| 研究課題/領域番号 |
21H01041
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
大槻 純也 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60513877)
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| 研究分担者 |
吉見 一慶 東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (10586910)
野村 悠祐 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (20793756)
品岡 寛 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (40773023)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 強相関電子系 / 計算物質科学 / 磁性 / 多極子秩序 / 第一原理計算 / 動的平均場理論 / 動的平均場法 / 超伝導 / データ科学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
未知なる機能物性の開拓とそれを実現する物質開発は、物性物理学における重要な研究テーマである。特に近年では、データ科学や機械学習を応用して、コンピュータ上で物質探索を行う方法が著しく発展している。しかしながら、その応用において重要な役割を果たす第一原理計算は強相関化合物の記述には不十分である。そのため、これらデータ科学的アプローチの応用は、「非」強相関化合物に限られている。本研究は、磁性や超伝導などの機能物性を第一原理的に記述する実用的な理論を構築し、強相関化合物の物質設計に向けた基礎を作ることを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
遷移金属や希土類元素などを含む強相関化合物では、保磁力の高い永久磁石や高温超伝導など、実用的に有用な様々な機能物性が発現する。計算によりそれらの性質を再現・予言することができれば、物質開発が効率的になると期待されるが、電子間の強い相互作用（量子多体効果）を扱うことの難しさから、実用的なレベルには至っていない。本研究では、強相関化合物で観測される相転移のひとつである「多極子秩序」に注目した。密度汎関数理論による第一原理計算と動的平均場法による量子多体計算を組み合わせることで、実際の化合物における多極子秩序を再現することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多極子秩序は、希土類化合物において多く見出されている秩序状態であるが、そのエネルギースケールの小ささと多体効果の扱いの難しさから、第一原理計算により導出することが困難であった。本研究により、動的平均場法を用いて多極子秩序の第一原理計算が可能であることが示された。このことは、希土類化合物における様々な秩序状態を第一原理計算により扱える可能性を示している。この計算法をより洗練させることで、有用な機能を持つ物質を計算によって見つけ出す物質開発への応用も期待される。特に、希土類元素は有用な磁性材料であることから、磁性物質の開発への応用も期待される。
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