| 研究課題/領域番号 |
20K03850
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
横山 寿敏 東北大学, 理学研究科, 助教 (60212304)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| キーワード | 不均一効果 / 強相関電子系 / フィリング制御型モット転移 / 反強磁性状態 / 常磁性状態 / ハバード模型 / 絶縁体化 / 変分モンテカルロ法 |
|---|
| 研究実績の概要 |
モット絶縁体に電荷キャリアを化学的にドープした（結晶中の伝導領域で電荷中性が崩れた）場合、実験では有限ドープ率まで絶縁体に留まる。このフィリング制御型モット転移がどのような機構で起こるのかを、変分モンテカルロ法により明らかにすることがこの研究の第一の目的である。さらに、平行して研究している光励起などによる電荷中性を保ったまま電荷キャリア（ダブロンとホロン）を導入した場合との差異を調べる。
前年度の計算で、一体部分の最適化により不純物効果を制御する試行波動関数には利点が多いことが判ったので、それをフラストレートした2次元正方格子における不純物ハバード模型に適用し、化学的にドープした反強磁性状態と常磁性状態（正常状態）について、（系のサイズ依存性の確認を含む）本計算を行った。主にフィリング制御型モット転移を考える上で重要な物理量（二重占有率、不純物サイトとホストサイトの電子密度、交替磁化など）や変分変数（不純物ポテンシャル制御因子やダブロン-ホロン束縛因子）のモデルパラメータ［相互作用強度 (U/t)、不純物ポテンシャルの大きさ（V/t）、フラストレーションの強さ（t’/t）、ドープ率（δ）、不純物濃度（δi）］への依存性を調べた。
これらの変数はいずれも重要であり、計算を広大な空間で網羅的に行ったため、結果の概要を簡便に述べることは難しい。その中で、フィリング制御型モット転移に関する特に重要な成果として、反強磁性状態と常磁性状態で共通して、非不純物ドープ系（δi=0）では得られなかった有限ドープ率（δ＞0）でのモット絶縁体化が、δi≧δでかつ斥力型Vの不純物ドープ系では起こることを示すことができた。今年度の計算では、δ＞0でのモット絶縁体が出現する領域についての定量的な相図を、様々なパラメータ空間で描くことに成功した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究の進捗状況は、当初の計画より大きく遅れており、今回計画を1年間延長することになった。この研究の遅れは、複数の予想外の障害が次々に発生したことが原因である。第一には、研究の初年度始めからいきなりコロナ禍によってこの研究に携わる4人全員の教育の負担が倍増したこと、また昨年度まで3年間は出張や講演などの活動に制限があり、共同研究者との議論や意思疎通が十分できなかった。さらに追い打ちを掛けるように、一昨年2月と昨年3月の2度に渡り宮城県地方が震度６の大地震に襲われ、研究室や自宅で書棚、計算機棚やその他什器が倒壊するなど、研究代表者個人としては先の大震災以上の被害が発生し、その復旧に実質的にそれぞれ何ヶ月もの期間が必要であったことに由来する。遅延は研究計画自体の困難さが原因ではない。したがって、コロナ禍の負担が大きく低減し、地震からの復旧が大凡完了した今年度以降は、当初の計画が順調に進むと思われる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
現在の進捗状況としては、「研究実績の概要」で書いたが、大凡初年度と第2年度前半で達成できると考えていた所まで進んだ状況である。今後の研究推進の方策として、まず研究実績の欄で述べた、反強磁性状態と常磁性状態の研究の結果を論文にまとめる。次に、概ね当初の研究計画通りに、(1) 超伝導状態における不純物効果、(2) フィリング制御型モット転移を同定するための物理量として、ドゥルーデ重み/超流動重みおよび局在長の計算、(3) 電荷中性を維持した電荷キャリア（ダブロンとホロン）の導入などを順次調べて行くことになる。(1)の研究に目鼻が付けば、当初の予定の最低限の目標が達成できるので、残り一年で達成したい。(2), (3)についてもできる限り定式化および及び計算を進めてゆく。
様々な計算を行うため、引き続き小林憲司、渡邉努、小形正男の三氏に研究協力者とし参加してもらう。従前の計画通り、研究の方向性を横山が主に検討し、計算は横山、小林氏、渡邉氏の三人が分担して実行する。その結果を持ち寄って、小形氏を含めて検討し成果をまとめる計画である。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
(1) 物品費：昨年の地震で壊れた既存の計算機20台程度を補修するために、時間と予算を大分取られた（1台60万以下の機器は全く補償されなかった）。さらに物価高騰のあおりを受けて、数値計算用計算機を予定していた台数購入することができなくなった。そこで、昨年末まで待って、最新鋭で効率的なCPU（インテル Core i9-13900K）を3台作成するに留めた。予定していた残りの数値計算用計算機とデータ処理用の計算機については、研究期間を延長して次年度なるべく早く購入、作成することとした。
(2) 旅費：新型コロナウイルス感染症による出張自粛措置のため、今年度は研究協力者との研究打ち合わせのための東京および千葉への出張を一度しかできなかった。また、出席を予定していた学会や会議などの多くが取り止めかオンライン開催になったため、出張は一切行わなかった。来年度以降、コロナ禍の影響が小さくなる見込みのため、より頻度を上げて、研究の打ち合わせおよび成果の検討や発表のための出張を行う予定である。
(3) その他：参加予定だった学会や国際会議が中止やオンライン開催などに変更されたため、参加を取り止めた。また、研究が遅れているため論文投稿も1本のみだったため、この項目の支出も延期せざるを得なくなった。来年度は今年度までにできなかった分も併せて積極的に活動する予定である。
|
