| 研究課題/領域番号 |
17K05543
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
大成 誠一郎 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80402535)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ネマティック秩序 / 強相関電子系 / 2層グラフェン |
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| 研究実績の概要 |
近年、僅かにツイストした２層のグラフェン(TBG)において、超伝導状態、モット絶縁体、異常量子ホール状態、ネマティック状態等が観測され、大変注目を集めている。これらの多様な相は、結晶構造に長周期のモアレ模様が現れ、非常にバンド幅の狭くフラットなバンドが現れることに起因していると考えられる。このバンドにはvan Hove 特異点もあり、電子相関が重要となる可能性が高い。特にネマティック状態はフェルミエネルギーがvan Hove特異点近傍にある場合、顕著に表れる。この系の特徴として、グラフェン等で現れるバレー自由度±１がある。バレー自由度は軌道角運動量に対応し、時間反転操作で符号変化し移り変わる。
我々はTBGのネマティック状態の起源を解明するために、鉄系超伝導体や銅酸化物の研究で発展した電子相関の高次多体効果に基づくバーテックス補正理論を用いて解析を行った。その際に、大阪大学の越野らによって得られた、第一原理計算に基づいた４軌道モデルを用いた。計算手法として、高次多体効果を考慮した線形DW方程式により、ネマティック状態の解析を行った。
結果として、フェルミエネルギーがvan Hove特異点近傍にあるn=2において、STM実験を良く再現するq=0の強的ネマティック秩序が現れることがわかった。この強的ネマティック秩序はほぼ2回対称であり、ボンド秩序とバレー流が混在した新規な状態であることも分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の計画においては、鉄系超伝導体や銅酸化物等の従来の強相関電子系について研究する予定であったが、新しい強相関電子系であるツイスト２層グラフェンが発見され、鉄系超伝導体や銅酸化物同様にネマティック状態が存在していることが分かったため、その研究を行うことにした。ツイスト２層グラフェンは４軌道モデルで記述可能なため、鉄系超伝導体で培った多軌道強相関電子系の研究手法を拡張することでネマティック状態の解析を行うことが出来た。
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| 今後の研究の推進方策 |
ツイスト２層グラフェンにおける多様な相図を理解するために、超伝導状態や輸送現象を研究する予定である。その際に、多軌道強相関電子系における高次多体効果であるバーテックス補正が重要になると考えている。この研究においても、鉄系超伝導体の研究で培った解析手法を拡張することで対応していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響により旅費を使用することが出来なかったため。
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