3次元電子正孔系におけるポリ励起子相出現可能性の理論的解明 （国際共同研究強化）

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16KK0097
• 研究種目: 国際共同研究加速基金（国際共同研究強化）
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 前園 涼 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40354146)
• 研究期間 (年度): 2017 – 2020
• キーワード: 計算物理 / ハイパフォーマンス・コンピューティング / 物性理論 / 量子エレクトロニクス / 光物性

研究成果の概要

ナノ・フォトニクスの機能性を狙う物質中励起子物性の数値的理論的解明を目的として、遷移金属化合物系層状物質を対象とした研究を進めた。密度/有効質量/運動空間の次元性/量子統計性といった「舞台設定」の違いで、励起子相にどういった多様性(気相/分子相/結晶相)が生じるかという観点から「励起子相の大域的相図解明」に取り組んだ。研究課題にかかる直接的成果として、滞在先研究者との2報の共著論文成果をあげた(それぞれTop5%, Top10%)。
研究室所属学生の来訪設定に積極的に取り組み、本課題の方法論となる量子モンテカルロ法電子状態計算に関連した国際協働を更に加速させた。

自由記述の分野

多体電子論を主務とした物性理論、および計算物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子と正孔からなる系は、半導体技術や触媒化学、光化学分野など、長く人類が機能性を引き出す対象として取り組んできた系である。歴史的には、発見的開拓に主導され、個別に研究が進んできたテーマであるが、本研究では改めて、電子正孔系として理論的に模式化した上で、電子正孔系に更なる未知の物性相が存在しうるかどうかを網羅的に探索し、その出現可能性を明らかにした。新規相それぞれに呼応して、未踏利用技術の可能性が拡がっていると言える。本研究で明らかとなった出現域(電子密度などの実現条件)を狙った物質合成なども始まっており、あたらしい機能性を引き出す光応答デバイスの実現可能性に繋がる学術的・社会的意義を持つ。