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2020 年度 実施状況報告書

複雑分子系の有効モデル化と量子ダイナミクスの理論

研究課題

研究課題/領域番号 19K21860
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

妹尾 仁嗣  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30415054)

研究分担者 圓谷 貴夫  熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (00619869)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワード分子性導体 / 光誘起相転移 / 強相関電子系
研究実績の概要

本研究の目的は、分子が構成要素となる結晶における動的現象をターゲットとして、第一原理計算によるミクロなモデル構築と、その実時間シミュレーションを行い、複雑な分子系の量子ダイナミクスの理解を得ることである。
本年度は、分子性導体κ-(BEDT-TTF)2X系における反強磁性状態での異常ホール効果、また分子系と物理的に共通点の多い強相関ペロブスカイト型酸化物のおけるスピン輸送現象についての論文を発表した。そこでの重要な因子となるスピン依存の一粒子動的スペクトルを数値計算によって確認し、論文を発表した(出版予定)。
光誘起ダイナミクス現象に関しては、相互作用する電子系において電子格子相互相互作用を考慮したモデルを構築し、実時間ダイナミクスを数値的にシミュレーションし、その結果について学会シンポジウムにて講演を行った。これまでの相互作用する電子系の際と同様に、電荷秩序にドメイン壁(キンク)が一つある初期状態に光を照射すると、共鳴モードにパルス光の周波数が近い場合に非一様性が現れ、空間的にドメイン壁位置を種として時間とともに非一様領域が広がっていくことが分かった。特に、電子系のタイムスケールと格子系のタイムスケールの違いを見ることができた。
また複雑な分子系に対するミクロなモデル構築に向け、分担者とともに分子性導体であるα-(BEDT-TTF)2I3系における電荷秩序状態の構造安定性を調べた。その結果、従来知られていた不安定性を与えるGGA-PBE汎関数ではなく、ハイブリッド型HSE汎関数を用いると強相関起源の電荷秩序が安定化することが分かり、その内容について論文執筆中である。

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

本研究の目的である、分子が構成要素となる結晶における第一原理計算によるミクロなモデル構築と、その実時間シミュレーションの両方に対して一定の進歩を得ることができ、また波及効果としての分子性導体および強相関酸化物における新規現象の予言も行うことができた。

今後の研究の推進方策

今後の研究の推進方策としては、これまでの研究をそのまま継続して進展させていく。現在行っている分子性導体や強相関ペロブスカイト酸化物におけるスピン軌道相互作用の役割やそのモデル化を進める。2次元電子格子相互作用モデルに対する光ダイナミクスの計算を推し進め、2次元系の初期過程における量子ダイナミクスを明らかにしたい。有効モデル化も、随時複雑な分子性物質に適用し、さらに電子格子相互作用を含めた枠組み構築を目指していきたい。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウィルス蔓延のため、成果発表を予定していた学会・国際会議の多くが中止・延期となり、旅費・参加費が大幅に見込みより減じた。次年度以降は延期分が開催されることになるので、合わせた使用を計画している。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Ambient-pressure Dirac electron system in the quasi-two-dimensional molecular conductor α-(BETS)2I32021

    • 著者名/発表者名
      Kitou Shunsuke、Tsumuraya Takao、Sawahata Hikaru、Ishii Fumiyuki、Hiraki Ko-ichi、Nakamura Toshikazu、Katayama Naoyuki、Sawa Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 035135-1~8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.035135

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study of the effective Hamiltonian for Dirac fermions with spin-orbit coupling in two-dimensional molecular conductor α-(BETS)2I32021

    • 著者名/発表者名
      Tsumuraya Takao、Suzumura Yoshikazu
    • 雑誌名

      The European Physical Journal B

      巻: 94 ページ: 17-1~11

    • DOI

      10.1140/epjb/s10051-020-00038-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perovskite as a spin current generator2021

    • 著者名/発表者名
      Naka Makoto、Motome Yukitoshi、Seo Hitoshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 125114-1~6

    • DOI

      10.1103/PHYSREVB.103.125114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic correlation and geometrical frustration in molecular solids: A systematic ab initio study of β′-X[Pd(dmit)2]22020

    • 著者名/発表者名
      Misawa Takahiro、Yoshimi Kazuyoshi、Tsumuraya Takao
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 ページ: 032072-1~6

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.2.032072

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-component conductors based on closed-shell Ni and Pt bis(dithiolene) complexes: metallization under high pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Hachem Hadi、Cui HengBo、Tsumuraya Takao、Kato Reizo、Jeannin Olivier、Fourmigue Marc、Lorcy Dominique
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 8 ページ: 11581~11592

    • DOI

      10.1039/D0TC02868A

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiorbital antiferromagnetic metal induced by intramolecular self-doping2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi Rina、Gangi Hiro、Miyagawa Kazuya、Nishibori Eiji、Kasai Hidetaka、Seo Hitoshi、Zhou Biao、Kobayashi Akiko、Kanoda Kazushi
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 ページ: 033321-1~9

    • DOI

      10.1103/PHYSREVRESEARCH.2.033321

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anomalous Hall effect in κ-type organic antiferromagnets2020

    • 著者名/発表者名
      Naka Makoto、Hayami Satoru、Kusunose Hiroaki、Yanagi Yuki、Motome Yukitoshi、Seo Hitoshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 ページ: 075112-1~11

    • DOI

      10.1103/PHYSREVB.102.075112

    • 査読あり
  • [学会発表] 2次元ディラック電子系α-(BETS)2I3に対するスピン軌道相互作用を考慮した第一原理有効Hamiltonianの構築2021

    • 著者名/発表者名
      圓谷貴夫
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] 電荷秩序の融解-フラストレーションと光誘起ダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      妹尾仁嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
    • 招待講演
  • [学会発表] 擬2次元分子性導体α-(BETS)2I3の常圧下におけるディラックバンド分散とスピン軌道相互作用の効果2020

    • 著者名/発表者名
      圓谷貴夫
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] κ型分子性導体における反強磁性スピン分裂と強相関効果2020

    • 著者名/発表者名
      妹尾仁嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会

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公開日: 2021-12-27  

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