第一原理GW計算を用いた低密度キャリア系の電子構造研究

• 研究課題/領域番号: 25800200
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 中村 和磨 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60525236)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 第一原理計算 / 多体摂動計算 / GW計算 / 遷移金属化合物 / 有機化合物 / 低エネルギープラズモン励起 / プラズマロン状態 / 第一原理GW計算 / 光電子分光 / 多体摂動論 / 有機導体 / 擬一次元系 / 強相関金属 / 遷移金属酸化物 / キュムラント展開法 / プラズモン素励起 / 強相関電子系

研究成果の概要

本申請課題では、第一原理GW計算を用いて、物質の電子構造に対するプラズモン励起 (集団電荷励起) の効果を調べる。プラズモンは長距離クーロン相互作用の下で相互作用する電子系の低キャリア濃度領域において発生するが、ドーピング量が小さいほど、励起エネルギーは低下し、低密度キャリア領域では、低エネルギー物性を支配する。固体表面・界面に対する電界誘起キャリアドーピング法、希薄磁性半導体合成技術の進展によって、極低密度キャリア系が実現・制御可能となっており、基礎理論構築が望まれる。大規模並列化された第一原理GWコードを用いて、この系の物質科学展開のための基礎的知見を得る。

研究成果

• [国際共同研究] Max-Planck-Institute(Germany)
• [国際共同研究] Ecole polytechnique, CNRS(France)
• [雑誌論文] Uniaxial strain effects on the superconducting transition in Re-doped Hg-1223 cuprate superconductors (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Mito, Kazuma Ogata, Hiroki Goto, Kazuki Tsuruta, Kazuma Nakamura, Hiroyuki Deguchi, Tomoya Horide, Kaname Matsumoto, Takayuki Tajiri, Hiroshi Hara, Toshinori Ozaki, Hiroyuki Takeya, and Yoshihiko Takano
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 号: 6 ページ: 64503-64503
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.064503
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Large enhancement of superconducting transition temperature in single-element superconducting rhenium by shear strain (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Mito, H. Matsui, K. Tsuruta, T. Yamaguchi, K. Nakamura, H. Deguchi, N. Shirakawa, H. Adachi, T. Yamasaki, H. Iwaoka, Y. Ikoma, and Z. Horita
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 36337-36337
  • DOI: 10.1038/srep36337
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ab initio GW plus cumulant calculation for isolated band systems: Application to organic conductor (TMTSF)2PF6 and transition-metal oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura, Yoshiro Nohara, Yoshihide Yoshimoto, Yusuke Nomura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 93 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.085124
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of electron-phonon interactions on orbital fluctuations in iron-based superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nomura, K. Nakamura and R. Arita
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 112 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.027002
  • NAID: 110009756827
  • 査読あり
• [雑誌論文] GW calculation of plasmon excitations in the quasi-one-dimensional organic compound (TMTSF)2PF6 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura, Shiro Sakai, Ryotaro Arita, and Kazuhiko Kuroki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 88 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.125128
  • NAID: 120006471558
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 第一原理多体摂動計算を用いた物性研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会「量子物質研究の最前線」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 年月日: 2016-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] 第一原理からの物質の低エネルギー有効模型構築: constrained RPA and constrained GW (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: トポロジカル物性と計算物質科学が創出する新物質科学に関する研究会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 年月日: 2016-03-08
  • 招待講演
• [学会発表] 第一原理計算を用いた超伝導物性研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 応用物理学会 超伝導分科会 第53回研究会「新奇超伝導の進展」
  • 発表場所: 東京都千代田区(東北大学東京分室会議室A&B)
  • 招待講演
• [学会発表] (x)TAPPおよびpost-TAPPコードを用いた 超伝導パラメータ評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 石川県金沢市(金沢大学)
• [学会発表] 第一原理 GW+cumulant 展開法を用いた 物質のスペクトル関数計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 日本物理学会(2015秋)
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 強相関金属の第一原理多体摂動計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 第一原理多体摂動論ワークショップ―多体摂動計算手法の現状と展望―; 第2回共通基盤シュミュレーション手法連続研究会
  • 発表場所: 東京大学柏フューチャーセンター
  • 年月日: 2015-08-18
  • 招待講演
• [学会発表] 第一原理多体摂動論の前線 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 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
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] 金属系の第一原理多体摂動計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 実験と計算科学の協奏が拓く物質科学・物質開発のフロンティア――超伝導とトポロジカル物質の新展開
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] Recent progress in ab initio many-body perturbation theory for correlated materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura
  • 学会等名: International Workshop on New Frontier of Numerical Methods for Many-Body Correlations
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-21
  • 招待講演
• [学会発表] Ab initio GW analysis for low-energy plasmaron states (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] TAPP-GWコード開発の進捗 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: xTAPP Developers Meeting
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-08-27
  • 招待講演
• [学会発表] 低エネルギープラズモン状態のGW解析：有機導体および遷移金属酸化物への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: フロンティア物理講演会 in 山形
  • 発表場所: 山形大学理学部先端棟４階 S401
  • 招待講演
• [学会発表] 第一原理GW計算による低エネルギープラズマロン状態の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨, 酒井志朗, 吉本芳英
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] 低エネルギープラズマロン状態のGW解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 第3回 強相関電子系理論の最前線 -若手によるオープン・イノベーション-
  • 発表場所: 勝浦観光ホテル
  • 招待講演
• [学会発表] 有機導体(TMTSF)2PF6に対する第一原理GW計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨, 酒井志朗, 有田亮太郎, 黒木和彦
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学三島キャンパス
• [備考] 「九工大物性グループセミナー」の紹介ページ
  • URL: http://www.mns.kyutech.ac.jp/~kazuma/
• [備考] 九州工業大学の研究者 -私たちはこんな研究をしています-
  • URL: http://www.kyutech.ac.jp/professors/tobata/t5/t5-2/entry-2708.html