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2008 年度 実績報告書

量子液体・スピン液体におけるトポロジカル秩序

研究課題

研究課題/領域番号 20029004
研究機関筑波大学

研究代表者

初貝 安弘  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (80218495)

研究分担者 丸山 勲  大阪大学, 基礎工学研究科, 特任助教 (20422339)
有川 晃弘  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 研究員 (60402814)
キーワード量子液体 / スピン液体 / ベリー位相 / トポロジカル秩序 / Z_2ベリー位相 / 対称性の破れ / グラフェン / 量子相転移
研究概要

量子液体相、スピン液体相の対称性の破れによらない分類、特徴付けをめざし、トポロジカル秩序、より広くは量子秩序の概念を用いた研究を行った。「トポロジカル秩序相」に関する研究手段にも種々あるが、本公募研究においては幾何学的位相に基づくある種の秩序変数の類似物としての量子化ベリー位相、つまり0とπの2つの値のみを取り得るZ_2ベリー位相を用いた。さらには系の非局所性の尺度であるエンタングルメントエントロピーき付加的に用いた研究を行った。本公募研究においては多粒子系に対して、以上の新手法を理論的手段として用いた研究を遂行しその結果を論文、国際会議等で公表した。これらはすべて量子系固有の量であり、古典的対応物を持たない。そのため、通常の相の理論としては明確な区別な困難な対称性の破れを伴わない相に対しても有効な相分類が行えることとなる。つまり、いわゆるトポロジカル秩序相における量子的秩序変数を構成できたこととなる。本年度は、その理論的手法、各概念の一層の発展を図るとともに、これらをより広範囲な強相関電子系、スピン系における「量子液体相」に対して適用し、各物質相のより深い理解と量子相転移の記述を目指した。具体的な量子液体としては近年実験的に合成され集中的な研究が進展しているグラフェン、強相関電子系としての量子スピン系、また近年大きな話題をあつめているスピンホール相に関しても具体的な研究を進め有効な成果を得た。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (28件)

  • [雑誌論文] Topological Identification of Spin-1/2 Two-Leg Ladder with Four-Spin Ring Exchange2009

    • 著者名/発表者名
      I. Maruyama, T. Hirano, Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 79

      ページ: 115107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] I Quantized Berry phase of Kondo insulators2009

    • 著者名/発表者名
      I. Maruyama and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 042116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclotron radiation and emission in graphene--a possibility of Landau-level laser2009

    • 著者名/発表者名
      T. Motimoto, Y. Hatsugai, H. Aoki
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 022059

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical Hall conductivity in QHE systems2009

    • 著者名/発表者名
      T. Morimoto, Y. Hatsugai, H. Aoki
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 022060

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Edge states for the n=0 Laudau level in graphene2009

    • 著者名/発表者名
      M. Arikawa, Y. Hatsugai, H. Aoki
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 022003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-adiabatic effect on Laughlin's argument of the quantum Hall effect2009

    • 著者名/発表者名
      I. Maruyama and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 022055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Hall effects of graphene with multi orbitals : Topolo gical numbers, Boltzmann conductance and Semi-classical qua ntization2009

    • 著者名/発表者名
      M. Arai and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 79

      ページ: 075429

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantized Berry Phases of a Spin-1/2 Frustrated Two-Leg La dder with Four-Spin Exchange2009

    • 著者名/発表者名
      I. Maruyama and Y : Hatsugai
    • 雑誌名

      J. Phys. Conf. Ser. 145

      ページ: 012052

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological meaning of Z_2 numbers in time reversal invariant systems2008

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fukui, Takanori Fujiwara, Yasuhiro Hatsugai
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 77

      ページ: 123705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Edge states in graphene in magnetic fields : A speciality of the edge mode embedded in the n=0 Landau band2008

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Arikawa, Yasuhiro Hatsugai, and Hideo Aoki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 78

      ページ: 205401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclotron radiation and emission in graphene2008

    • 著者名/発表者名
      T. Morimoto, H. Aoki and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 78

      ページ: 073406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Degeneracy and consistency condition for Berry phases : Gap closing under a local gauge twist2008

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, H. Katsura, and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 78

      ページ: 054431

    • 査読あり
  • [学会発表] 強磁場中のグラフェン量子ホール効果におけるランダムネスのレンジの効果2009

    • 著者名/発表者名
      河原林透, 初貝安弘, 青木秀夫
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会27pYH-10
    • 発表場所
      立教大学, 東京
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] リング交換相互作用を持っスピン1/2梯子系におけるエッジ状態と量子化ベリー位相2009

    • 著者名/発表者名
      丸山勲, 棚谷翔, 有川晃弘, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会27pTJ-9
    • 発表場所
      立教大学, 東京
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] ホール効果における量子・半古典対応の破れ2009

    • 著者名/発表者名
      新井正勇, 初頁安弘
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会27pRC-6
    • 発表場所
      立教大学, 東京
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] バイポーラロンーBCSクロスオーバー系のトポロジカルな量子相転移2009

    • 著者名/発表者名
      有川晃弘, 丸山勧A, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会27pRC-5
    • 発表場所
      立教大学, 東京
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] 非可換ベリー接続と時間反転対称性2009

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘, 福井隆裕
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会27pRC-3
    • 発表場所
      立教大学, 東京
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] グラフェン量子ホール不規則系における光学ホール伝導度とプラトー構造2009

    • 著者名/発表者名
      森本高裕, 初貝安弘, 青木秀夫
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会皇7pPSB-51
    • 発表場所
      立教大学, 東京
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] Quantized Berry phase and entanglement entropy for a spin ladder system2009

    • 著者名/発表者名
      I. Maruyama, S. Tanaya, M. Arikawa, Y. Hatsugai
    • 学会等名
      2009 APS March Meeting
    • 発表場所
      Pittsburgh, Pennsylvania, USA
    • 年月日
      2009-03-18
  • [学会発表] Optical Hall conductivity in QHE systems2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Morimoto, Yasuhiro Hatsugai, Hideo Aoki
    • 学会等名
      2009 APS March Meeting
    • 発表場所
      Pittsburgh, Pennsylvania, USA
    • 年月日
      2009-03-17
  • [学会発表] Edge States of S=1/2 Spin Ladder with Four-Spin Ring exchange2009

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaya, M. Arikawa, I. Maruyama, Y. Hatsugai
    • 学会等名
      International Symposium on Interdisciplinary Materials Science, ISIMS-2009
    • 発表場所
      EPOCHAL TSUKUBA
    • 年月日
      2009-03-09
  • [学会発表] Topological aspects of the n=0 Landau level in graphene : chiral symmetry and Hall plateau transition2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      Graphene week 2009, ESF-FWF Conference
    • 発表場所
      Universitatszentrum Obergurgl, Austria
    • 年月日
      2009-03-05
  • [学会発表] Bulk Edge Correspondence in Quantum Liquids2009

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Hatsugai
    • 学会等名
      International workshop on quantum critical phenomena and novel phases in superclean materials
    • 発表場所
      Honolulu, Hawai, U.S.A.
    • 年月日
      2009-01-12
  • [学会発表] Bulk-Edge correspondence and fractionalization2008

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Hatsugai
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Spin Hall Effect and Topo logical Insulators (KITP)
    • 発表場所
      Kavli Institute for Theoretical Physics, Univ. of California Santa Barbara
    • 年月日
      2008-12-10
  • [学会発表] 「ナノ分子グラフェンの理論」2008

    • 著者名/発表者名
      有川晃弘、初貝安弘、青木秀夫
    • 学会等名
      筑波大学学際物質科学研究拠点研究会「ナノ分子磁・性体の化学・物理・応用」
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2008-11-29
  • [学会発表] スピン1/2系におけるハルデーン相の量子化ベリー位相と断熱変形2008

    • 著者名/発表者名
      丸山勲, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会23aPS-15
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-23
  • [学会発表] マルチバンドモデルによるグラフェンの量子ホール効果2008

    • 著者名/発表者名
      新井正男, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会22aTA-1
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] 磁場中グラフェンのボンド秩序相におけるエンタングルメント・エントロピー2008

    • 著者名/発表者名
      有川晃弘, 青木秀夫, 福井隆裕, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会22aTA-2
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] グラフェンランダウ準位におけるランダムネスの効果2008

    • 著者名/発表者名
      河原林透, 初貝安弘, 青木秀夫
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会22aTA-9
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] 時問反転対称性とベリー位相2008

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘, 福井隆裕
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会22pRB-13
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] Z2不変量のトポロジカルな意味2008

    • 著者名/発表者名
      福井隆裕, 初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会22pRB-14
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] リング交換相互作用を持つスピン梯子系のエンタングルメントエントロピー2008

    • 著者名/発表者名
      棚谷翔, 丸山勲, 有川晃弘, 初貝安弘一
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会22pVD-9
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] IBulk-edge correspondence in graphene with and without magnetic field : T000loeical asnects of Dirac fermions in real materials2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      ICTP Conference Graphene Week 2008
    • 発表場所
      Trieste, Italy
    • 年月日
      2008-08-28
  • [学会発表] Quantized Berry phase of Kondo insulators2008

    • 著者名/発表者名
      I. Maruyama and Y. Hatsugai
    • 学会等名
      25-th International Conference of Low Temperatue Physics
    • 発表場所
      Amsterdam, Netherlands
    • 年月日
      2008-08-07
  • [学会発表] Non-adiabatic effect on Laughlin's argument of the quantum Hall effect2008

    • 著者名/発表者名
      I. Maruyama and Y. Hatsugai
    • 学会等名
      25-th International Conference of Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Amsterdam, Netherlands
    • 年月日
      2008-08-07
  • [学会発表] Edge states for the n=0 Laudau level in graphene2008

    • 著者名/発表者名
      M. Arikawa, Y. Hatsugai and H. Aoki
    • 学会等名
      25-th International Conference of Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Amsterdam, Netherlands
    • 年月日
      2008-08-07
  • [学会発表] Optical Hall conductivity in the THz region in the quantum Hall regime2008

    • 著者名/発表者名
      T. Morimoto, Y. Hatsugai and H. Aoki
    • 学会等名
      25-th International Conference of Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Amsterdam, Netherlands
    • 年月日
      2008-08-07
  • [学会発表] Cyclotron radiation and emission in grapliene---a possibility of Landau-level laser2008

    • 著者名/発表者名
      T. Morimoto, Y. Hatsugai and H. Aoki
    • 学会等名
      25-th International Conference of Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Amsterdam, Netherlands
    • 年月日
      2008-08-07
  • [学会発表] Berry Phases with/without Time Reversal Invariance2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      Topological Aspects of Solid State Physics
    • 発表場所
      Yukawa Institute for Theo retical Physics, Kyoto Uni versity
    • 年月日
      2008-06-26
  • [学会発表] Characteristic edge states of quantum Hall effects in graphene : Dirac fermions and auantum liauids2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      Quantum Phases and Excitations in Quantum Hall Systems
    • 発表場所
      Max Planck institute for the Physics of Complex Systems, Dresden, Germany
    • 年月日
      2008-06-19

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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