強相関系における電荷不均一現象の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 25800204
• 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: 東京大学 (2014-2016); 京都産業大学 (2013)
• 研究代表者: 堀田 知佐 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50372909)
• 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: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 量子多体系 / ディスオーダー / ランダムネス / 量子モンテカルロ法 / 不均一性 / 強相関 / 電荷秩序 / 電子相関 / 誘電性 / モンテカルロ法 / 有機導体 / 臨界現象 / 誘電体 / 磁性 / 電荷ゆらぎ / 不均一現象 / フラストレーション / スピン液体

研究成果の概要

２次元分子性結晶ET塩の電荷の異常応答の実験に動機づけられ, 量子多体効果を本質的な要因とする電荷の不均一や特徴的な応答を理解する一般論の構築に向け, 複数の手法の発展及び開発を行うとともに, 実験現象を解明することに成功した.
量子モンテカルロ法における動的応答関数の計算法を提案, 横磁場イジングモデルに適用し, 周波数分散をもつ誘電応答が本質的には臨界現象による相関長や相関時間の発散に由来することを明らかにした. ハミルトニアンを空間変調することによってスケールフリーな物理量を求めるグランドカノニカル法で, １０サイト程度の系で10の-3乗の誤差で熱力学極限での磁化率,比熱を得た.

研究成果

• [雑誌論文] Spin-disordered quantum phases in a quasi-one-dimensional triangular lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Yoshida, Hiroshi Ito, Mitsuhiko Maesato, Yasuhiro Shimizu , Hiromi Hayama, Takaaki Hiramatsu, Yuto Nakamura, Hideo Kishida, Takashi Koretsune, Chisa Hotta and Gunzi Saito
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 11 号: 8 ページ: 679-683
  • DOI: 10.1038/nphys3359
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Field-Induced Quantum Criticality and Universal Temperature Dependence of the Magnetization of a Spin-1/2 Heisenberg Chain (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kono, T. Sakakibara, C. P. Aoyama, C. Hotta, M. M. Turnbull, C. P. Landee, and Y. Takano
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 114 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.037202
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interplay of charge and spin fluctuations of strongly interacting electrons on the kagome lattice (2014)
  • 著者名/発表者名: Frank Pollmann, Krishanu Roychowdhury, Chisa Hotta, and Karlo Penc
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.035118
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Large surface relaxation in the organic semiconductor tetracene (2014)
  • 著者名/発表者名: Hazuki Morisaki, Takashi Koretsune, Chisa Hotta, Jun Takeya, Tsuyoshi Kimura and Yusuke Wakabayashi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 号: 1 ページ: 54001-6
  • DOI: 10.1038/ncomms6400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Frustrated electrons on a spatially anisotropic triangular lattice: Emergent competition of charge orders and exotic disorders due to thermal fluctuations (2014)
  • 著者名/発表者名: Tempei Yoshida and Chisa Hotta
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.245115
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluating model parameters of the κ- and β’-type Mott insulating organic solids (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Koretsune and C. Hotta
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 号: 4 ページ: 0451021-6
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.045102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling frustrated liquids and solids with an applied field in a kagome Heisenberg antiferromagnet (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nishimoto, and N. Shibata, and C. Hotta
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 2287-2292
  • DOI: 10.1038/ncomms3287
  • 査読あり
• [学会発表] スピンダイマー系における多スピン交換相互作用の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山祐人, 堀田知佐
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
• [学会発表] 多軌道系におけるスピンと電気分極の相関 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中克大, 桃井勉, 堀田知佐
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
• [学会発表] 熱的量子純粋状態を用いた系の応答 (2017)
  • 著者名/発表者名: 遠藤寛之, 堀田知佐, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
• [学会発表] 三角格子系の磁化率の問題 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀田知佐, 浅野建一
  • 学会等名: 物性研短期研究会「パイ電子系物性科学の最前線」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2016-08-08
  • 招待講演
• [学会発表] グランドカノニカル数値解析の古典スピン系への適用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中間庭崇, 中村統太, 堀田知佐
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会(2016年)
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 弾性相互作用モデルによる多段スピンクロスオーバーの考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口大輔, 岡林潤, 堀田知佐
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
• [学会発表] 磁化率や比熱の数値計算法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀田知佐, 浅野建一
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
• [学会発表] Critically dielectric (2015)
  • 著者名/発表者名: Chisa Hotta
  • 学会等名: The International chemical gongress of pacific basin societies 2015
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA.
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 有機ダイマー系における電荷の揺らぎの動的性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀田知佐
  • 学会等名: 物性研短期研究会「低次元電子系におけるエキシトニック相の新展開」
  • 発表場所: 物性研究所(千葉県・柏市)
  • 年月日: 2015-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] 二次元横磁場イジングモデルにおける動的帯磁率 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀田知佐, 吉田天平, 原田健自
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Charge fluctuation and magnetism in dimer Mott insulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Chisa Hotta
  • 学会等名: 11th international symposium on crystalline organic metals, superconductors and magnets.
  • 発表場所: Bad Gogging, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 極低温高磁場下磁化測定によるS=1/2一次元鎖反強磁性体CuPzNの一次元性の検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野洋平，榊原俊郎，C. P. Aoyama，堀田知佐，M. M. Turnbull，C. P. Landee，Y. Takano
  • 学会等名: 日本物理学会「第70回年次大会(2015年)」
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京都新宿区
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] ダイマーモット絶縁体における電荷揺らぎの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田天平，原田健自，堀田知佐
  • 学会等名: 日本物理学会「第70回年次大会(2015年)」
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京都新宿区
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Grand canonical analysis: A route to measuring bulk properties in an applied field (2014)
  • 著者名/発表者名: Chisa Hotta
  • 学会等名: Tensor Network States: Algorithms and Applications
  • 発表場所: Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Exotic phases of matter on kagome lattice models (2014)
  • 著者名/発表者名: Chisa Hotta
  • 学会等名: International Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2014 (NQS2014)
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所, 京都府京都市
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] カゴメ格子上の1/3-filling電子系における電荷とスピンの揺らぎ (2014)
  • 著者名/発表者名: Frank Pollmann，Krishanu Roychowdhury，堀田知佐，Karlo Penc
  • 学会等名: 日本物理学会２０１４年「秋季大会」
  • 発表場所: 中部大学, 愛知県春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
• [学会発表] κ-(ET)2X におけるモデルパラメータの導出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 是常隆，堀田知佐
  • 学会等名: 日本物理学会２０１４年「秋季大会」
  • 発表場所: 中部大学, 愛知県春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Grand canonical analysis in one and two dimension: A route to measuring bulk properties in an applied field (2014)
  • 著者名/発表者名: Chisa Hotta
  • 学会等名: XXVI IUPAP Conference on Computational Physics, CCP2014
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-08-11 – 2014-08-14
• [学会発表] Discovering magnetization plateaus in a spin-1/2 kagome antiferromagnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Chisa Hotta
  • 学会等名: Second International Symposium on "Novel states in correlated condensed matter-- from model systems to real materials"
  • 発表場所: Konigstein,Frankfurt,Germany
  • 年月日: 2014-04-08 – 2014-04-10
  • 招待講演
• [学会発表] グランドカノニカル数値解析とS=1/2籠目格子反強磁性体への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀田知佐
  • 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
• [学会発表] Discovering magnetization plateaus in a spin-1/2 kagome antiferromagnet (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nishimoto , N. Shibata and C. Hotta*
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron Systems 2013
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 二次元異方的三角格子上の拡張4state Potts modelに対する古典モンテカルロ法によるアプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田天平*，堀田知佐
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] カゴメ格子スピン系のグランドカノニカル数値解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西本 理, 柴田 尚和, 堀田 知佐*
  • 学会等名: 物性研短期研究会「極限強磁場科学 ― 場、物質、プローブのリンクから融合へ」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
• [学会発表] 異方的三角格子上の電荷秩序と無秩序 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀田知佐
  • 学会等名: 電子誘電体の新展開 -光と分極がおりなす新物質相-
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所