非共型な結晶対称性を持つ強相関物質の電子状態観測とトポロジーの解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03683
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 木村 昭夫 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (00272534)
• 研究分担者: 谷田 博司 富山県立大学, 工学部, 准教授 (00452615) ; 田中 新 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (70253052) ; 井村 健一郎 東京大学, 生産技術研究所, 特任研究員 (90391870)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 非共型空間群 / スピン・角度分解光電子分光 / ディラック線ノード半金属 / 強相関電子系 / デュアルフェルミオン法 / 非エルミート性

研究実績の概要

2022年度は、非共型超伝導体HfPSeについて放射光・角度分解光電子分光を行い、P正方格子に由来する急峻なエネルギー分散を観測した。その群速度（Dirac速度）の大きさはグラフェンのものよりも速い毎秒1300 kmと見積もられた。同じ結晶構造をもち、Si正方格子を有するDirac半金属と比較することにより、さらに速いDirac速度を実現しうる物質設計への指針も得られた。
CeCoSiの隠れた秩序について、単結晶XRD実験で三斜晶歪があることがわかった。正方晶から三斜晶への低対称化は自明ではない。詳細な磁場中の基礎物性測定では、複雑な磁気相図が明らかにされ、電子系の関与が依然強く示唆される。高圧XRDと電気抵抗実験、および光学伝導の実験では、Ce由来の電子系の不安定性が指摘された。一方、関連物質のCeMnSiでは、Mnの磁気秩序下で、Ce由来の重い電子状態の可能性を指摘した。（日本物理学会欧文誌の注目論文）
強相関系の銅酸化物超伝導体について、次近接ホッピングまで考慮した正方格子ハバードモデルについて、Lanczos 厳密対角化法を有効アンダーソンモデルのソルバーとして用いたデュアルフェルミオン法を用いて調べた。 この系のいくつかの典型的なパラメータに対し、異常金属状態、擬ギャップ状態、超伝導状態、相分離状態の形成について、反強磁性揺らぎとの関連について議論した。
量子ウォークという概念をもとにトポロジカルに非自明な量子系の実装にアプローチした。通常の１次トポロジカル相に加えて、2次、3次という高次のトポロジカル相を系統的に実装する具体的な処方箋を考案し、論文にまとめた[M. Yamagishi, N. Hatano, K-I. Imura, H. Obuse, arXiv:2212.13044; Phys. Rev. A 107, 042206 (2023)]。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

CeMnSiの単結晶の物性を報じた論文が、日本物理学会欧文誌のeditor's choice（注目論文）に選定された。

研究成果

• [国際共同研究] Philipps-University of Marburg(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Philipps-University of Marburg
• [国際共同研究] Donostia International Physics Center(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Donostia International Physics Center
• [国際共同研究] The Vienna University of Technology(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: The Vienna University of Technology
• [国際共同研究] Max Planck Institute, Dresden(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute, Dresden
• [雑誌論文] Observation of Electronic Structure Modification in the Hidden Order Phase of CeCoSi (2023)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Kimura, Hiroshi Watanabe, Shingo Tatsukawa, and Hiroshi Tanida
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 92 ページ: 043704/1~5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.92.043704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible Heavy-Fermion State in PT-Symmetric Antiferromagnet CeMnSi (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Tanida, Hiroto Matsuoka, Yukihiro Kawamura, and Keisuke Mitsumoto
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 92 ページ: 044703/1~12
  • DOI: 10.7566/JPSJ.92.044703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of the Pb divalent state in insulating and metallic PbCrO3 (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhao Jianfa、Haw Shu-Chih、Wang Xiao、Cao Lipeng、Lin Hong-Ji、Chen Chien-Te、Sahle Christoph J.、Tanaka Arata、Chen Jin-Ming、Jin Changqing、Hu Zhiwei、Tjeng Liu Hao
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 107 ページ: 024107/1~6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.107.024107
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Surface valence transition in SmS by alkali metal adsorption (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Takuto、Nakaya Toru、Ohtsubo Yoshiyuki、Sugihara Hiroki、Tanaka Kiyohisa、Yukawa Ryu、Kitamura Miho、Kumigashira Hiroshi、Imura Keiichiro、Suzuki Hiroyuki S.、Sato Noriaki K.、Kimura Shin-ichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 107 ページ: L041102/1~6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.107.L041102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nodal-line driven anomalous susceptibility in ZrSiS (2022)
