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2012 年度 実績報告書

量子相転移の物理の革新 ―トポロジカル量子臨界、多重量子臨界と新量子相―

研究課題

研究課題/領域番号 22340090
研究機関東京大学

研究代表者

今田 正俊  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70143542)

研究分担者 三澤 貴宏  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10582687)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワード量子臨界現象 / 非フェルミ液体 / トポロジカル相転移 / モット転移 / マージナル量子臨界
研究概要

系のトポロジー変化によって特徴づけられる量子相転移や、1次相転移の浸み出し効果のあるような、特異な量子臨界点がその周りに引き起こす新奇な量子臨界性(マージナル量子臨界性や多重量子臨界性)の特質を明らかにすることが研究目標である。トポロジカル絶縁体とゼロギャップ半導体の間の相転移が対称性の破れと、トポロジーの変化による相転移の両方の性格を持ち、特異な臨界性を示す問題について、引き続き平均場理論の枠を超えて、グラフェン的な構造を持つ蜂の巣格子系を例にとって、多変数変分モンテカルロ法による研究を進めた。量子ゆらぎを取り入れても、特異な臨界性が保持されるかどうかを検討している。一方有機導体で実験的に観測された特異な普遍性を示すモット転移の機構に最終的に決着をつけるべく、国際共同研究で低温モット転移のふるまいを追究している。これによって実験結果の解釈として量子モット転移が本当に正しいかどうか決着をつけられる。またイリジウム化合物の新奇量子相の可能性を第一原理的に追究している。さらにハバード模型の超伝導を吟味し、相分離と関連するマージナル量子臨界点の近傍で、超伝導相が顕著に安定化することを示した。この超伝導はスピン相関とそのゆらぎが超伝導機構に顕著な寄与をすると考えられているが、むしろ相分離に伴うマージナルな量子臨界性が生み出す超伝導への寄与が大きいことがわかってきたという点で、長年の懸案である銅酸化物超伝導の機構解明に大きく貢献すると考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ハバード模型の量子臨界の解明、有機導体の量子モット転移の研究などが予想以上に進んでいる。

今後の研究の推進方策

トポロジカル絶縁体への相転移ついて、平均場を超えたふるまいを調べるために、多変数変分モンテカルロ法による研究をさらに進める。また、ドープされたモット絶縁体のふるまいについて引き続き考察を進める。有機導体、イリジウム化合物の研究も引き続き進める。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Cluster-size dependence in cellular dynamical mean-field theory2012

    • 著者名/発表者名
      Shiro Sakai, Giorgio Sangiovanni, Marcello Civelli, Yukitoshi Motome, Karsten Held, Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 85 ページ: 035102(1-10)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.035102

  • [雑誌論文] Ab initio two-dimensional multiband low-energy models of EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 and κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2 with comparisons to single-band models2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Nakamura, Yoshihide Yoshimoto, Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 86 ページ: 205117

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.205117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-temperature superconductivity in layered nitrides β-LixMNCl (M = Ti, Zr, Hf): Insights from density functional theory for superconductors2012

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Akashi, Kazuma Nakamura, Ryotaro Arita, Ryotaro and Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 86 ページ: 054513

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.054513

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective on-site interaction for dynamical mean-field theory2012

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nomura, Merzuk Kaltak, Kazuma Nakamura, Ciro Taranto, Shiro Sakai, Alessandro Toschi, Ryotaro Arita, Karsten Held, Georg Kresse, and Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 86 ページ: 085117

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.085117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio Low-Energy Model of Transition-Metal-Oxide Heterostructure LaAlO3/SrTiO32012

    • 著者名/発表者名
      Motoaki Hirayama, Takashi Miyake, and Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: 084708

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.084708

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impurity Effects on Superconductivity on Surfaces of Topological Insulators2012

    • 著者名/発表者名
      Yuto Ito, Youhei Yamaji, and Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: 084707

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.084707

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab Initio Evidence for Strong Correlation Associated with Mott Proximity in Iron-Based Superconductors2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Misawa, Kazuma Nakamura, and Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 108 ページ: 177007

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.108.177007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio Studies on the Interplay between Spin-Orbit Interaction and Coulomb Correlation in Sr2IrO4 and Ba2IrO42012

    • 著者名/発表者名
      R. Arita, J. Kunes, A.V. Kozhevnikov, A.G. Eguiluz, M. Imada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 108 ページ: 086403

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.108.086403

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mott Transition and Phase Diagram of κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2Studied by Two-Dimensional Model Derived from Ab initio Method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Shinaoka, Takahiro Misawa, Kazuma Nakamura, Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: 034701

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.034701

    • 査読あり
  • [学会発表] Spin-Orbit Interactions, Topological Insulators and Topological Transitions2012

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Imada
    • 学会等名
      12th Japanese-German Symposium Emergent Phenomena in Novel Quantum Phases of Condensed Matter
    • 発表場所
      Izu, Japan
    • 年月日
      20120714-20120717
    • 招待講演
  • [学会発表] Ab initio studies of strongly correlated electron systems

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Imada
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism with Strongly Correlated Electron Systems (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 招待講演
  • [学会発表] Interplay of electron correlation and spin-orbit interaction

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Imada
    • 学会等名
      International Workshop on Spin-Orbit Physics in Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Aspen, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] Theory of Pseudogap in Underdoped Cuprates

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Imada
    • 学会等名
      International Conference on Materials & Mechanisms of Superconductivity (M2S 2012)
    • 発表場所
      Washington DC, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamical mean-field approach on doped Mott insulators and cuprate superconductors

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Imada
    • 学会等名
      Dynamical Mean-Field Approach for Strongly Correlated Materials
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum Monte Carlo for strongly correlated systems

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Imada
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics (CCP2012)
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Iron-based Superconductors

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Imada
    • 学会等名
      Workshop on Novel Materials: Adding material-specific reality in physicists' models
    • 発表場所
      Natal, Brazil
    • 招待講演
  • [学会発表] Ab initio study of iron-based superconductors --Roles of electron correlations and large Mott proximity--

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Misawa
    • 学会等名
      International Conference on Heavy Electrons and Novel Quantum Phases (ICHN 2012)
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 招待講演
  • [学会発表] 第一原理電子状態計算法をもとにした高温超伝導体にたいする電子状態計算

    • 著者名/発表者名
      三澤 貴宏、今田 正俊
    • 学会等名
      第3回 CMSI 研究会~超並列計算が拓く新しい計算物質科学~
    • 発表場所
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
  • [学会発表] 第一原理電子状態計算法を用いた高温超伝導の機構解明

    • 著者名/発表者名
      三澤 貴宏
    • 学会等名
      平成24年度「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題中間報告会
    • 発表場所
      イイノカンファレンスセンター 、東京
  • [学会発表] Analyses of High-Temperature Superconductivity in Doped Hubbard Model --High-Precision Variational Monte Carlo Study--

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Misawwa and Masatoshi Imada
    • 学会等名
      APS March meeting 2013
    • 発表場所
      Baltimore, Maryland, USA
  • [図書] 岩波科学計算科学3 計算と物質2012

    • 著者名/発表者名
      押山 淳、天能 精一郎、杉野 修、大野 かおる、今田 正俊、高田 康民
    • 総ページ数
      296
    • 出版者
      岩波書店

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公開日: 2014-07-24  

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