| 研究課題/領域番号 |
20K03847
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
渡部 洋 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 研究員 (50571238)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 銅酸化物高温超伝導体 / 軌道自由度 / 強相関電子系 / 変分モンテカルロ法 / BCS-BECクロスオーバー / ストライプ相 / 物性理論 / 超伝導 / 計算物理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、銅酸化物高温超伝導体の未解決問題を軌道自由度という観点から統一的に理解し、新展開につなげることである。銅の2つのd軌道と酸素の2つのp軌道を考慮したモデルを解析することで、長年の問題である不足ドープ領域における電荷密度波・ネマティック秩序、過剰ドープ領域における強磁性の可能性と超伝導転移温度の物質依存性を明らかにする。本研究の成果は銅酸化物のみに留まらず、新たな強磁性体やより高い転移温度を持つ超伝導体の創製にもつながると期待される。
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| 研究実績の概要 |
令和5年度は最終年度であり、4年間の研究を振り返りながら総まとめを行った。本研究成果の普及のため、雑誌「固体物理」に解説記事を執筆した。銅酸化物高温超伝導体の長年の研究成果と課題をレビューし、本研究で明らかにしてきた軌道自由度の重要性を丁寧に解説した。
また、銅酸化物高温超伝導体とκ-ET系有機超伝導体の超伝導メカニズムを解析・比較し、強相関電子系におけるBCS-BECクロスオーバーの可能性を議論した。銅酸化物高温超伝導体は母物質の反強磁性絶縁体にホールドープすることで超伝導を発現するが、低ドープ領域での振舞いは高ドープ領域での振舞いと明らかに異なっており、ここでBCS-BECクロスオーバーが起きているのではないかという議論がある。これを受けて本研究では、まず関連物質であるκ-ET系有機超伝導体の解析を行い、相互作用の変化によってBCS-BECクロスオーバーの兆候（超伝導相関関数のドーム型の振舞い・化学ポテンシャルの大きな変化）が見られることを示した。次に銅酸化物高温超伝導体の低ドープ領域でも類似の振舞いが見られることを示し、両者でBCS-BECクロスオーバーが起こり得ることを示した。これらの成果は強相関電子系におけるBCS-BECクロスオーバーの研究の進展に大きく貢献すると期待される。以上の成果を強相関電子系の国際会議SCES2023でポスター発表し、Best Poster Awardを受賞した。
4年間の研究を通じて銅酸化物高温超伝導体における軌道自由度の重要性を明らかにし、更なる理解を深めると共に有機超伝導体との密接な関係も明らかにすることができた。計算手法として用いた変分モンテカルロ法の開発・改良も進み、より複雑で大規模な計算が可能になった。
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