| 研究課題/領域番号 |
18K13490
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
星野 晋太郎 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (90748394)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 非従来型電子秩序 / 多軌道系 / フラーレン / 重い電子系 / 超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
電子の持つ内部自由度（電荷・スピン・軌道）が相互作用を通して絡み合う多軌道強相関電子系は、多彩かつ興味深い物理現象を生み出す舞台となっている。本研究では通常の概念では理解することのできない電子相関が本質的な電子秩序（非従来型電子秩序）に対して、物質に即した議論を行って物理を明らかにすることを目的とする。さらに、それを発展させて特定の系に依らない普遍性を抽出し、その知見から新しい物性を予言することを目指す。
これまで、アルカリ金属をドープしたフラーレン結晶に対して、強相関電子系特有の効果と第一原理計算で明らかになっている電子バンド構造をあわせて考慮することで、特徴的な応答係数を明らかにした。フラーレンの超伝導の議論は非平衡下における議論にも広がっており、多軌道効果を考慮したギンツブルク・ランダウ理論による解析も行った。さらに、別の物理系であるマルチチャンネル近藤系（ｆ電子系のひとつの典型）との類似性についての理解も進展した。すなわち、強相関フラーレン物質とマルチチャンネル近藤系はどちらも、相互作用があることによって生じるcomposite particleという特徴的な粒子の混成描像で理解することができることを提案した。これにより、特定の物質に依らない多軌道系特有の電子相関の性質を統一的に議論できる可能性が拓かれた。
また、マルチチャンネル近藤系の候補物質であるUBe13において、第一原理計算によるバンド構造を考慮することによって、強相関有効モデルを構築することも進展している。特に原子内クーロン相互作用とバンド構造を正確に考慮することにより、局所的なｆ電子のもつエネルギー準位を求めることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画では２年目において（１）ウラン系を含む多軌道系のスピン３重項超伝導、（２）マルチチャンネル近藤系の現実的なバンド構造を駆使した解析、および（３）多軌道ハバード系とマルチチャンネル近藤系の繋がりを掲げた。（３）については実績でも述べたように、composite particle混成という共通の物理描像を指摘するに至った。（１，２）に関してはｆ電子系の電子状態を正確に記述することが不可欠である。我々はまずUBe13という現実物質に注目し、相互作用とバンド構造を考慮したｆ電子エネルギ―準位に関する多体計算を遂行した。この解析は他のウラン系物質に対しても普遍的に適用することができるものであり、現実的な有効モデルを導く際に有用である。
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| 今後の研究の推進方策 |
Ｕ系物質の非従来型電子秩序に関する理解を深めるため、まずUBe13に関する計算・考察をさらに進めていく。その際、現実的なバンド構造のみならず、相互作用に関しても物質の対称性を反映させて詳細に調べていく。その結果得られた知見からＵ系物質に対する有効モデルを構築し、その振る舞いを強相関電子系に対して適用される理論手法を駆使して議論する。また、こうして得られた一連の解析手法を他の物質にも用いることで、多軌道強相関電子物性を系統的に議論する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
計算機導入に伴い、当初はメンテナンス費用を計上していたが今年度は必要性が想定よりも生じなかった。次年度においてメンテナンス費用およびストレージ増強等による使用を検討している。
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