• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2019 年度 実績報告書

電子相関が創出する電子液晶現象の理論:素励起、超伝導および量子臨界現象

研究課題

研究課題/領域番号 18H01175
研究機関名古屋大学

研究代表者

紺谷 浩  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90272533)

研究分担者 土射津 昌久  奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (70362225)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードバーテックス補正 / 鉄系超伝導体 / 銅酸化物超伝導体 / ネマティック秩序 / スメクティック秩序
研究実績の概要

鉄系超伝導体や銅酸化物超伝導体、重い電子系に対して多体電子状態の理論研究を実施し、以下の新規多体効果を新たに見出した。
鉄系超伝導体の研究: 過剰電子ドープ系において発見された新種の電子ネマティク秩序である「B2gネマティック秩序」に対する理論解明を行った。その秩序変数は鉄のd_{xy}軌道を舞台とするC4対称性の破れである「d波ボンド秩序」である。その微視的起源はスピン揺らぎ間の量子干渉効果であり、Aslamazov-Larkin型ダイヤグラムで記述される。また、鉄系超伝導体の超伝導状態(T<Tc)における動的スピン帯磁率を精度よく計算する手法を開発し、非弾性中性子散乱実験で観測される「レゾナンスピーク」がS++波状態に基づき定量的に説明可能であることを見出した。本理論では、従来の理論で無視されていた自己エネルギー補正が本質的役割を果たす。
銅酸化物超伝導体の研究: (1,1)エッジの表面においてアンドレーフ束縛状態に由来する強磁性臨界現象を見出した。特に、強磁性揺らぎが媒介する「エッジ誘起p波超伝導」の発現を理論的に見出した。
重い電子系の研究: f軌道の強いスピン軌道相互作用がもたらす「多極子自由度」に注目し、f電子系の多極子揺らぎ理論を構築した。Aslamazov-Larkinバーテックス補正を考慮することで、磁気多極子揺らぎ間の干渉効果によって電気多極子秩序が生じる新機構を明らかにした。この機構を用いて、「CeB6における四極子秩序」や「CeCu2Si2における十六極子揺らぎs波超伝導機構」を理論的に導出した。

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

鉄系超伝導体の研究においては、過剰電子ドープ系における「B2gネマティック秩序」に対する理論解明を、世界に先駆けて行うことが出来た。その微視的起源である「量子干渉効果」は、我々のグループが世界に先駆けて明らかにした電子相関機構であり、明確なオリジナリティーが認められる。また、非弾性中性子散乱実験における「レゾナンスピーク」をS++波状態に基づく定量的説明に成功し、これによりこの系の超伝導対称性に関する大変重要な知見を得ることが出来た。
銅酸化物超伝導体の研究では、アンドレーフ束縛状態に由来するエッジ強磁性臨界現象を初めて明らかにすることが出来た。
重い電子系の研究においては、Aslamazov-Larkinバーテックス補正を考慮した「f電子系の多極子揺らぎ理論」を、本研究により初めて構築することが出来た、その結果、磁気多極子揺らぎ間の干渉効果によって田財な電気多極子秩序が生じる新機構を明らかになった。本理論に基づき、「CeB6における四極子秩序」や「CeCu2Si2における十六極子揺らぎs波超伝導機構」などの、f電子系の重要未解明問題を説明することが出来た。
以上の研究業績を考慮し、現在までの進捗状況は十分順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

鉄系超伝導体や銅酸化物超伝導体、重い電子系をはじめとする、様々な強相関金属を総合的に解析する。バーテックス補正を考慮した多体電子状態の理論研究を推進し、以下の理論研究を推進する。
新規強相関電子系の解析: 遷移金属ダイカルコゲナイドや捻り2層グラフェン、カゴメ格子系などの新しい強相関金属を研究する。特に、これらの電子系で発現する新奇な量子相転移(ネマティック秩序やスメクティック秩序など)について、Aslamazov-Larkin型バーテックス補正を考慮した理論解析を実行する。
新規超伝導体の超伝導発現機構の研究: 最近実験的に明らかにされた、鉄系超伝導体Fe(Se,Te)の状態相図によると、この系の超伝導機構は電子ネマティク揺らぎが担っている可能性が高い。この実験事実に着目して、電子ネマティク揺らぎが媒介するS波超伝導の理論を構築する。本理論をFe(Se,Te)をはじめとする様々な鉄系超伝導体や、各種新規超伝導体に適用し、未知の超伝導発現機構を研究する。
新規多体理論の構築: 平均場近似を超えた高次多体効果を計算する手法として、汎関数繰り込み群法(fRG)は大変有力である。最近我々は、fRGに基づき量子液晶秩序の秩序変数である「構造因子」をバイアスなく決定する手法を開発し、擬一次元電子系において「電流ループ秩序」が生じることを明らかにした。この理論をさらに発展させて、各種2次元電子系に適用し、電子相関による量子相転移現象をバイアスなく研究する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Emergence of strongly correlated electronic states driven by the Andreev bound state in d-wave superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      Matsubara Shun、Kontani Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 ページ: 075114

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.101.075114

  • [雑誌論文] Hexadecapole Fluctuation Mechanism for s-wave Heavy Fermion Superconductor CeCu2Si2: Interplay between Intra- and Inter-Orbital Cooper Pairs2019

    • 著者名/発表者名
      Tazai Rina、Kontani Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 ページ: 063701~063701

    • DOI

      10.7566/JPSJ.88.063701

  • [雑誌論文] Pressure-induced quantum critical point in the heavily hydrogen-doped iron-based superconductor LaFeAsO2019

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Masayoshi、Fujiwara Naoki、Kuwayama Takanori、Nakagawa Satoshi、Iimura Soshi、Matsuishi Satoru、Yamakawa Youichi、Kontani Hiroshi、Hosono Hideo
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 ページ: 174517

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.99.174517

  • [雑誌論文] Origin of diverse nematic orders in Fe-based superconductors: 45? rotated nematicity in AFe2As2(A=Cs,Rb)2019

    • 著者名/発表者名
      Onari Seiichiro、Kontani Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 ページ: 020507

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.100.020507

  • [雑誌論文] Multipole fluctuation theory for heavy fermion systems: Application to multipole orders in CeB62019

    • 著者名/発表者名
      Tazai Rina、Kontani Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 ページ: 241103

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.100.241103

  • [学会発表] Nematicity, pairing mechanism and spin resonance in Fe-based SCs2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kontani
    • 学会等名
      Spectroscopies in Novel Superconductors ‘(SNS2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism of diverse nematicity and fully-gapped s-wave superconductivity in heavy fermion CeCu2Si2 and Fe-based superconductor2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kontani
    • 学会等名
      SUPERSTRIPES 2019, Ischia (Naples), Italy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Origin of Diverse Nematicity in Fe-based superconductors: B2g bond order in AFe2As2(A=Cs, Rb) and antiferro-nematic order in Ba122 compounds2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kontani
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019), Okayama
    • 国際学会
  • [学会発表] Unconventional density waves and novel pairing mechanism in strongly correlated electron systems2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kontani
    • 学会等名
      ELECTRON CORRELATION IN SUPERCONDUCTORS AND NANOSTRUCTURES (ECSN-2019) , ODESSA , UKRAINE
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Sc研究室・研究業績・出版論文

    • URL

      http://www.s.phys.nagoya-u.ac.jp/publication/index.html

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi