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周期駆動された強相関系の非平衡ダイナミクスに関する理論研究

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0595
補助金の研究課題番号 21J20856 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東京大学

研究代表者

北山 圭亮  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード光誘起現象 / 有機導体 / フロケ理論 / 光誘起相転移 / トポロジカル相転移
研究開始時の研究の概要

近年フロケ理論を用いた光誘起相転移の理論研究が多くなされているが、それらはレーザーを照射し続けた非平衡準定常状態を対象とした研究が主である。しかし試料が加熱するなどの問題を回避するために実験ではパルス型の光を用いた研究が多い。そこで、本研究ではパルス型の光を照射した強相関系の光誘起トポロジカル相転移に関わる物理量のダイナミクスを計算して、相互作用や散逸がダイナミクスに与える影響を考察する。

研究実績の概要

本研究では光照射した強相関係の光誘起現象を理論的に予言することを目的としている。我々は強相関係の中でも有機導体に焦点を当てて、光を照射したときに流れる電流に関する理論研究を行なった。まず、直線偏光照射下の有機導体のバルク光起電力の理論研究を行っ た。摂動論を用いた解析により、有機導体のシフト電流と光の振動数の関係を明らかにし、本物質では多バンド効果により振動数の増大に伴うシフト電流の符号変化が起こることを明らかにした。さらに、光電場の高次の項の影響を明らかにするためにフロケ理論を用いた解析を行い、実験で実現可能な強度のレーザーであっても高次の項が光起電力に大きな影響を与えることを明らかにした。本研究内容は論文として纏め、現在投稿中である。また、国内外問わず数多くの会議で発表を行なった。
これらに加えて、円偏光照射したときの円偏光がルバニック効果に関する研究も行なった。円偏光ガルバニック効果とは、物質に右または左周りの円偏光を照射すると、その回転方向に依存した電流が生じる現象であり、外部電場を必要としない光電流発生法として注目を集めている。我々は有機導体に円偏光を照射したときの光電流の理論研究を行い、摂動論を用いた解析からこの物質では電荷秩序に起因して振動数が小さいときに大きな光電流が流れることを明らかにした。さらに、光電場の高次の項の影響を明らかにするためにフロケ理論を用いた解析を行い、非摂動効果により流れる光電流が強く抑制されることを示した。この内容で現在論文を執筆中である。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 2022 2021

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 (19件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Predicted Novel Type of Photoinduced Topological Phase Transition Accompanied by Collision and Collapse of Dirac-cone Pair in Organic Salt <i>α</i>-(BEDT-TTF)<sub>2</sub>I<sub>3</sub>2022

    • 著者名/発表者名
      Kitayama Keisuke、Ogata Masao、Mochizuki Masahito、Tanaka Yasuhiro
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 91 号: 10 ページ: 104704-104704

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.104704

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Predicted photoinduced pair annihilation of emergent magnetic charges in the organic salt α-(BEDT-TTF)2I3 irradiated by linearly polarized light2021

    • 著者名/発表者名
      K. Kitayama, M. Mochizuki, Y. Tanaka, and M. Ogata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 104 号: 7 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.075127

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Floquet theory of photoinduced topological phase transitions in the organic salt α-(BEDT-TTF)2I3 irradiated with elliptically polarized light2021

    • 著者名/発表者名
      K. Kitayama, Y. Tanaka, M. Ogata, and M. Mochizuki
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 90 号: 10 ページ: 1-12

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.104705

    • NAID

      40022710303

    • 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
  • [学会発表] Nonlinear optical responses in α-type organic salt2024

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Kitayama and Masao Ogata
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Electronics 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear optical responses in α-type organic salt2024

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Kitayama and Masao Ogata
    • 学会等名
      CEMS Symposium on Emergent Quantum Materials 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Predicted Novel Type of Photoinduced Topological Phase Transition Accompanied by Collision and Collapse of Dirac-cone Pair in Organic Salt α-(BEDT-TTF)2I32024

    • 著者名/発表者名
      K. Kitayama, Y. Tanaka, M. Ogata, and M. Mochizuki
    • 学会等名
      APS March Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 円偏光照射下の有機導体における光電流の理論研究2024

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会(春季大会 online)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 有機導体における非線形光学応答の理論研究2023

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、小形正男
    • 学会等名
      電気・熱・光応答研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機導体における非線形光学応答の理論研究2023

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会2023年年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 有機導体における非線形光学応答の理論研究2023

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、小形正男
    • 学会等名
      有機固体若手の会2023冬の学校
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] α型有機導体における光誘起ハーフバレー金属相の理論研究2023

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮, 小形正男, 田中康寛, 望月維人
    • 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] Theoretical studies of photoinduced topological phase transitions in organic salt α-(BEDT-TTF)2I32022

    • 著者名/発表者名
      K. Kitayama, M. Ogata, Y. Tanaka, and M. Mochizuki
    • 学会等名
      The 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical studies of photoinduced topological phase transitions in organic salt α-(BEDT-TTF)2I32022

    • 著者名/発表者名
      K. Kitayama, M. Ogata, Y. Tanaka, and M. Mochizuki
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical studies of photoinduced topological phase transitions in organic salt α-(BEDT-TTF)2I32022

    • 著者名/発表者名
      K. Kitayama, M. Ogata, Y. Tanaka, and M. Mochizuki
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Trans-Scale Quantum Science
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] α型有機導体における光誘起トポロジカル相転移の理論研究2022

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮, 小形正男, 田中康寛, 望月維人
    • 学会等名
      有機固体若手の会2022冬の学校
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical studies of photoinduced topological phase transitions in organic salt α-(BEDT-TTF)2I32022

    • 著者名/発表者名
      K. Kitayama, M. Ogata, Y. Tanaka, and M. Mochizuki
    • 学会等名
      YIPQS long-term and Nishinomiya-Yukawa memorial workshop “Novel Quantum States in Condensed Matter 2022" (NQS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機導体α-(BEDT-TTF)2I3における光誘起トポロジカル相転移の理論研究2022

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、望月維人
    • 学会等名
      ISSP短期研究会「分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Predicted photoinduced topological phases in organic salt <i>α</i>-(BEDT-TTF)<sub>2</sub>I<sub>3</sub>2022

    • 著者名/発表者名
      K.Kitayama and M. Mochizuki
    • 学会等名
      APS march meeting 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 二周期外場を駆動した3次元トポロジカル絶縁体における光誘起相転移の理論研究2022

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、小形正男
    • 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] 楕円偏光を照射した有機導体におけるDirac点の対消滅とトポロジカル相転移の理論研究2021

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、田中康寛、小形正男、望月維人
    • 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] Floquet理論を用いた有機導体における光誘起トポロジカル相転移の理論研究2021

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮
    • 学会等名
      研究室横断若手研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 有機導体<i>α</i>-(BEDT-TTF)<sub>2</sub>I<sub>3</sub>における光誘起トポロジカル相転移の理論研究2021

    • 著者名/発表者名
      北山圭亮、田中康寛、小形正男、望月維人
    • 学会等名
      分子性固体研究の拡がり:新物質と新現象
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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