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磁場が印加された固体の電子状態は、自由電子系のランダウ軌道の例からわかるように、磁場の影響で大きく変わる。ゆえに遷移金属カルコゲナイド原子層の設計に、外部磁場をパラメータとして加えることは、物性制御の可能性を広げる観点から有効であろうと思われる。本研究では、磁場下固体の電子状態を計算する手法である「磁場を含んだ相対論的強束縛近似法（以下、MFRTB法）を用いて、磁場下原子層物質の物性制御に必要となる電子構造計算および物性予測を行った。
昨年度は磁化の磁場に対する振動現象であるドハース-ファンアルフェン振動がMFRTB法で記述可能であることを明らかにしたが、今年度は磁場破壊に伴う磁化の振動現象もMFRTB法により記述できることを明らかにした。また、磁場破壊によって生じた磁場下原子層物質のエネルギーバンドの同定にも成功している。
さらに、今年度は本研究の目的の一つに挙げた磁場下飛び移り積分に対するパイエルス位相を超えた近似についても成果が得られた。MFRTB法では、磁場の効果は最低次の摂動論（パイエルス位相による磁場効果）で取り込まれている。理論自身が摂動論に基礎を置いているために、高磁場では適用できないだけでなく、実験室レベルの低磁場においても高い精度が望めないと考えられる。本研究では、磁場の効果を高次まで取り込んだ形式にMFRTB法を拡張した。この拡張したMFRTB法を磁場下グラフェンに適用し、フェルミエネルギー近傍でエネルギーの分裂が生じることを明らかにした。
このように、本研究で開発したMFRTB法は磁場下の原子層物質の電子状態を計算する手法として有望であり、原子層物質の電子状態を外部磁場によって制御するための設計ツールとして使用できると期待できる。
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