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2013 年度 研究成果報告書

幾何学的位相による物質相:量子液体及びグラフェンでの応用と展開

研究課題

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研究課題/領域番号 23340112
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関筑波大学

研究代表者

初貝 安弘  筑波大学, 数理物質系, 教授 (80218495)

研究分担者 青木 秀夫  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50114351)
島野 亮  東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (40262042)
河原林 透  東邦大学, 理学部, 教授 (90251488)
連携研究者 丸山 勲  福岡工業大学, 情報工学部, 准教授 (20422339)
岡 隆史  東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (50421847)
濱本 雄治  筑波大学, 数理物質系, 助教 (30584734)
苅宿 俊風  筑波大学, 数理物質系, 助教 (60711281)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード量子液体 / グラフェン / ベリー接続 / テラヘルツ分光 / ファラデー回転
研究概要

グラフェンは量子干渉効果としての幾何学的位相が重要な物質相である。特に磁場下のゼロエネルギーランダウ準位ではカイラル対称性が重要な役割を果たす。現在まで多くの研究が一体問題としてのものであったの対し、本研究ではカイラル凝縮相としての相互作用起因の量子多体状態の存在を理論的に示し、その実験的な意義を励起ギャップの磁場依存性に関して理論的に示すことで実験との比較を行いその有効性を示した。また、乱れの効果を一般的なカイラル対称性としての観点から明らかとした。
さらに理論、実験の協調のもとテラヘルツ分光実験によりグラフェンのファラデー回転を観測することで光学量子ホール効果の観測に成功した。

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 21件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Symmetry Protected Quantization and Bulk-Edge Correspondence of Massless Dirac Fermions : Application to Fermionic Shastry-Sutherland Model2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kariyado and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 88 ページ: 245126(7)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.245126

    • 査読あり
  • [雑誌論文] T. Fukui, K.-I. Imura and Y. Hatsugai2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fukui, K.-I. Imura and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 ページ: 073708(5)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.073708

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Faraday and Kerr rotations in graphene2013

    • 著者名/発表者名
      R. Shimano, G. Yumoto, J. Y. Yoo, R. Matsunaga, S. Tanabe, H. Hibino, T.Morimoto and H. Aoki
    • 雑誌名

      Nature Commun

      巻: 4 ページ: 1841

    • DOI

      10.1038/ncomms2866

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic field controlled vacuum charge in graphene quantum dots with a mass gap2013

    • 著者名/発表者名
      P.A. Maksym and H. Aoki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 88 ページ: 081406(R)(5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.081406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-resoloved chiral condensate as a spin-unpolarized ν=0 quantum Hall state in graphene2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hamamoto, T. Kawarabayashi,, H. Aoki and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 88 ページ: 195141(6)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.195141

    • 査読あり
  • [雑誌論文] トポロジカル秩序とベリー接続2013

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘
    • 雑誌名

      日本物理学会会誌「解説」

      巻: 68巻1号 ページ: 19-28

    • URL

      http://ci.nii.ac.jp/naid/110009586199

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral symmetry and its manifestation in optical responses in graphene : interaction and multi-layers2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai, T. Morimoto, T. Kawarabayashi, Y. Hamamoto and H. Aoki
    • 雑誌名

      New J. Phys

      巻: 15 ページ: 035023(27)

    • DOI

      10.1088/1367-2630/15/3/035023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topologically protected Landau levels in bilayer graphene in finite electric fields2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawarabayashi, Y. Hatsugai, and H. Aoki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 85 ページ: 165410 (5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.165410

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral condensate with topological degeneracy in graphene and its manifestation in edge states2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hamamoto, H. Aoki, and Y. Hatsugai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 86 ページ: 205424 (6)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.205424

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光で見る量子ホール効果2011

    • 著者名/発表者名
      森本高裕, 池辺洋平, 島野亮, 青木秀夫
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 第66巻第5号 ページ: 365-370

    • URL

      http://ci.nii.ac.jp/naid/110008661942

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Z_Q Topological Invariants for Polyacetylene, Kagome and Pyrochlore lattices2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai and I. Maruyama
    • 雑誌名

      Euro. Phys. Lett

      巻: 95 ページ: 20003(5)

    • DOI

      10.1209/0295-5075/95/20003

    • 査読あり
  • [学会発表] Manipulating Dirac fermions - graphene nanomesh, dot and polarisation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aoki
    • 学会等名
      Int. Focus Workshop on Recent Progress and Perspectives in Scaling, Multifractality, Interactions, and Topological Effects Near Anderson Transitions
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2014-03-11
    • 招待講演
  • [学会発表] テラヘルツ波が拓く量子物性科学2013

    • 著者名/発表者名
      島野 亮
    • 学会等名
      応用物理学会・テラヘルツ電磁波技術研究会主催研究討論会 「新しいテラヘルツ科学が映し出すテラヘルツ応用の展望」
    • 発表場所
      名古屋大学, 名古屋
    • 年月日
      2013-11-18
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフェンのディラックコーンとゼロエネルギー局在状態2013

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘
    • 学会等名
      グラフェンナノデバイスの新しい展開
    • 発表場所
      AIST, Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2013-11-11
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフェンの量子ファラデー効果 : 光に現れるトポロジカル量子現象2013

