物質の低エネルギー有効模型の第一原理導出とこれを用いた実証研究

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22740215
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 中村 和磨 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60525236)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 物性理論 / 第一原理計算 / 第一原理有効模型

研究概要

第一原理乱雑位相近似計算に基づく光学スペクトル計算プログラムを作成した。低次元金属のスペクトルに対応可能なコードを作成した。低次元系金属では、低エネルギー領域 (1eV以下) において、プラズモン励起が低エネルギー素励起過程として出現することが実験的に知られている。この素励起のエネルギースケールは、バンド幅 (～1eV) に比べて小さいので、基底状態物性に大きく影響することが期待される。作成コードを用いて、代表的な有機化合物・擬一次元金属 (TMTSF)2PF6 の反射率を計算したところ、電場偏光をa軸に取った場合のプラズマ周波数は 1 eV、ab 面内でかつ a 軸に垂直な場合は 0.2 eVであり、実験を再現することが分かった。
近年、角度分解光電子分光技術の進展に伴い、様々な物質の低エネルギー電子構造の詳細が測定可能となっている。実験スペクトルは、低エネルギー素励起に起因する自己エネルギー補正を含む準粒子スペクトルであるが、慣習的密度汎関数バンド計算は、静的近似に基づくので、動的効果を考慮できていない。ここでは動的効果を考慮した第一原理GW計算コードの開発を行い、(TMTSF)2PF6の計算に適用した。1. で述べたように、この物質では、低エネルギー集団電荷励起が存在するが、これの電子構造への効果を作成コードを用いて調べたところ、(i) 占有/非占有バンドの約 0.5 eV下/上に、プラズモン励起に由来する新たな状態が出現すること、(ii) X-M線に沿った電子占有領域において特に大きな電子散乱が生じていること、が分かった。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Effective Onsite Interaction for Dynamical Mean-Field Theory (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nomura, M. Kaltak, K. Nakamura, C. Taranto, S. Sakai, A. Toschi, R. Arita, K. Held, G. Kresse, M. Imada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 085117-1-8.
  • DOI: DOI: 10.1103/PhysRevB.86.085117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio Evidence for Strong Correlation Associated with Mott Proximity in Iron-base Superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Misawa, Kazuma Nakamura, Masatoshi Imada
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 108 ページ: 177007-1-5
  • DOI: DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.177007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio derivation of electronic low-energy models for C60 and aromatic compounds (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nomura, Kazuma Nakamura, Ryotaro Arita
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 155452-1-12
  • DOI: DOI: 10.1103/PhysRevB.85.155452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio two-dimensional multiband low-energy models of EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 and \kappa-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2 with comparisons to single-band models (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura, Yoshihide Yoshimoto, and Masatoshi Imada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 205117-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.205117
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-temperature Superconductivity in Layered Nitrides \beta-LixMNCl (M=Ti, Zr, Hf): Insights from Density functional Theory for Superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Akashi, Kazuma Nakamura, Ryotaro Arita, Masatoshi Imada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 054513-1-16
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.177007
  • 査読あり
• [学会発表] 金属系の第一原理ＧＷ計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 第2回 強相関電子系理論の最前線 -若手によるオープン・イノベーション-
  • 発表場所: 勝浦観光ホテル
  • 年月日: 20121213-20121215
  • 招待講演
• [学会発表] Ab initio low-energy model for organic materials; About spin liquid on EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura
  • 学会等名: International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (ISC-QSD)
  • 発表場所: Osaka University Hall
  • 年月日: 20121011-13
• [学会発表] 第一原理有効模型のG0依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨, 野原善郎, 吉本芳英
  • 学会等名: 日本物理学会2012秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-20120918
• [学会発表] The G0 dependence of low-energy model: GGA, Hartree, Hartee-Fock starting points (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura
  • 学会等名: JST-CREST program "High-accuracy hierarchical and many-body schemes for materials simulations"
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 20120625-20120626
  • 招待講演