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2017 年度 実績報告書

直接バンド観察で開拓する新奇強相関トポロジカル量子相

公募研究

研究領域トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
研究課題/領域番号 16H00979
研究機関東京大学

研究代表者

近藤 猛  東京大学, 物性研究所, 准教授 (40613310)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード光電子分光 / トポロジカル物性 / 強相関 / 電子構造
研究実績の概要

強い電子相関と強いスピン軌道相互作用の両者を兼ね備えた電子系は未開拓であり、新奇なトポロジカル量子相が理論予想されることからも、次なるフロンティアとして注目されている。昨今次々と報告される弱相関なトポロジカル量子相に関する実験結果は、理論予想を忠実に再現するものがほとんどで、理論先攻型の研究テーマと言える。対象的に、強相関を舞台とするトポロジカル状態は、第一原理計算でも再現しきれない新奇量子相が発現する可能性を秘めている。本研究では、極限光電子分光(極限レーザーを用いた高分解能な角度-スピン-時間分解光電子分光)を駆使する直接バンド観察を通じて、理論研究を駆り立てる実験先攻型の研究を目指すことを目的とした。パイロクロア型イリジウム酸化物(Ln2Ir2O7; Ln=ランタノイド)では、「強相関トポロジカル絶縁体」や「ワイル半金属」の発現が期待される。我々は、これら量子相への母体電子構造となるフェルミノード状態(放物形状の伝導帯と価電子帯がフェルミ準位一点でのみ接する)を、Pr2Ir2O7試料を用いて実証した。また、時間反転が破れるNd2Ir2O7のall-in all-out 反強磁性相で、スレーター型からモット型の絶縁体へと冷却と共にクロスオーバーする現象を見出した。また我々は、室温でも巨大な異常ホール効果を示すことから、次世代の磁気メモリ材料として大きく期待されるマンガン化合物Mn3Snのトポロジカル量子状態の解明を目指した。世界初となる時間反転対称性の破れに起因するワイル粒子を反強磁性体金属のMn3Snで我々は実証した。物性科学で現在最も急速な進展を見せるトポロジカル物性分野において、磁性ワイル粒子は長らくその検出が待ち望まれていた固体内素励起であり、それを成功させた本研究が領域内外に与えるインパクトは大きいものと考えている。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] プレンストン大学/ブルックヘブン国立研究所/ライス大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      プレンストン大学/ブルックヘブン国立研究所/ライス大学
  • [国際共同研究] 南京大学/中国科学院(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      南京大学/中国科学院
  • [国際共同研究] ダイアモンド放射光施設(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      ダイアモンド放射光施設
  • [雑誌論文] Observation of topological superconductivity on the surface of an iron-based superconductor2018

    • 著者名/発表者名
      Zhang Peng、Yaji Koichiro、Hashimoto Takahiro、Ota Yuichi、Kondo Takeshi、Okazaki Kozo、Wang Zhijun、Wen Jinsheng、Gu G. D.、Ding Hong、Shin Shik
    • 雑誌名

      Science

      巻: 360 ページ: 182~186

    • DOI

      10.1126/science.aan4596

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Determination of the Topological Phase Diagram in Cerium Monopnictides2018

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Kenta、Ochi M.、Suzuki H.?S.、Hirayama M.、Nakayama M.、Noguchi R.、Bareille C.、Akebi S.、Kunisada S.、Muro T.、Watson M.?D.、Kitazawa H.、Haga Y.、Kim T.?K.、Hoesch M.、Shin S.、Arita R.、Kondo Takeshi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 120 ページ: 086402 (1-6)

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.086402

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kondo hybridization and quantum criticality in β?YbAlB4 by laser ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      Bareille C?dric、Suzuki Shintaro、Nakayama Mitsuhiro、Kuroda Kenta、Nevidomskyy Andriy H.、Matsumoto Yosuke、Nakatsuji Satoru、Kondo Takeshi、Shin Shik
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 ページ: 045112 (1-7)

