• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2012 年度 実績報告書

トポロジカル場の理論による凝縮系の新規量子現象の探索

公募研究

研究領域対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
研究課題/領域番号 23103516
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

田中 秋広  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (10354143)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
キーワードトポロジカル項 / 弾性理論 / 転位欠陥 / 3次元量子ホール系 / トポロジカル絶縁体 / ワイル半金属 / ベリー位相
研究実績の概要

本課題では、数学的特徴付け、統一的な定義、完全な分類(ボゾン系などを含めると)が未だ研究途上にある、「凝縮系のトポロジカル相」の普遍的な性質を、「トポロジカル場の理論」という観点からとらえることを目的とした。応募当初、物性論とのつながりが従来少なかった一般相対論の道具立て、すなわち時空計量の曲りへの応答という観点から、重力的なトポロジカル場の理論が新たな量子効果(主に熱揺らぎに関係した)を表すと予想されることから特に注目した。その直後から他グループでも、熱応答特性を「時空の曲率への応答」から調べる研究がみられるようになった。そこで、他グループで十分調べられていない「時空の捩じれ」への応答についての研究を中心に進めた。前年度までの数値的な研究などを踏まえ、当該年度はトポロジカル絶縁体のなかに導入した位相欠陥のつくる「時空の実効的捩じれ」を、弾性論における変位ベクトルを用いて記述し、その有効作用をトポロジカル項に特に注意して調べ、一定の成果を得た。まず時間反転対称性を破った三次元トポロジカル絶縁体は、二次元量子ホール系を層状に積層した系としてモデル化できるが、各層の変位を許すと、その特異点、すなわち位相欠陥の近傍でアクシオン項が生じることが分かった。同様に時間反転対称な場合は、欠陥の存在下で混合量子異常項と呼ばれるトポロジカル項が誘起されることを見出した。これらの結果は、位相欠陥のもとでのトポロジカル相の分類を行ったTeoとKaneの研究と整合するが、われわれの理論は応答特性と直結するため、これらのトポロジカル項に特有の電磁応答、熱応答が予言できる。なお位相欠陥の下でのトポロジカル相は現在、欠陥の非可換統計性のため注目を集めており、本研究の成果も、この方向に拡張することができると考えている。

現在までの達成度 (段落)

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

    (9件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Topological insulator and "nanotubes"2012

    • 著者名/発表者名
      K.-I. Imura
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 400 ページ: 042021-1,4

    • DOI

      10.1088/1742-6596/400/4/042021

    • 査読あり
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体におけるアクシオン渦の電磁応答2013

    • 著者名/発表者名
      菊池徹
    • 学会等名
      日本物理学会 春季大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-26 – 2013-03-29
  • [学会発表] Massless axions: the Callan-Harvey effect revisited2013

    • 著者名/発表者名
      Toru Kikuchi
    • 学会等名
      2013 American Physical Society Meeting
    • 発表場所
      Baltimore, USA
    • 年月日
      2013-03-18 – 2013-03-22
  • [学会発表] Dislocations in topological phases of matter and theor topological terms2013

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Tanaka
    • 学会等名
      2013 American Physical Society Meeting
    • 発表場所
      Baltimore, USA
    • 年月日
      2013-03-18 – 2013-03-22
  • [学会発表] Optical steering of topological properties of solids2013

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Tanaka
    • 学会等名
      Posetch IES special seminar
    • 発表場所
      Postech, Pohang, Korea
    • 年月日
      2013-02-19 – 2013-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Dislocation induced electronic states in topological insulators and related systems2013

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Tanaka
    • 学会等名
      Postech IES special seminar
    • 発表場所
      Poetsch, Pohang, Korea
    • 年月日
      2013-02-19 – 2013-02-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 欠陥のあるトポロジカル相と非線形シグマ模型の対応2012

    • 著者名/発表者名
      田中秋広
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [学会発表] Axion Strings in topological insulators/spin systems2012

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Tanaka
    • 学会等名
      International conference on topological quantum phenomena
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-05-16 – 2012-05-20
  • [備考] NIMS Researcher Database SAMURAI

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/TANAKA_Akihiro-j.html

URL: 

公開日: 2018-02-02  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi