直接バンド観察で開拓する新奇強相関トポロジカル量子相

• 研究領域: トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
• 研究課題/領域番号: 16H00979
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 近藤 猛 東京大学, 物性研究所, 准教授 (40613310)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: 光電子分光 / トポロジカル物性 / 強相関 / 電子構造 / 物性実験 / トポロジカル量子物性 / 角度分解光電子分光 / レーザー

研究実績の概要

強い電子相関と強いスピン軌道相互作用の両者を兼ね備えた電子系は未開拓であり、新奇なトポロジカル量子相が理論予想されることからも、次なるフロンティアとして注目されている。昨今次々と報告される弱相関なトポロジカル量子相に関する実験結果は、理論予想を忠実に再現するものがほとんどで、理論先攻型の研究テーマと言える。対象的に、強相関を舞台とするトポロジカル状態は、第一原理計算でも再現しきれない新奇量子相が発現する可能性を秘めている。本研究では、極限光電子分光(極限レーザーを用いた高分解能な角度-スピン-時間分解光電子分光)を駆使する直接バンド観察を通じて、理論研究を駆り立てる実験先攻型の研究を目指すことを目的とした。パイロクロア型イリジウム酸化物(Ln2Ir2O7; Ln=ランタノイド)では、「強相関トポロジカル絶縁体」や「ワイル半金属」の発現が期待される。我々は、これら量子相への母体電子構造となるフェルミノード状態(放物形状の伝導帯と価電子帯がフェルミ準位一点でのみ接する)を、Pr2Ir2O7試料を用いて実証した。また、時間反転が破れるNd2Ir2O7のall-in all-out 反強磁性相で、スレーター型からモット型の絶縁体へと冷却と共にクロスオーバーする現象を見出した。また我々は、室温でも巨大な異常ホール効果を示すことから、次世代の磁気メモリ材料として大きく期待されるマンガン化合物Mn3Snのトポロジカル量子状態の解明を目指した。世界初となる時間反転対称性の破れに起因するワイル粒子を反強磁性体金属のMn3Snで我々は実証した。物性科学で現在最も急速な進展を見せるトポロジカル物性分野において、磁性ワイル粒子は長らくその検出が待ち望まれていた固体内素励起であり、それを成功させた本研究が領域内外に与えるインパクトは大きいものと考えている。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] プレンストン大学/ブルックヘブン国立研究所/ライス大学(米国)
• [国際共同研究] 南京大学/中国科学院(中国)
• [国際共同研究] ダイアモンド放射光施設(英国)
• [雑誌論文] Observation of topological superconductivity on the surface of an iron-based superconductor (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Peng、Yaji Koichiro、Hashimoto Takahiro、Ota Yuichi、Kondo Takeshi、Okazaki Kozo、Wang Zhijun、Wen Jinsheng、Gu G. D.、Ding Hong、Shin Shik
  • 雑誌名: Science 巻: 360 号: 6385 ページ: 182-186
  • DOI: 10.1126/science.aan4596
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental Determination of the Topological Phase Diagram in Cerium Monopnictides (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Kenta、Ochi M.、Suzuki H.?S.、Hirayama M.、Nakayama M.、Noguchi R.、Bareille C.、Akebi S.、Kunisada S.、Muro T.、Watson M.?D.、Kitazawa H.、Haga Y.、Kim T.?K.、Hoesch M.、Shin S.、Arita R.、Kondo Takeshi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 120 号: 8 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1103/physrevlett.120.086402
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Kondo hybridization and quantum criticality in β?YbAlB4 by laser ARPES (2018)
  • 著者名/発表者名: Bareille C?dric、Suzuki Shintaro、Nakayama Mitsuhiro、Kuroda Kenta、Nevidomskyy Andriy H.、Matsumoto Yosuke、Nakatsuji Satoru、Kondo Takeshi、Shin Shik
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.045112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Visualizing the evolution of surface localization in the topological state of Bi2Se3 by circular dichroism in laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Kondo Takeshi、Nakashima Y.、Ishida Y.、Kikkawa A.、Taguchi Y.、Tokura Y.、Shin S.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.241413
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of Bogoliubov Band Hybridization in the Optimally Doped Trilayer Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ (2017)
  • 著者名/発表者名: Kunisada So、Adachi Shintaro、Sakai Shiro、Sasaki Nae、Nakayama Mitsuhiro、Akebi Shuntaro、Kuroda Kenta、Sasagawa Takao、Watanabe Takao、Shin Shik、Kondo Takeshi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 119 号: 21 ページ: 217001-217005
  • DOI: 10.1103/physrevlett.119.217001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct mapping of spin and orbital entangled wave functions under interband spin-orbit coupling of giant Rashba spin-split surface states (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryo Noguchi, Kenta Kuroda, K. Yaji, K. Kobayashi, M. Sakano, A. Harasawa, Takeshi Kondo, F. Komori, S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 4 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.041111
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Orbital-Dependent Band Narrowing Revealed in an Extremely Correlated Hund’s Metal Emerging on the Topmost Layer of Sr2RuO4 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kondo, M. Ochi, M. Nakayama, H. Taniguchi, S. Akebi, K. Kuroda, M. Arita, S. Sakai, H. Namatame, M. Taniguchi, Y. Maeno, R. Arita, S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 117 号: 24 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.247001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Slater to Mott Crossover in the Metal to Insulator Transition of Nd2Ir2O7 (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Nakayama, Takeshi Kondo, Z. Tian, -J. Ishikawa, M. Halim, C. Bareille, W. Malaeb, K. Kuroda, T. Tomita, S. Ideta, K. Tanaka, M. Matsunami, S. Kimura, N. Inami, K. Ono, H. Kumigashira, L. Balents, S. Nakatsuji, and S. Shin
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 117 号: 5 ページ: 056403-056403
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.056403
  • 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] Coherent control over three-dimensional spin polarization for the spin-orbit coupled surface state of Bi2Se3 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kuroda, K. Yaji, M. Nakayama, A. Harasawa, Y. Ishida, S. Watanabe, C.-T. Chen, T. Kondo, F. Komori, S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 16 ページ: 165162-165162
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.165162
  • 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] 角度分解光電子分光による精密測定で解き明かす銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップと超伝導ギャップの 競合関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤 猛, 竹内 恒博, 辛 埴
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 51 ページ: 203-221
  • NAID: 40020831341
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin Polarization and Texture of the Fermi Arcs in the Weyl Fermion Semimetal TaAs (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-Y. Xu, I. Belopolski, D. S. Sanchez, M. Neupane, G. Chang, K. Yaji, Z. Yuan, C. Zhang, K. Kuroda, G. Bian, C. Guo, Hong Lu, T.-R. Chang, N. Alidoust, H. Zheng, C.-C. Lee, S.-M. Huang, C.-H. Hsu, H.-T. Jeng, A. Bansil, T. Neupert, F. Komori, T. Kondo, S. Shin, H. Lin, S. Jia, and M. Z. Hasan
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 号: 9 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.096801
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] レーザー光電子分光で観測する弱いトポロジカル絶縁体β-Bi4I4の側面表面状態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野口亮, 高橋敬成, 黒田健太, 越智正之, 白澤徹郎, C. Bareille, 坂野昌人, 中山充大, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 岩澤英明, M. Watson, P. Dudin, T. Kim, M. Hoesch, 辛埴, 有田亮太郎, 笹川崇男, 近藤猛
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 偏光可変レーザーを用いたスピン分解ARPES で見るTlBiSe2 表面状態のスピン軌道テクスチャー (2018)
  • 著者名/発表者名: 松丸大樹, 黒田健太, 野口亮, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 中山充大, Binghai Yan, 木村昭夫, 出田真一郎, 田中清尚, 近藤猛, 小森文夫, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] レーザーARPESで精密観測するBa2Ca4Cu5O10(F,O)2の超伝導状態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 國定聡, 小濱芳允, 磯野隼佑, 足立伸太郎, C Bareille, 関根遼太郎, 黒田健太, 常盤和靖, 辛埴, 近藤猛
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 反強磁性秩序をもつ多層ディラック電子系EuMnBi2の電子構造の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 深田和宏, 増田英俊, 坂野昌人, 黒田健太, 原沢あゆみ, 矢治光一郎, 近藤猛, 辛埴, 酒井英明, 石渡晋太郎, 石坂香子
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] トポロジカル超伝導体SrxBi2Se3のレーザー角度分解光電子分光による電子構造の測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 都築章宏, 大田由一, 橋本嵩広, 長島椿, 橘和宗, 竹田駿, 渡部俊太郎, C. T. Chen, 近藤猛, 笹川崇男, 岡崎浩三, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] Evidence for magnetic Weyl fermions in a correlated metal (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛
  • 学会等名: APCTP-KIAS Quantum Materials Symposium 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evidence for magnetic Weyl fermions in a correlated metal (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛
  • 学会等名: TMS-EPiQS 2nd Alliance Workshop "Topological magnets and topological superconductors"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ARPESで見た擬ギャップ (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛
  • 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 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] 構造・トポロジカル相転移および3軸異方性をもつBi4I4：角度分解光電子分光 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野口亮, 黒田健太, 高橋敬成, 中山充大, 坂野昌人, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 辛埴, 笹川崇男, 近藤猛
  • 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 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] BaKFe2As2の超伝導状態における反強的電子構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 下志万貴博, Walid Malaeb, 近藤猛, 木方邦宏, 李哲虎, 伊豫彰, 永崎洋, 石田茂之, 中島正道, 内田慎一, 大串研也, 石坂香子, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会 （2017年）
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Sr2RuO4表面においてRuO6八面体の回転が引き起こす強相関効果：LDA+DMFTによる解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 越智正之, 酒井志朗, 近藤猛, 有田亮太郎
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会 （2017年）
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] キラルな結晶構造を有するテルル単体のバンド構造の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂野昌人, 平山元昭, 高橋敬成, 明比俊太朗, 中山充大, 黒田健太, 宮本幸治, 奥田太一, 小野寛太, 組頭広志, 三宅隆, 村上修一, 笹川崇男, 近藤猛
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] レーザースピン分解 ARPES を用いたSr2RuO4表面状態のスピン軌道結合の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 明比俊太朗, 黒田健太, 中山充大, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 谷口晴香, 前野悦輝, 小森文夫, 近藤猛, 辛埴
  • 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 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] レーザースピン分解ARPESにおける光電子のスピン偏極：トポロジカル絶縁体Bi2Se3 (2017)
  • 著者名/発表者名: 黒田健太, 矢治光一郎, 野口亮, 小林功佳, 原沢あゆみ, 石田行章, 近藤猛, 小森文夫, 辛埴
  • 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 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 角度分解光電子分光で観測するCd2Os2O7の電子状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山充大, 近藤猛, 廣瀬陽代, 黒田健太, Balleile C dric, 坂野昌人, 明比俊太朗, 野口亮, 國定聡, 広井善二, 辛埴
  • 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 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] レーザーARPESで精密観測するBi2Sr2Ca2Cu3O10+dの超伝導ギャップと擬ギャップ (2017)
  • 著者名/発表者名: 國定聡, 足立伸太郎, 黒田健太, 中山充大, 明比俊太朗, 坂野昌人, 辛埴, 渡辺孝夫, 近藤猛
  • 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 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 角度分解光電子分光によるBi系銅酸化物超伝導体のTcの評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本英城, 坪井湧基, 近藤猛, 辛埴, 竹内恒博
  • 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 豊中キャンパス (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] パイロクロア型イリジウム酸化物で直接観測するフェルミノード状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛
  • 学会等名: 2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議 エポカルつくば (茨城県 つくば市)
  • 年月日: 2017-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] 角度分解光電子分光による ルテニウム酸化物の軌道選択的金属絶縁体転移の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛
  • 学会等名: PF研究会「次世代光源で拓かれる光電子分光研究の将来展望」
  • 招待講演
• [学会発表] 偏光依存スピン分解ARPESで見るスピン軌道結合：トポロジカル絶縁体Bi2Se3とTlBiSe2 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松丸大樹, 黒田健太, 野口亮, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 木村昭夫A, 近藤猛, 小森文夫, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年 秋季大会
• [学会発表] 角度分解光電子分光によるルテニウム酸化物の軌道選択的金属絶縁体転移の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山充大, 近藤猛, 吉田良行, 國定聡, 野口亮, Bareille Cedric, 黒田健太, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年 秋季大会
• [学会発表] パイロクロア型イリジウム酸化物で直接観測するフェルミノード状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛
  • 学会等名: 新学術領域研究「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」 第2回領域研究会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール (宮城県 仙台市)
  • 年月日: 2016-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] 角度分解光電子分光で解明するパイロクロア型イリジウム酸化物の強相関電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛
  • 学会等名: UVSORシンポジウム2016
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター (愛知県 東岡崎市)
  • 年月日: 2016-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] レーザースピン分解ARPESを用いたBi2Se3表面状態の光電子スピン偏極と直線二色性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒田健太, 矢治光一郎, 坂野昌人, 中山充大, 原沢あゆみ, 石田行章, 近藤猛, 小森文夫, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年 秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 軌道選択レーザースピン分解ARPESで調べるラシュバ表面状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野口亮, 黒田健太, 矢治光一郎, 坂野昌人, 小林功佳A, 原沢あゆみ, 近藤猛, 小森文夫, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年 秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 角度分解光電子分光で研究するルテニウム酸化物のコヒーレント-インコヒーレントクロスオーバー (2016)
  • 著者名/発表者名: 中山充大, 近藤猛, 谷口晴香, 吉田良行, 高木英典, 前野悦輝, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年 秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] レーザースピン分解ARPESで観察するSr2RuO4の表面電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 明比俊太朗, 近藤猛, 黒田健太, 中山充大, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 谷口晴香, 前野悦輝, 小森文夫, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年 秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Bi系銅酸化物高温超伝導体の超伝導ギャップ (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂本英城, 竹内恒博, 近藤猛, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年 秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 高次高調波レーザーを用いたフェムト秒時間分解ARPESによる銅酸化物高温超伝導体Bi2212の準粒子ダイナミクスの直接観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田大, 岡崎浩三, 鈴木博人, 山本貴士, 染谷隆史, 小川優, 笹川崇男, 近藤猛, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年 秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] レーザーARPESを用いて精密観察するBi2Sr2Ca2Cu3O10+dのエネルギーギャップ (2016)
  • 著者名/発表者名: 國定聡, 足立伸太郎, 中山充大, 明比俊太朗, 坂野昌人, 黒田健太, 渡辺孝夫, 辛埴, 近藤猛
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年 秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス (石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Point nodes persisting far beyond Tc in Bi2212 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛
  • 学会等名: International Conference on Low-Energy Electrodynamics in Solids
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖 (滋賀県 守山市)
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会 / 招待講演