  • 著者名/発表者名: Bruno Gudac, Markus Kriener, Yuriy V. Sharlai, Mihovil Bosnar, Filip Orbanic, Grigorii P. Mikitik, Akio Kimura, Ivan Kokanovic, and Mario Novak
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 105 ページ: L241115/1~6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.105.L241115
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetoelastic anisotropy in Heusler-type Mn2-δCoGa1+δ films (2022)
  • 著者名/発表者名: Kubota Takahide、Takano Daichi、Kota Yohei、Mohanty Shaktiranjan、Ito Keita、Matsuki Mitsuhiro、Hayashida Masahiro、Sun Mingling、Takeda Yukiharu、Saitoh Yuji、Bedanta Subhankar、Kimura Akio、Takanashi Koki
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 6 ページ: 044405/1~12
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.6.044405
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic Field-Temperature Phase Diagram of CeCoSi Constructed on the Basis of Specific Heat, Magnetoresistivity, and Magnetization Measurements: Single Crystal Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Hidaka Hiroyuki、Yanagiya Shun、Hayasaka Eikai、Kaneko Yuma、Yanagisawa Tatsuya、Tanida Hiroshi、Amitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 91 ページ: 094701/1~7
  • DOI: 10.7566/JPSJ.91.094701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Transition in the Hidden Ordered Phase of CeCoSi (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Takeshi、Kishida Suguru、Tsukagoshi Mitsuru、Kawamura Yukihiro、Nakao Hironori、Tanida Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 91 ページ: 064704/1~8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.91.064704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Phase Transition and Possible Valence Instability of Ce-4f Electron Induced by Pressure in CeCoSi (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Yukihiro、Ikeda Kakeru、Dalan Alisha Nurshafiqah Binti Amat、Hayashi Junichi、Takeda Keiki、Sekine Chihiro、Matsumura Takeshi、Gouchi Jun、Uwatoko Yoshiya、Tomita Takahiro、Takahashi Hiroki、Tanida Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 91 ページ: 064714/1~8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.91.064714
  • 査読あり
• [雑誌論文] CaCu3Ru4O12: A High-Kondo-Temperature Transition-Metal Oxide (2022)
  • 著者名/発表者名: Takegami D.、Tanaka A.、Mizokawa T.、Kunes J.、Tjeng L. H.、Hariki A. et al.
  • 雑誌名: Physical Review X 巻: 12 ページ: 011017/1~12
  • DOI: 10.1103/PhysRevX.12.011017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 放射光ARPESによる複数の軌道が絡みあったトポロジカル物質の探索と制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 木村昭夫
  • 学会等名: 2022年度 ナノスピントロニクス研究会・機能磁性材料分光研究会 合同研究会
  • 招待講演
• [学会発表] NanoTerasuによって実現する量子固体物性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 木村昭夫
  • 学会等名: 第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Experimental determination of band structures of CeCoSi by an angle resolved photoelectron spectroscopy (2023)
  • 著者名/発表者名: A. Kimura, T. Yoshikawa, Y. Fukushima, T. Kono, M. Nurmamat, M. Arita, K. Mitsumoto, H. Tanida
  • 学会等名: APS March Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Anion mixing effects on the electronic structure of a phosphorus-based Dirac nodal-line superconductor ZrP2-xSex (2023)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Ino, Satoshi Ishizaka, Akio Kimura et al.
