| 研究課題/領域番号 |
26400382
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
谷口 伸彦 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70227221)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 量子ドット / 量子輸送 / 強相関電子系 / 非平衝現象 / ナノ系 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、ナノ系の非平衝量子輸送現象を物質ゲージ場の理論見地から再定式化することで、非平衝電流保存則を自然に保証する理論的枠組みを構築し、理論的扱いが困難な非平衝相関系に対しゲージ理論の強力な解析手段を活用する。現在、相互作用の効果を動的位相自由度として電子に付加する「動的複合粒子描像」に基づく手法を主軸に、研究を進めている。本年度の研究実績は以下の通りである（いずれも日本物理学会および米国物理学会にて発表済）。
１．動的複合粒子描像を単一準位量子ドット系に適用すると、動的位相自由度による電子部分への繰り込みという観点から非平衡量子ドット系を統一的に理解可能である。特に低温における大きな動的位相揺らぎによる繰り込み効果を扱うため、位相演算子の手法をKeldysh経路積分に取り込み、電子の自己エネルギー部分の解析的近似形を得た。
２．1.で得られた解析的近似の妥当性を定量的に評価するため、(1) 一体スペクトルの総和則の確認、および、(2) 数値繰り込み群による線形コンダクタンス結果との比較、を行った。(1) 当初、低温において最大10%程度、総和則からの逸脱が見られたが、波動関数くりこみ因子により解決した。(2) 線形コンダクタンスの温度依存性を数値繰り込み群の結果と比較検討し、高温から近藤温度程度の温度領域に対して定量的にもかなり良い一致を示すことが確認できた。
３．動的複合粒子描像に基づく解析法が柔軟な拡張性を持つことを示すため、二重量子ドット系（「サイド結合T字型二重量子ドット系」）への適用を行った。「動的複合粒子描像」に基づく近似により各ドットのスペクトル関数および線形コンダクタンスを評価でき、相互作用により低温では２個の量子ドット間でスペクトル関数の乗り移りが起き、量子輸送に反近藤効果と呼ばれるコンダクタンス減少が現れる、という妥当な結果を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究の目的は、ナノ系の非平衝量子輸送現象を解析するにあたり、系の正しい電荷・スピン対称性が明確な位相的自由度（＝物質ゲージ場）による理論を構築・展開することである。これは、ナノ構造系の量子輸送を考察する際に標準的に用いられる非平衡摂動計算を行うと必ずしも電流保存則が保証されないという、非平衡相関系特有の問題を根本的に解消するためである。本年度予算の主な支出は研究実施計画に則り、研究課題に関して研究代表者および研究協力者が成果発表を行なった日本物理学会および米国物理学会への参加・出張・滞在費である。
前年度より電子の自由度を消去して物質ゲージ場のみで解析を行うという研究計画当初の方針を改め、物質ゲージ場をフェルミ流体描像に付与することでゲージ不変性を保証しつつ定量的な評価も遂行可能な「動的複合粒子描像」に基づく理論解析法を主軸にして、課題研究を進めている。また研究協力者として予定していた大学院生が体調不良により休学（2015年度秋～2016年度秋）のため課題遂行を委任することが困難な状況となり、他に適任者が見つからなかった。以上の理由のため、研究計画に遅れが生じた。ただし、解析手法の単一量子ドット系への適用（平衡・非平衡Anderson模型）とその評価（平衡Anderson模型）、二重量子ドット系に対する適用に関し、主要な研究結果は既に得られており、得られた研究結果に関する最終的な検討と成果発表を待つ段階にある。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究協力者として予定していた大学院生が体調不良で休学（2015年秋～2016年秋）のため協力を得られず、他に適任者が見つからなかったため、研究計画に遅れが生じ、研究成果発表の時期が遅れることになった。そのため補助事業期間を延長し、その期間に研究代表者が中心となって課題研究の成果をとりまとめ、成果発表を目的として学会参加および論文投稿を実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画では、研究協力者として研究代表者が研究指導を行っている大学院学生１名を予定していたが、当該対学院生が体調不良により休学し、他に適任者が見つからなかったため、研究計画に遅れが生じ、研究成果発表の時期が遅れた。そのため、課題研究の成果発表のため計上した予算を一部を執行せず、補助事業期間を延長し、残額を持ち越した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
補助事業期間を2017年度に延長し、本年度残額を持ち越して、研究代表者（および研究協力者）が課題研究の研究発表を行うための旅費および論文投稿費として使用する。
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