Hariki
  • 雑誌名: Physical Review X 巻: 12 号: 1 ページ: 0110171-12
  • DOI: 10.1103/physrevx.12.011017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MLFT approach with p-d hybridization for ab initio simulations of the pre-edge XANES (2020)
  • 著者名/発表者名: E. Gorelov, A. A. Guda, M. A. Soldatov, S. A. Guda, D. Pashkov, A. Tanaka, S. Lafuerza C. Lamberti and A. V. Soldatov
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry 巻: 175 ページ: 108105-108105
  • DOI: 10.1016/j.radphyschem.2018.12.025
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metal-insulator transition in the two-dimensional Hubbard model: Dual fermion approach with Lanczos exact diagonalization (2019)
  • 著者名/発表者名: Arata Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 99 号: 20
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.205133
  • 査読あり
• [学会発表] ハバードモデルの擬ギャップ状態における自己エネルギーの特異な波数、周波数依存性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田中 新
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] Planckian metallic state in the two-dimensional Hubbard model (2022)
  • 著者名/発表者名: Arata Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2022
  • 国際学会
• [学会発表] 銅酸化物超伝導体の異常金属状態における準粒子のプランク極限散乱 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田中 新
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] 銅酸化物超伝導体のストレンジメタル状態と擬ギャップ状態の関係について (2022)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 日本物理学会第77回年次大会
• [学会発表] 異方的三角格子ハバードモデルにおける磁気揺らぎと金属絶縁体転移の関係 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 日本物理学会2021秋季大会
• [学会発表] 正方格子ハバードモデルの擬ギャップ、反強磁性揺らぎ、リッフシッツ転移の関連について (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 日本物理学会 第76回年次大会
• [学会発表] デュアルフェルミオン法による2次元ハバードモデルの動的スピン帯磁率 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] Dynamic spin susceptibility of the 2D Hubbard model away from half-filling (2019)
  • 著者名/発表者名: Arata Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Fermi arcs in cuprate superconductors studied by the dual fermion approximation (2019)
  • 著者名/発表者名: Arata Tanaka
  • 学会等名: The 19th International Conference on Solid Films and Surfaces
  • 国際学会
• [学会発表] デュアルフェルミオン法による異方的三角格子ハバードモデルにおける金属絶縁体転移 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] デュアルフェルミオン法の自己エネルギーの漸近補正と2次元ハバードモデルへの応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] Dual fermion approach to the fermi arc formation in the two-dimensional square-lattice Hubbard model (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: International conference on magnetism (ICM 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] デュアルフェルミオン法による2次元ハバードモデルの金属絶縁体転移 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 琉球大学物性研究会