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.045112

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualizing the evolution of surface localization in the topological state of Bi2Se3 by circular dichroism in laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Kondo Takeshi、Nakashima Y.、Ishida Y.、Kikkawa A.、Taguchi Y.、Tokura Y.、Shin S.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 ページ: 241413(R) (1-5)

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.241413

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Bogoliubov Band Hybridization in the Optimally Doped Trilayer Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ2017

    • 著者名/発表者名
      Kunisada So、Adachi Shintaro、Sakai Shiro、Sasaki Nae、Nakayama Mitsuhiro、Akebi Shuntaro、Kuroda Kenta、Sasagawa Takao、Watanabe Takao、Shin Shik、Kondo Takeshi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 119 ページ: 217001 (1-5)

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.217001

    • 査読あり
  • [学会発表] レーザー光電子分光で観測する弱いトポロジカル絶縁体β-Bi4I4の側面表面状態2018

    • 著者名/発表者名
      野口亮, 高橋敬成, 黒田健太, 越智正之, 白澤徹郎, C. Bareille, 坂野昌人, 中山充大, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 岩澤英明, M. Watson, P. Dudin, T. Kim, M. Hoesch, 辛埴, 有田亮太郎, 笹川崇男, 近藤猛
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] 偏光可変レーザーを用いたスピン分解ARPES で見るTlBiSe2 表面状態のスピン軌道テクスチャー2018

    • 著者名/発表者名
      松丸大樹, 黒田健太, 野口亮, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 中山充大, Binghai Yan, 木村昭夫, 出田真一郎, 田中清尚, 近藤猛, 小森文夫, 辛埴
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] レーザーARPESで精密観測するBa2Ca4Cu5O10(F,O)2の超伝導状態2018

    • 著者名/発表者名
      國定聡, 小濱芳允, 磯野隼佑, 足立伸太郎, C Bareille, 関根遼太郎, 黒田健太, 常盤和靖, 辛埴, 近藤猛
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] 反強磁性秩序をもつ多層ディラック電子系EuMnBi2の電子構造の研究2018

    • 著者名/発表者名
      深田和宏, 増田英俊, 坂野昌人, 黒田健太, 原沢あゆみ, 矢治光一郎, 近藤猛, 辛埴, 酒井英明, 石渡晋太郎, 石坂香子
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] トポロジカル超伝導体SrxBi2Se3のレーザー角度分解光電子分光による電子構造の測定2018

    • 著者名/発表者名
      都築章宏, 大田由一, 橋本嵩広, 長島椿, 橘和宗, 竹田駿, 渡部俊太郎, C. T. Chen, 近藤猛, 笹川崇男, 岡崎浩三, 辛埴
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] Evidence for magnetic Weyl fermions in a correlated metal2018

    • 著者名/発表者名
      近藤猛
    • 学会等名
      APCTP-KIAS Quantum Materials Symposium 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evidence for magnetic Weyl fermions in a correlated metal2018

    • 著者名/発表者名
      近藤猛
    • 学会等名
      TMS-EPiQS 2nd Alliance Workshop "Topological magnets and topological superconductors"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 角度分解光電子分光による ルテニウム酸化物の軌道選択的金属絶縁体転移の観測2017

    • 著者名/発表者名
      近藤猛
    • 学会等名
      PF研究会「次世代光源で拓かれる光電子分光研究の将来展望」
    • 招待講演
  • [学会発表] 偏光依存スピン分解ARPESで見るスピン軌道結合:トポロジカル絶縁体Bi2Se3とTlBiSe22017

    • 著者名/発表者名
      松丸大樹, 黒田健太, 野口亮, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 木村昭夫A, 近藤猛, 小森文夫, 辛埴
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年 秋季大会
  • [学会発表] 角度分解光電子分光によるルテニウム酸化物の軌道選択的金属絶縁体転移の観測2017

    • 著者名/発表者名
      中山充大, 近藤猛, 吉田良行, 國定聡, 野口亮, Bareille Cedric, 黒田健太, 辛埴
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年 秋季大会

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公開日: 2018-12-17  

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