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相関電子系に対する時間分解共鳴非弾性X線散乱の理論

研究課題

研究課題/領域番号 19H01829
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13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

遠山 貴巳  東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 教授 (70237056)

研究分担者 曽田 繁利  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 技師 (60466414)
兼下 英司  仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (60548212)
筒井 健二  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員 (80291011)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード時間分解共鳴非弾性X線散乱 / 相関電子系 / 数値計算
研究開始時の研究の概要

共鳴非弾性X線散乱(RIXS) は運動量とエネルギーの両方を分解して電荷・スピン・軌道励起の全体像を明らかにすることができる。そのRIXS に時間分解機能を付加しようという実験が、自由電子レーザーの発展と歩調を合わせて世界各地で始まっている。本研究では、今後大きな発展が期待される相関電子系に対する時間分解RIXSに着目し、実験に先立って理論からの提案を行う。

研究成果の概要

電子間相互作用が強い物質に対して励起光を照射したのちに、光励起された物質内の電荷やスピンのダイナミクスを共鳴非弾性X線散乱という手法で調べる実験が世界各地で行われ始めている。このような実験に先立って、理論からの提案を行うことを本研究の目的とした。強相関系の典型である二次元正方格子モット絶縁体に対して、ポンプ光照射後の磁気励起ダイナミクスを大規模数値計算で調べ、時間分解共鳴非弾性X線散乱実験に対する新しい提案を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

時間分解共鳴非弾性X線散乱実験を用いた光励起された相関電子物質の研究は始まったばかりであり、今後大きな発展が期待される。残念ながら日本には相関電子物質に対する時間分解共鳴非弾性X線散乱実験のプロジェクトはないが、本理論研究において提案した実験が今後計画されれば、この分野の発展に寄与できると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 14件、 招待講演 12件)

  • [雑誌論文] Exciton-assisted low-energy magnetic excitations in a photoexcited Mott insulator on a square lattice2023

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui Kenji、Shinjo Kazuya、Sota Shigetoshi、Tohyama Takami
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 6 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/s42005-023-01158-4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Glassy dynamics of the one-dimensional Mott insulator excited by a strong terahertz pulse2022

    • 著者名/発表者名
      Shinjo Kazuya、Sota Shigetoshi、Tohyama Takami
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 4 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.4.l032019

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Antiphase oscillations in the time-resolved spin structure factor of a photoexcited Mott insulator on a square lattice2022

    • 著者名/発表者名
      Tohyama Takami、Shinjo Kazuya、Tsutsui Kenji
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2164 号: 1 ページ: 012049-012049

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2164/1/012049

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical simulations of spectroscopic properties in two-dimensional Mott insulator2022

    • 著者名/発表者名
      Tohyama Takami, Shinjo Kazuya, Sota Shigetoshi, Tsutsui Kenji
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2207 号: 1 ページ: 012028-012028

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2207/1/012028

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Resonating dimer-monomer liquid state in a magnetization plateau of a spin-1/2 kagome-strip Heisenberg chain2021

    • 著者名/発表者名
      K. Morita, S. Sota, T. Tohyama
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 4 号: 1 ページ: 161-161

    • DOI

      10.1038/s42005-021-00665-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Density-matrix renormalization group study of optical conductivity of the Mott insulator for two-dimensional clusters2021

    • 著者名/発表者名
      Shinjo Kazuya, Tamaki Yoshiki, Sota Shigetoshi, Tohyama Takami
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 20

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.205123

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic phase diagrams of the spin-1/2 Heisenberg model on a kagome-strip chain: Emergence of a Haldane phase2021

    • 著者名/発表者名
      K. Morita, S. Sota, T. Tohyama
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 号: 22 ページ: 224417-224417

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.224417

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of phase string on single-hole dynamics in the two-leg Hubbard ladder2021

    • 著者名/発表者名
      Shinjo Kazuya、Sota Shigetoshi、Tohyama Takami
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 3 ページ: 035141-035141

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.035141

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiphase Oscillation in Time-Resolved Spin Structure Factor of a Photoexcited Mott Insulator2021

    • 著者名/発表者名
      K. Tsutsui, K. Shinjo, and T. Tohyama
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 号: 12 ページ: 127404-127404

    • DOI

      10.1103/physrevlett.126.127404

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Dynamics in the t?t′?J Model: Dynamical Density-Matrix Renormalization Group Study2020

    • 著者名/発表者名
      Tohyama Takami、Sota Shigetoshi、Yunoki Seiji
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 12 ページ: 124709-124709