    • 著者名/発表者名
      島野 亮
    • 学会等名
      物性研短期研究会「極限強磁場科学ー場, 物質, プローブのリンクから融合へ」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所, 東京
    • 年月日
      2013-10-31
    • 招待講演
  • [学会発表] How we can manipulate graphene --- chiral symmetry, topology and charged vacuum2013

    • 著者名/発表者名
      Hideo Aoki
    • 学会等名
      ISSP Int. Symposium Emergent Quantum Phases in Condensed Matter
    • 発表場所
      Kashiwa
    • 年月日
      2013-06-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Symmetry, Berry connection and Bulk-edge correspondence2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      Emergent Quantum Phases in Condensed Matter, ISSP
    • 発表場所
      Kashiwa, Japan
    • 年月日
      2013-06-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterization of Topological Phases2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      The 317th MANA Special Seminar, NIMS
    • 発表場所
      Tsukuba, JAPAN
    • 年月日
      2013-03-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Symmetry protection in topological phases2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      2013 EMN West Meeting on Topological Insulators
    • 発表場所
      Houston, USA
    • 年月日
      2013-01-08
    • 招待講演
  • [学会発表] ベリー接続とエンタングルメント2012

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会 (領域 11, 領域 01 合同)シンポジウム量子多体系におけるエンタングルメント
    • 発表場所
      横浜国立大学,横浜
    • 年月日
      2012-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Berry connection and bulk-edge correspondence in topological phases2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      36-th International conference of theoretical physics : correlation and coherence at different scales
    • 発表場所
      Ustron, Poland
    • 年月日
      2012-09-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Terahertz magneto-optics of the integer quantum Hall effect in a GaAs two-dimensional electron gas system2012

    • 著者名/発表者名
      R.Shimano
    • 学会等名
      The 20th International Conference on "High Magnetic Fields in Semiconductor Physics", HMF-20
    • 発表場所
      Chamonix Mont-Blanc, France
    • 年月日
      2012-07-23
    • 招待講演
  • [学会発表] Bulk-Edge Correspondence in Condensed Matter and Its Application2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Hatsugai
    • 学会等名
      2012 Villa Conference on Topological Insulators
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2012-04-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Terahertz magneto-optics in the quantum Hall system2012

    • 著者名/発表者名
      R. Shimano and Y. Ikebe
    • 学会等名
      SPIE Photonics West, OPTO, Ultrafast Phenomena and Nanophotonics XVII
    • 発表場所
      San Francisco, California, USA
    • 年月日
      2012-01-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Symmetry, Dirac cones and Berry connections for frustrated fermions2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      26th Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2011
    • 発表場所
      京都大学 基礎物理学研究所
    • 年月日
      2011-11-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantized Berry phases for characterization of short range entangled states in d-dimensions2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      Kavli Institute for Theoretical Physics program : Topological Insulators and Superconductors, Kavli Institute for Theoretical Physics, UCSB
    • 発表場所
      Santa Barbara, California, U.S.A.
    • 年月日
      2011-11-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Terahertz magneto-optics in the quantum Hall system2011

    • 著者名/発表者名
      R.Shimano
    • 学会等名
      36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves(IRMMW-THz 2011) Houston
    • 発表場所
      Texas, USA
    • 年月日
      2011-10-06
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフェンにおけるカイラル対称性と電子相関2011

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘
    • 学会等名
      理論核領域, 素粒子領域合同シンポジウム 強相関物理の新展開 18pSJ-6 日本物理学会 2011年秋季大会(素粒子原子核)
    • 発表場所
      弘前大学, 青森
    • 年月日
      2011-09-18
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフェンの特異な物性とカイラル対称性2011

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所 研究会「熱場の量子論とその応用」
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2011-08-22
    • 招待講演
  • [学会発表] 時間反転対称性とトポロジカル絶縁体のエッジ状態 : バルクエッジ対応の物理2011

    • 著者名/発表者名
      初貝安弘
    • 学会等名
      平成 23年度 第10回飯綱・サイエンスサマー道場
    • 年月日
      2011-08-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Use of Berry connections in condensed matter physics and the bulk-edge correspondence2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Hatsugai
    • 学会等名
      Workshop on Emergence in Field Theory, Nanyang Executive center
    • 発表場所
      Nanyang Technology University, Singapore
    • 年月日
      2011-08-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Symmetry protected quantization of Berry phases and applications2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai
    • 学会等名
      Workshop and School on Topological Aspects of Condensed Matter Physics, International Center for Theoretical Physics (ICTP)
    • 発表場所
      Trieste, Italy
    • 年月日
      2011-06-29
    • 招待講演
  • [図書] Graphene: Topological Properties, Chiral Symmetry and Their Manipulation in Physics of Graphene(edited by H. Aoki and M. S. Dresselhaus)2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatsugai and H. Aoki(共著)
    • 総ページ数
      350 (213-250)
  • [図書] パリティー2013 年11 月号:原子崩壊がグラフェンで現実に(翻訳)2013

    • 著者名/発表者名
      初貝 安弘(共著)
    • 総ページ数
      80(28-30)
  • [備考]

    • URL

      http://rhodia.ph.tsukuba.ac.jp/

  • [備考]

    • URL

      http://rhodia.ph.tsukuba.ac.jp/~hatsugai/modules/pico/index.php?content_id=62

URL: 

公開日: 2015-06-25  

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