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2010 年度 実績報告書

相関電子系におけるトポロジーと量子ダイナミクスの理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 21244053
研究機関東京大学

研究代表者

永長 直人  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60164406)

研究分担者 MISHCHENKO Andrey  東京大学, 理化学研究所・交差相関理論研究チーム, 基幹研究所研究員 (50525889)
小椎八重 航  理化学研究所, 交差相関理論研究チーム, 基幹研究所研究員 (20273253)
キーワード強相関電子係 / 量子ダイナミクス / 量子スピンホール系
研究概要

a)(i)トポロジカル絶縁体上の2次元電子系における磁性不純物効果を、スケーリング理論を用いて数値的に調べた。磁性不純物は局在効果を引き起こし、その結果トポロジカル電気磁気結合効果を広いパラメーター空間で実現できることを示した。(ii)バルクで反転対称性が破れた巨大Rashba系BiTeIの第一原理計算を行い、角度分解光電子分光、光学スペクトル、軌道反磁性、などの物理量を計算し実験との良い一致を得た。また、k.p摂動法を用いて電子状態を解析し、巨大Rashba分裂が起きるための条件を明らかにした。(iii)トポロジカル超伝導体のカイラルエッジ状態、ヘリカルエッジ状態で実現されるマヨラナフェルミオンに伴うトンネル現象を相互作用効果まで含めて解析し、ジョセブソン電流が温度のべきに依存すること、準粒子電流がジョセブソン位相に依存するなどの特異な振る舞いを見出した。(iv)また、ヘリカルエッジ状態のマヨラナフェルミオンと磁性不純物の相互作用を考察し、異方的近藤効果が表れることを示した。
b)(i)スピン・電子結合系の量子ダイナミクスのシミュレーションを進め、光励起による絶縁体・金属転移の実時間発展を捉えることに成功した。光励起強度に関する閾値的振る舞い、励起エネルギー依存性を見出すとともに、時間・空間の非均一構造が転移の中間過程で自発的に現れることを見出した。例えば、励起光の偏光方向の記憶を電子系が保持し、少し時間が経った後でその方向にストライプ秩序が発生する現象を見出した。これらの結果は、マンガン酸化物系における光誘起絶縁体・金属転移の実験結果と良い符合を示している。(ii)また、電場を印加することによって光励起電子・正孔対が自由キャリアーになる過程も捉えることに成功し、強相関太陽電池の基礎過程の解明に寄与した。

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (25件) (うち査読あり 25件) 学会発表 (18件)

  • [雑誌論文] Theory of Electric Polarization in Multiorbital Mott Insulators2011

    • 著者名/発表者名
      M.Mochizuki
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 106 ページ: 047204-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Manifestations on the Electron-Phonon Copupling in the Spectroscopy of High Temperature Superconductors2010

    • 著者名/発表者名
      A.S.Mishchenko
    • 雑誌名

      Advances in Condensed Matter Physics

      巻: Vol.2010 ページ: 306106-1-306106-27

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distribution of localized states from fine analysis of electron spin resonance spectra in organic transistors2010

    • 著者名/発表者名
      H.Matsui
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 104 ページ: 056602-1-056602-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Holstein polaron in the presence of disorder2010

    • 著者名/発表者名
      M.Berciu
    • 雑誌名

      Europhys.Lett.

      巻: 89 ページ: 37007-1-37007-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] nterplay between charge-lattice interaction and strong electron correlations in cuprates : phonon anomaly and spectral kinks2010

    • 著者名/発表者名
      G.De Filippis
    • 雑誌名

      Europhys.Lett.

      巻: 91 ページ: 47007-1-47007-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sharp transition for single plarons in the one-dimensional Su-Schrieffer-Heger M2010

    • 著者名/発表者名
      D.J.J.Marchand
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105 ページ: 266605-1-266605-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric Energy Conversion and Ceramic Thermoelectrics2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kajitani
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 671 ページ: 1-20

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of Electromagnons in the Multiferroic Mn Perovskites : The Vital Role of Higher Harmonic Components of the Spiral Spin Order2010

    • 著者名/発表者名
      M.Mochizuki
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 104 ページ: 177206-1-177206-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Purely Electric Spin Pumping in One Dimension2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Avishai
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 104 ページ: 196601-1-196601-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interplay between superconductivity and ferromagnetism on a topological insulat2010

    • 著者名/発表者名
      J.Linder
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 81 ページ: 184525-1-184525-11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-space observation of a two-dimensional skyrmion crystal2010

    • 著者名/発表者名
      X.Y.Yu
    • 雑誌名

      NATURE

      巻: 465 ページ: 901-904

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study of the dynamics of magnetization on the topological surface2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 81 ページ: 241410-1-2411410-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monopole current and unconventional Hall response on a topological insulator2010

    • 著者名/発表者名
      J.D.Zang
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 81 ページ: 245125-1-245125-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of the Magnon Hall Effect2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Onose
    • 雑誌名

      SCIENCE

      巻: 329 ページ: 297-299

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunneling between Two Helical Superconductors via Majorana Edge Channels2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Asano
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105 ページ: 056402-1-056402-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Renormalization of the Spin Hall Effect2010

    • 著者名/発表者名
      B.Gu
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105 ページ: 086401-1-086401-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Skyrmion lattice in a two-dimensional chiral magnet2010