  • 学会等名: APS March Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Development of the laser based μ-SARPES machine at HiSOR (2023)
  • 著者名/発表者名: Takuma Iwata, Kousa Towa, Yukimi Nishioka, Ohwada Kiyotaka, Hideaki Iwasawa, Masashi Arita, Akio Kimura, Kenta Kuroda, Koji Miyamoto, Taichi Okuda
  • 学会等名: APS March Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Band structure of ferromagnetic Fe4N thin-film revealed by spin- and angle- resolved photoelectron spectroscopy (2023)
  • 著者名/発表者名: Karen Nakanishi, Kiyotaka Ohwada, Kenta Kuroda, Kazuki Sumida, Hitoshi Sato, Koji Miyamoto, Taichi Okuda, Shinji Isogami, Keisuke Masuda, Yuya Sakuraba, Akio Kimura
  • 学会等名: APS March Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Direct observation of Dirac nodal-line fermions in a mixed-anion superconductor HfP2-xSex (2023)
  • 著者名/発表者名: Yukimi Nishioka, Satoshi Ishizaka, Kenta Kuroda, Akihiro Ino, Shiv Kumar, Kenya Shimada, Hijiri Kito, Izumi Hase, Shigeyuki Ishida, Kunihiko Oka, Hiroshi Fujihisa, Yoshito Gotoh, Yoshiyuki Yoshida, Akira Iyo, Hiraku Ogino, Hiroshi Eisaki, Kenji Kawashima, Yousuke Yanagi, Akio Kimura
  • 学会等名: APS March Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Entanglement dynamics in a non-Hermitian quantum system (2023)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichiro Imura, Takahiro Orito
  • 学会等名: APS March Meeting 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Minority-spin Dominated Band Structure of Fe4N Thin Films Revealed by Spin- and Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy (2023)
  • 著者名/発表者名: Karen Nakanishi, Kiyotaka Ohwada, Kenta Kuroda, Kazuki Sumida, Hitoshi Sato, Koji Miyamoto, Taichi Okuda, Shinji Isogami, Keisuke Masuda, Yuya Sakuraba, Akio Kimura
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] CoFeVSb: A Promising Spintronic and Thermoelectric Material (2023)
  • 著者名/発表者名: Jadupati Nag, Yukimi Nishioka, Yasumasa Takagi, Akira Yasui, Aftab Alam, K. G. Suresh, Akio Kimura
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 遍歴反強磁性体LaMnSiの磁気輸送特性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 種岡輝, 青山拓也, 谷田博司, 大串研也
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] 時空間反転対称な反強磁性体CeMnSiの重い電子状態と磁気相図 (2023)
  • 著者名/発表者名: 谷田博司, 松岡紘人, 川村幸裕, 比嘉野乃花, 松村武, 三本啓輔, 柳有起, 山田武見, 室裕司, 福原忠, 並木孝洋, 桑井智彦
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] CeMnSiの圧力誘起構造転移 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西山紗恵, 中桐大輝, 池田翔, 猪狩航平, 林純一, 武田圭生, 関根ちひろ, 上床美也, Hanming Ma, 冨田崇弘, 高橋博樹, 谷田博司, 川村幸裕
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] CeCoSiの磁場下線熱膨張測定による格子歪み異方性の研究Ⅱ (2023)
  • 著者名/発表者名: 小野寺進太朗, 日高宏之, 早坂英海, 松本雄大, 柳谷駿, 柳澤達也, 網塚浩, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] CeCoSiの光学伝導度スペクトル (2023)
  • 著者名/発表者名: 木村真一, 伊飼貴一, 立川槙吾, 渡邊浩, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] ハバードモデルの擬ギャップ状態における 自己エネルギーの特異な波数、周波数依存性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] 2次元量子ウォークの提案:有効Diracハミルトニアンと(高次)トポロジカル相 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山岸愛, 羽田野直道, 井村健一郎, 小布施秀明
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] 非エルミートな1次元系における散乱問題 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高根美武, 小林志遠, 井村健一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] 非エルミート量子系の物理 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井村健一郎
  • 学会等名: 大阪公立大学物性理論セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 非エルミート系におけるバルク境界対応と境界に依存する物理、しない物理 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井村健一郎，折戸隆寛
  • 学会等名: 東京大学総合文化研究科物性理論セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Wave-packet and entanglement dynamics in a non-Hermitian quantum system (2022)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichiro Imura
  • 学会等名: International Workshop on Physics and Chemistry of Electronic Materials (PCEM)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bulk-edge correspondence in non-Hermitian systems & physics sensitive vs. insensitive to the boundary condition (2022)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichiro Imura
  • 学会等名: Non-Hermitian Quantum Mechanics 2022 (NH2022)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Localization, topology and entanglement in disordered non-Hermitian systems: one- vs. many-body cases (2022)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichiro Imura
