トポロジカル絶縁体の不純物及び電子相関効果の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 24540338
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 古崎 昭 独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 主任研究員 (10238678)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: トポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導 / ディラック電子 / アンダーソン局在 / ディラック半金属 / クリフォード代数 / 国際研究者交流 / アメリカ合衆国 / スイス

研究成果の概要

トポロジカル絶縁体・超伝導体の分類をディラック質量項の分類問題として定式化した。ディラック・ハミルトニアンと対称変換演算子から生成されるクリフォード代数の拡大問題を考え、その解として得られる分類空間のトポロジーからトポロジカル相を分類する理論の枠組みを整理した。この理論を応用して、弱いZ2トポロジカル絶縁体・超伝導体の表面状態の乱れに対する安定性を示し、トポロジカル絶縁体・超伝導体のアンダーソン局在問題における一般的な相構造を明らかにし、Z2トポロジカル荷をもつワイル半金属・ディラック半金属の分類を行った。さらに、強相関のトポロジカル相の例としてSU(3)スピン模型を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Charge and spin transport in edge channels of a nu=0 quantum Hall system on the surface of topological insulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Morimoto, Akira Furusaki, and Naoto Nagaosa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 号: 14 ページ: 146803-146803
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.146803
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weyl and Dirac semimetals with Z2 topological charge (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Morimoto and Akira Furusaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 23 ページ: 235127-235127
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.235127
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Z3 symmetry-protected topological phases in the SU(3) AKLT model (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Morimoto, H. Ueda, T. Momoi, and A. Furusaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 23 ページ: 235111-235111
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.235111
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stability of surface states of weak Z2 topological insulators and superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Morimoto and Akira Furusaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 3 ページ: 35117-35117
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.035117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-directed network model for the surface states of weak three-dimensional Z2 topological insulators (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Obuse, Shinsei Ryu, Akira Furusaki, and Christopher Mudry
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 15 ページ: 155315-155315
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.155315
  • NAID: 120005463902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decay of fermionic quasiparticles in one-dimensional quantum liquids (2014)
  • 著者名/発表者名: K. A. Mattveev and A. Furusaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 号: 25 ページ: 256401-256401
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.256401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological classification with additional symmetries from Clifford algebras (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Morimoto and Akira Furusaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 88 号: 12 ページ: 125129-125129
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.125129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ground-state phase diagram of a spin-1/2 frustrated ferromagnetic XXZ chain: Haldane dimer phase and gapped/gapless chiral phases (2012)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Furukawa, Masahiro Sato, Shigeki Onoda, and Akira Furusaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 号: 9 ページ: 94417-94417
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.094417
  • 査読あり
• [学会発表] SU(3)AKLT模型におけるZ3トポロジカル相 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森本高裕、上田宏、桃井勉、古崎昭
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Z3 symmetry-protected topological phases in SU(3) AKLT model (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Morimoto, Hiroshi Ueda, Tsutomu Momoi, and Akira Furusaki
  • 学会等名: APS March Meeting 2015
  • 発表場所: San Antonio, USA
  • 年月日: 2015-03-03
• [学会発表] Classification of topological phases and its applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: YITP Long-Term Workshop, Novel Quantum States in Condensed Matter 2014
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所（京都府）
  • 年月日: 2014-11-11
  • 招待講演
• [学会発表] Z2ワイル・ディラック半金属 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森本高裕、古崎昭
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県）
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] 弱い3次元トポロジカル絶縁体の表面状態：奇数チャネル及び、trimerizationの寄与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小布施秀明、笠真生、古崎昭、Christopher Mudry
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県）
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] Topological insulators and superconductors (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: The AIMR International Symposium 2013
  • 発表場所: 仙台国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] Classification of topological insulators and superconductors: some applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: International Conference on Topological Quantum Phenomena
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 招待講演
• [学会発表] Competing phases in frustrated ferromagnetic quantum spin chain (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: New quantum states of matter in and out of equilibrium
  • 発表場所: The Galileo Galilei Institute of Theoretical Physics, Florence, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] Kondo effect in helical edge states (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: APCTP-ICTP Joing Conference "Quantum Transport through Nanostructures"
  • 発表場所: POSTECH, Pohang, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Classification of topological insulators and superconductors
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: 7th ISSP International Workshop and Symposium, Emergent Quantum Phenomena in Condensed Matter
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県）
  • 招待講演
• [学会発表] Classification of topological insulators with a reflection symmetry using Clifford algebra
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: Aspen Summer Workshop on Disorder, Dynamics, Frustration and Topology in Quantum Condensed Matter
  • 発表場所: Aspen, USA
• [学会発表] 付加的な対称性のある場合のトポロジカル絶縁体の理論
  • 著者名/発表者名: 森本高裕、古崎昭
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
• [学会発表] Classification of topological insulators and superconductors
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: APCTP TRP Mini Workshop "Holography and strongly-correlated systems"
  • 発表場所: Hanyang University, Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Stability of surface states of (weak or crystalline) topological insulators
  • 著者名/発表者名: Akira Furusaki
  • 学会等名: FIRST-QS2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • 発表場所: 品川インターシティ（東京都）
• [学会発表] 弱いトポロジカル絶縁体・超伝導体の表面状態の安定性
  • 著者名/発表者名: 森本高裕、古崎昭
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県）
• [学会発表] 弱い3次元トポロジカル絶縁体の表面状態における局在 非局在転移
  • 著者名/発表者名: 小布施秀明、笠真生、古崎昭、Christopher Mudry
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県）
• [学会発表] Stability of surface states of general weak Z2 topological insulators and superconductors
  • 著者名/発表者名: Takahiro Morimoto and Akira Furusaki
  • 学会等名: APS March Meeting 2014
  • 発表場所: Colorado Convention Center, USA