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2015 年度 実施状況報告書

変分理論による重い電子状態と磁気秩序状態の競合の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K05191
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

久保 勝規  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (50391272)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード重い電子系 / リフシッツ転移 / フェルミ面 / 強磁性 / 強相関電子系 / 物性理論
研究実績の概要

本研究では、重い電子系を記述する典型的な模型の一つである周期アンダーソンモデルについて、磁気秩序状態や常磁性状態と磁気秩序状態との競合などを調べている。
本年度は、変分モンテカルロ法のプログラムを強磁性状態、反強磁性状態も含めたグッツヴィラー波動関数に対して開発した。そして、正方格子上のモデルについて、電子数やf電子の準位などを変化させて、基底状態の変化を調べた。計算の結果、周期アンダーソンモデルのハーフフィルド (サイトあたりの電子数が2) の近傍では反強磁性状態が、ハーフフィルドから離れると強磁性状態が現れることがわかった。さらにどちらの磁性相内でもフェルミ面の形状の変化するリフシッツ転移が起こることがわかった。これらのリフシッツ転移は、これまでどちらかの磁性相を仮定した理論研究は行われてきたが、本研究ではこれらを同一の枠組みで取り扱うことに成功した。
そして、相転移点でのフェルミ面の形状だけでなく、エネルギーの利得や有効質量の変化なども詳細に調べた。例えば、運動量分布関数の値はf電子の寄与が、フェルミ波数で大きく変わる相とあまり変わらない相が実現していることを見出した。フェルミ波数で大きく変わるのはフェルミ面にf電子が大きく寄与していることを示しており、f電子は遍歴的であるといえる。反対にフェルミ波数であまり変わらない、つまり分布の運動量依存性が弱いということは実空間でよく局在していることを示している。つまりこれらの相の間でf電子の遍歴性・局在性が異なることがわかった。他の物理量の変化についても同様にf電子の遍歴性・局在性の変化として理解できることがわかった。このようなf電子の遍歴性・局在性の変化は強磁性秩序状態・反強磁性秩序状態のどちらでも起こり、磁性相内のリフシッツ転移はどちらの場合でもf電子の遍歴-局在転移として理解できることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

周期アンダーソンモデルに対する変分モンテカルロ法のプログラムを強磁性状態、反強磁性状態も含めたグッツヴィラー波動関数に対して開発し、この系におけるリフシッツ転移の性質などを明らかにできた。

今後の研究の推進方策

変分波動関数を改良し、磁気秩序状態と常磁性状態との競合などを調べる。

次年度使用額が生じた理由

使用している計算機のOSのアップデートに伴い、Fortranコンパイラーの更新を前倒しした。そのために、本年度購入予定であったMathematicaを購入するための予算の約半分を使用し、Mathematicaの購入が出来なくなった。

次年度使用額の使用計画

来年度は、Fortranコンパイラー更新に使う予定であった予算と合わせて、Mathematicaを購入する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Lifshitz Transitions in Magnetic Phases of the Periodic Anderson Model2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kubo
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 094702

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.094702

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Itinerant-Localized Transitions in Magnetic Phases of the Periodic Anderson Model2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kubo
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 75 ページ: 214-220

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2015.12.027

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 周期アンダーソンモデルの磁性相におけるリフシッツ転移2015

    • 著者名/発表者名
      久保勝規
    • 学会等名
      琉球物性研究会
    • 発表場所
      琉球大学 (沖縄県中頭郡西原町)
    • 年月日
      2015-11-28
  • [学会発表] Itinerant-Localized Transitions in Magnetic Phases of the Periodic Anderson Model2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kubo
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona (Spain)
    • 年月日
      2015-07-07
    • 国際学会
  • [備考] Publications

    • URL

      http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/MatPhysHeavyElements/PersonalPages/kubo/publication.html

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公開日: 2017-01-06  

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