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.124709

    • NAID

      40022438374

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 軟X線領域のL吸収端共鳴非弾性X線散乱の理論2020

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 55 ページ: 369-378

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光励起されたモット絶縁体の2マグノン励起に対するクラスター計算2023

    • 著者名/発表者名
      筒井健二, 遠山貴巳
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Theory of Time-Resolved Resonant-Inelastic X-Ray Scattering in a Photoexcited Mott insulator2022

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Inelastic X-ray Scattering (IXS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Time-resolved RIXS and Raman scattering in a photoexcited Mott insulator on a square lattice2022

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      The 13th TOYOTA RIKEN International Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electric-pulse-driven spin and charge dynamics in Mott insulators2022

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      Ultrafast Dynamics and Metastability 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electric-pulse-driven spin and charge dynamics in Mott insulators2022

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      Nonequilibrium and Ultrafast Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Glassy dynamics and symmetry control of the 1D Mott insulator excited by a strong terahertz pulse2022

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      11th Nonequilibrium Quantum Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光励起モット絶縁体のスピンダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      研究会 ―相関電子の軌道自由度から生まれる多様性と普遍性―
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子物性理論からNanoTerasuへの期待2022

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photoinduced Magnetic Excitations in a Pumped Mott Insulator on a Square Lattice2022

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      International Workshop on Strong Correlations and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (CORPES22)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光励起されたモット絶縁体の2マグノン励起スペクトル2022

    • 著者名/発表者名
      筒井健二, 新城一矢, 曽田繁利, 遠山貴巳
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ハバード模型の光励起状態に対する時間分解スペクトルのクラスター計算IV2022

    • 著者名/発表者名
      筒井健二, 新城一矢, 遠山貴巳
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Possible application of time-resolved resonant-inelastic x-ray scattering to photoexcited Mott insulators2021

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      Hybrid Workshop on Resonant Inelastic and Elastic X-ray Scattering 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electric-pulse-driven spin and charge dynamics in Mott insulators2021

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      The 2021 Europe Materials Society Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 量子ビームの非弾性散乱実験と連携した強相関電子系の理論研究2021

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      第7回 大型実験施設とスーパーコンピュータとの連携利用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Antiphase oscillations in the time-resolved spin structure factor of photoexcited two-dimensional Mott Insulator2021

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2020)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antiphase Oscillations in Spin Structure Factor of a Photoexcited Mott insulator: Possibility of Observation by Time-Resolved Resonant-Inelastic X-Ray Scattering2021

    • 著者名/発表者名
      T. Tohyama
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2021 (MMM2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハバード模型の光励起状態に対する時間分解スペクトルのクラスター計算III2021

    • 著者名/発表者名
      筒井健二, 新城一矢, 遠山貴巳
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] モット絶縁体の光励起状態における時間分解スペクトルの反位相振動2021

    • 著者名/発表者名
      筒井健二, 新城一矢, 遠山貴巳
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 二次元拡張ハバード模型の光学伝導度の時間依存密度行列繰り込み群法による研究2021

    • 著者名/発表者名
      新城一矢, 玉城善貴, 曽田繁利, 遠山貴巳
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 銅酸化物高温超伝導体の磁気励起:動的密度行列繰り込み群法によるt-t’-J模型の動的スピン構造因子の計算2020

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      「京」第7回成果報告会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光励起された二次元モット絶縁体の異方的スピンダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ハバード模型の光励起状態に対する時間分解スペクトルのクラスター計算II2020

    • 著者名/発表者名
      筒井健二, 遠山貴巳
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 時間依存密度行列繰り込み群法による梯子格子拡張ハバード模型の光学応答の研究2020

    • 著者名/発表者名
      新城一矢, 曽田繁利, 遠山貴巳
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ハバード模型の光励起状態に対する 時間分解スペクトルのクラスター計算2020

    • 著者名/発表者名
      筒井健二、遠山貴巳
    • 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] Spin Excitations in Doped Mott insulators2020

    • 著者名/発表者名
      Takami Tohyama
    • 学会等名
      The 60th REIMEI International Workshop "New excitations for spintronics seen with quantum beams"
    • 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] Spin and Charge Excitations in Stripe-Ordered Cuprates2019

    • 著者名/発表者名
      Takami Tohyama
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Inelastic X-ray Scattering (IXS2019)
    • 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] Dynamical spin and charge structure factors in cuprate superconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Takami Tohyama
    • 学会等名
      International Conference on Electron Correlation in Superconductors and Nanostructures (ECSN-2019)
    • 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] Spin and Charge Excitations along the Direction Perpendicular to Charge Stripes in Cuprates2019

    • 著者名/発表者名
      Takami Tohyama
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Magnetic and Superconducting Materials (MSM19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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