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2011 年度 実績報告書

計算物理学的手法による低次元強相関電子系のスペクトロスコピーの研究

研究課題

研究課題/領域番号 22340097
研究機関京都大学

研究代表者

遠山 貴巳  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (70237056)

研究分担者 松枝 宏明  仙台高等専門学校, 総合科学科, 准教授 (20396518)
筒井 健二  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (80291011)
キーワード物性理論 / 光物性 / 密度行列繰り込み群法 / 厳密対角化法 / 低次元強相関電子系
研究概要

本研究の目的は、計算物理学手法を駆使して各種先端スペクトロスコピーが与える情報を解明することで、低次元強相関電子系の示す多彩な量子現象の理解を目指すことにある。
1.格子系と結合したモット絶縁体の光励起状態の緩和ダイナミクスの解明:以前8格子点で計算したハバード・ホルシュタイン模型の光励起後の系の状態の時間発展を12サイトまで拡張し、格子自由度への励起直後の緩和の重要性を指摘した。また、動的密度行列繰り込み群法を用いて空間反転対称性の破れた有機物質に対する二次非線形光学応答の計算に着手した。
2.格子系と結合した低次元スピン系のスピン励起構造の解明:昨年度に引き続き、一次元J_1-J_2模型に格子変位(フォノン)を加えた模型を設定し、そのスピン励起構造を動的密度行列繰り込み群法を用いて調べるとともに、フォノンの分散関係に対する電子格子相互作用の効果を解明した。
3.電荷秩序状態を示す系や不純物・界面を含む不均一系に対する共鳴非弾性X線散乱の理論構築と電荷励起の解明:不純物とその周りの母体の共鳴非弾性X線散乱スペクトルを計算することで、不純物系の電子状態を解明し実験との比較を行い、よい一致を得た。また、軌道自由度が重要である鉄化合物超伝導体の共鳴非弾性X線散乱の理論を乱雑位相近似の範囲で計算し、実験に対する提案を行った。
4.時間分解角度分解光電子分光や時間分解ラマン散乱の理論構築と低次元強相関電子系の準粒子緩和プロセスの解明:昨年度に引き続き、ポンプ光照射後の角度分解光電子分光スペクトル、ラマン散乱スペクトルの時間依存性を厳密対角化法で計算するための手法の検討を行った。

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

4つの課題のうち、課題1~3に関しては順調に進展している。課題4に関しては、計算のための理論構築に対する困難が克服されていない。全体としては、おおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

これまで同様に計画どおりに研究を推進していく予定だが、課題4に関しては、実際の計算を実行するためにはいろいろな角度からの検討が必要となっている。実験家との議論も進めることで、新しいアイディアを生み出し、実際の計算までこぎ着けたい。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Spin Excitation Assisted by Non-Softening Phonon for Spin-Peierls Model2012

    • 著者名/発表者名
      T. Sugimoto, S. Sota, T. Tohyama
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 81 ページ: 034706(1-8)

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.034706

  • [雑誌論文] Relaxation Dynamics of Photocarriers in One-Dimensional Mott Insulators Coupled to Phonons2012

    • 著者名/発表者名
      H. Matsueda, S. Sota, T. Tohyama, S. Maekawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 81 ページ: 013701(1-4)

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.013701

  • [雑誌論文] Recent Progress in Physics of High-Temperature Superconductors2012

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

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: 51 ページ: 010004-1-010004-13

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.010004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin and orbital characters of excitations in iron arsenides revealed by simulated Fe L-edge RIXS2011

    • 著者名/発表者名
      E. Kaneshita, K. Tsutsui, T. Tohyama
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 84 ページ: 020511(1-4)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.020511

  • [雑誌論文] Quantum Dynamics of a Driven Correlated System, Coupled to Phonons2011

    • 著者名/発表者名
      L.Vidmar, J.Bonca, S.Maekawa, T.Tohyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 107 ページ: 246404-1-246404-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.107.246404

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge and spin dynamics in antiferromagnetic metallic phase of iron-based superconductors2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tohyama, E.Kaneshita, T.Morinari
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Solids

      巻: 72 ページ: 315-318

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2010.10.056

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of resonant inelastic X-ray scattering spectrum for Ni impurities in cuprates2011

    • 著者名/発表者名
      K.Tsutsui, T.Tohyama, S.Maekawa
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Solids

      巻: 72 ページ: 354-357

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2010.10.051

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameter dependence of optical conductivity in antiferromagnetic phase of iron pnictides2011

    • 著者名/発表者名
      K.Sugimoto, E.Kaneshita, T.Tohyama
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 471 ページ: 666-669

    • DOI

      10.1016/j-physc.2011.05.022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Excitation and Phonon Effect for Frustrated Spin-Peierls Model2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sugimoto, S.Sota, T.Tohyama
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn.

      巻: 80 Supplement B ページ: SB017-1-SB017-3

  • [雑誌論文] 四半世紀を経た銅酸化物高温超伝導研究の現状2011

    • 著者名/発表者名
      永崎洋, 遠山貴巳
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 第46巻第9号 ページ: 439-451

  • [学会発表] 銅酸化物高温超伝導体のL吸収端共鳴非弾性X線散乱2012

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] Spin and orbital characters of excitations in iron arsenides revealed by simulated Fe L-edge RIXS2012

    • 著者名/発表者名
      T.Tohyama
    • 学会等名
      2012 March Meeting of The American Physical Society
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2012-03-02
  • [学会発表] 鉄系超伝導体母物質に見られるデイラック電子2012

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      第5回東北大学G-COE研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2012-01-21
  • [学会発表] Photoexcited states and nonequilibrium photo dynamics of one-dimensional strongly correlated electron systems"2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tohyama
    • 学会等名
      The 26th Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2011 (NQS2011)"
    • 発表場所
      京都大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-07
  • [学会発表] Spin and Charge Dynamics in Iron Pnictides2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tohyama
    • 学会等名
      Gorden Godfrey Workshop on "Spins and Strong Correlations"
    • 発表場所
      Sydney, AUSTRALIA(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-26
  • [学会発表] スピン・パイエルス物質CuGeO_3におけるスピンダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      WCROSSROAD of Users and J-PARC第1回「J-PARCにおける強相関系や機能材料研究の将来」
    • 発表場所
      総合科学研究機構東海事業センター、茨城県東海村(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-17
  • [学会発表] Theory of Inelastic X-Ray Resonance Scattering in Iron Arsenides2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tohyama
    • 学会等名
      JUM@P'11 : Joint Users' Meeting at PSI 2011 "Resonant Inelastic and Elastic X-ray Scattering"
    • 発表場所
      PSI, SWITZERLAND(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] Spin and Charge Excitations in the Antiferromagnetic Metallic Phase of Iron Arsenides : Inelastic Neutron Scattering and Resonant Inelastic X-Ray Scattering2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tohyama
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Beijing, CHINA(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-14
  • [学会発表] Theory of Inelastic X-Ray Resonance Scattering in Iron Arsenides2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tohyama
    • 学会等名
      8th International Conference on Stripes and High Tc Superconductivity STRIPES 11
    • 発表場所
      Rome, ITALY(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-13
  • [学会発表] 鉄砒素系反強磁性金属相のスピン・電荷励起-非弾性中性子散乱と共鳴非弾性X線散乱-2011

    • 著者名/発表者名
      遠山貴巳
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所研究会「鉄系高温超伝導の物理」
    • 発表場所
      京都大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-11

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公開日: 2013-06-26  

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