  • 学会等名: Localization 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Novel Ordered state of CeCoSi observed under High Magnetic Fields (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Kanda, H. Ishikawa, S. Imajo, Hiroshi Tanida, Y. Kohama
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Condesed Matter Physics 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of Anisotropy of Lattice Distortion in CeCoSi (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hidaka, Eikai Hayasaka, Shun Yanagiya, Tatsuya Yanagisawa, Hiroshi Tanida, and Hiroshi Amitsuka
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2022 (SCES2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Detailed magnetic phase diagram in CeCoSi for single crystal (2022)
  • 著者名/発表者名: Shun Yanagiya, Hiroyuki Hidaka, Eikai Hayasaka, Tatsuya Yanagisawa, Hiroshi Tanida, and Hiroshi Amitsuka
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2022 (SCES2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Planckian metallic state in the two-dimensional Hubbard model (2022)
  • 著者名/発表者名: Arata Tanaka
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2022 (SCES2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic Properties of Nonsymmorphic Antiferromagnet LaMnSi without Local Space Inversion Symmetry (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Tanida, Hiroto Matsuoka, Keksuke Mitsumoto, Yuji Muro, Tadashi Fukuhara, and Hisatomo Harima
  • 学会等名: The 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Analysis of CeCoSi under Pressure (2022)
  • 著者名/発表者名: Alisha Nurshafiqah Binti Amat Dalan, Kota Saito, Kakeru Ikeda, Hiroshi Tanida, Junichi hayashi, Teiki Takeda, Chirhio Sekine, and Yukihiro Kawamura
  • 学会等名: The 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
  • 国際学会
• [学会発表] Crystal structure and resistivity of CeCoSi at low temperatures and under presures (2022)
  • 著者名/発表者名: Kakeru Ikeda, Alisha Nurshafiqah Binti Amat Dalan, Junichi Hayashi, Keiki Takeda, Chihiro Sekine, Takeshi Matsumura, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko, Takahiro Tomita, Hiroki Takahashi, Hiroshi Tanida , and Yukihiro Kawamura
  • 学会等名: The 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
  • 国際学会
• [学会発表] CeCoSi の圧力誘起構造相転移と低温物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川村幸裕，池田翔，BINTI AMAT DALAN Alisha Nurshafiqa，林純一，武田圭生，関根ちひろ，松村 武，郷地順，上床 美也，冨田 崇弘，高橋 博樹，谷田 博司
  • 学会等名: 第63回高圧討論会
• [学会発表] CeMnSiの圧力誘起構造転移 (2022)
  • 著者名/発表者名: 西山紗恵，中桐大輝，池田翔，林純一，武田圭生，関根ちひろ，上床 美也，Ma Hanming，冨田崇弘，高橋博樹，谷田 博司，川村 幸裕
  • 学会等名: 2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [学会発表] 強磁場下におけるCeCoSiの新奇秩序状態の研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 神田朋希，石川孟，今城周作，谷田博司，小濱芳允
  • 学会等名: 第17回強磁場フォーラム
• [学会発表] CeCoSiの非磁性秩序相に対するNMR測定による研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石垣綾乃, 小手川恒, 藤秀樹, 谷田博司, 真砂全宏
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] RMnSiにおける希土類とマンガンの磁性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 谷田博司, 浦瑠希, 川村幸裕, 柳有起, 山田武見, 三本啓輔, 室裕司, 福原忠, 並木孝洋, 桑井智彦
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] 圧力下比熱測定によるCeCoSiの磁気相転移の観測 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岸田卓, 松村武, 比嘉野乃花, 梅尾和則, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] CeCoSiにおける圧力誘起構造相転移と価数不安定性の可能性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川村幸裕, 池田翔, Alisha Nurshafiqah Binti Amat Dalan, 林純一, 武田圭生, 関根ちひろ, 松村武, 郷地順, 上床美也, 冨田崇弘, 高橋博樹, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] 強磁場下基礎物性測定によるCeCoSiの詳細な磁場-温度相図の作成II (2022)
  • 著者名/発表者名: 柳谷駿, 日髙宏之, 柳澤達也, 網塚浩, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] CeCoSiの磁場下線熱膨張測定による格子歪み異方性の研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 日高宏之, 早坂英海, 柳谷駿, 柳澤達也, 網塚浩, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] 銅酸化物超伝導体の異常金属状態における準粒子のプランク極限散乱 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田中新
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [学会発表] 非エルミート量子多体系の非平衡ダイナミクスに対する乱れの効果 (2022)
  • 著者名/発表者名: 折戸隆寛, 井村健一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2022年秋季大会
• [備考] JPSJ 2023年4月号の注目論文：時空間反転対称性に守られた重い電子状態
  • URL: https://www.jps.or.jp/books/JPSJ/jpsjec/2023/2023_04.php
• [備考] 上記ページからリンクされている解説記事
  • URL: https://www.jps.or.jp/books/23-04-1.pdf
• [備考] JPSJのHot Topicsにて紹介
  • URL: https://jpsht.jps.jp/article/3.014.html