    • 著者名/発表者名
      J.H.Han
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 094429-1-094429-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretically Predicted Picosecond Optical Switching of Spin Chirality in Multifei2010

    • 著者名/発表者名
      M.Mochizuki
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105 ページ: 147202-1-147202-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric charging of magnetic textures on the surface of a topological insulator2010

    • 著者名/発表者名
      K.Nomura
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 161401-1-161401-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Manipulation of two spin qubits in a double quantum dot using an electric field2010

    • 著者名/発表者名
      A.Shitade
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 195305-1-195305-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum impurity spin in Majorana edge fermions2010

    • 著者名/発表者名
      R.Shindou
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 180505-1-180505-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface-Assisted Spin Hall Effect in Au Films with Pt Impurities2010

    • 著者名/発表者名
      B.Gu
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105 ページ: 216401-1-21401-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sharp Transition for Single Polarons in the One-Dimensional Su-Schrieffer-Heeger Model2010

    • 著者名/発表者名
      D.J.J.Marchand
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105 ページ: 266605-1-266605-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gate-Controlled One-Dimensional Channel on the Surface of a 3D Topological Insulator2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 104 ページ: 246806-1-246806-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Model of Magnetostrictions in Multiferroic Mn Perovskites2010

    • 著者名/発表者名
      M.Mochizuki
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105 ページ: 37205-1-37205-4

    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical study of real-time quantum dynamics in spin-electron coupled system2011

    • 著者名/発表者名
      W.Koshibae
    • 学会等名
      APS March Meeting 2011
    • 発表場所
      Dallas, Texas
    • 年月日
      2011-03-23
  • [学会発表] Emergent Electromagnetism in Solids2011

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      75th Annual Meeting of the DPG and DPG Spring Meeting(Dresden11)
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2011-03-16
  • [学会発表] Electron-Phonon coupling in Underdoped Cuprates2010

    • 著者名/発表者名
      A.S.Mishchenko
    • 学会等名
      Emerging Trends in Advanced Correlated Materials
    • 発表場所
      Anacapri, Naples, Italy
    • 年月日
      20100608-20100610
  • [学会発表] Diagrammatic Monte Carlo and analytic continuation2010

    • 著者名/発表者名
      A. S. Mishchenko
    • 学会等名
      Invited lecture of University of Catalonia
    • 発表場所
      University of Catalonia, Barcelona, Spain
    • 年月日
      20100608-10
  • [学会発表] Berry phase and Dirac fermions in condensed matter physics2010

    • 著者名/発表者名
      N. Nagaosa
    • 学会等名
      Novel Symposium on Graphene
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      20100527-0601
  • [学会発表] 強相関電子系の熱起電力に関する理論的研究:スピンと軌道自由度の役割2010

    • 著者名/発表者名
      小椎八重航
    • 学会等名
      第5回KEK連携研究会「熱電変換材料と新規機能物質」
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2010-12-17
  • [学会発表] Spin-orbit Interaction as a Gauge Field2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      Hong Kong Forum of Physics 2010Novel Quantum States and Methods
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2010-12-17
  • [学会発表] Real-Time Dynamics of Correlated Electronic Systems2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      The 9th Asia Pacific Workshop on Materials Physics
    • 発表場所
      Hanoi, Vietnam
    • 年月日
      2010-12-13
  • [学会発表] Unconventional Superconductivity on a Topological Insulator2010

    • 著者名/発表者名
      N. Nagaosa
    • 学会等名
      55thMMM Conference
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 年月日
      2010-11-17
  • [学会発表] Theory of magnets and superconductors on topological insulators2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      Topological Insulators & Superconductors
    • 発表場所
      New Jersey, USA
    • 年月日
      2010-11-05
  • [学会発表] Real Time Quantum Dynamics of Correlated Electron Systems2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      Emerging Trends in Advanced Correlated Materials (ETACM Mee
    • 発表場所
      Capri island, Naples, Italy
    • 年月日
      2010-10-06
  • [学会発表] 二重交換模型を用いた絶縁体-金属転移に関する理論的研究2010

    • 著者名/発表者名
      小椎八重航
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
    • 年月日
      2010-09-23
  • [学会発表] Strongly Correlated Transition Metal Compounds III2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      SFB 608 Workshop 2010
    • 発表場所
      Bergisch Gladbach, Germany
    • 年月日
      2010-09-09
  • [学会発表] Conservation law of "spin" in the spin-orbit coupled system2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      SpinAge 2010
    • 発表場所
      California, USA
    • 年月日
      2010-08-28
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体と磁性の理論2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      2010年度スピン流の創出と制御 研究会
    • 発表場所
      宇治市五ヶ荘 京都
    • 年月日
      2010-06-24
  • [学会発表] Condensed Matter Theory-Where to go2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      前川禎通教授東北大学定年退職記念事業記念シンポジウム「電荷・スピン・軌道の織り成す物理学の展望」
    • 発表場所
      東北大学, 仙台
    • 年月日
      2010-06-21
  • [学会発表] Skyrmion Crystal and Anomolous Hall effect in Helimagnets2010

    • 著者名/発表者名
      N.Nagaosa
    • 学会等名
      Shanghai Workshop on Spintronics and Low Dimensional Magnet
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2010-06-16
  • [学会発表] Proximity effect of Superconductor and Topological Insulator2010

    • 著者名/発表者名
      N. Nagaosa
    • 学会等名
      SNS2010
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2010-05-23

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公開日: 2012-07-19  

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