有機化合物強相関電子系に対する第一原理有効模型構築：『物質差異』の定量化

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 分子自由度が拓く新物質科学
• 研究課題/領域番号: 23110708
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 中村 和磨 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60525236)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 物性理論 / 有機導体 / 第一原理計算

研究実績の概要

第一原理乱雑位相近似計算に基づく光学スペクトル計算プログラムを作成した。とくに、低次元金属のスペクトルに対応可能なコードを作成した。低次元系金属では、低エネルギー領域 (1eV以下) において、プラズモン励起 (集団電荷励起) が低エネルギー素励起過程として出現することが実験的に知られている。この素励起のエネルギースケールは、バンド幅 (～1eV) に比べて小さいので、基底状態物性に大きく影響することが期待される。作成コードを用いて、代表的な有機化合物・擬一次元金属 (TMTSF)2PF6 の反射率を計算したところ、電場偏光をa軸に取った場合のプラズマ周波数は 1 eV、ab 面内でかつ a 軸に垂直な場合は 0.2 eVであり、実験を再現することが分かった。

これまで現象論的に導入されてきた有機導体の低エネルギー有効模型の定性的・定量的信頼性を第一原理計算の立場から評価することを試みた。代表的強相関電子系である \kappa-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2 と EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 に対して、多バンド模型と単一バンド模型の両方を導出した。多バンド模型から単一バンド模型に制限乱雑位相近似の範疇で縮約する際に無視されるバーテックス補正のオーダーを、「完全遮蔽クーロン相互作用 W」の「消去バンドのフェルミ準位からの距離D」に対する比 W/D として評価した。計算W/D値は0.4-0.5となり、通常単一バンド模型では考慮されない \kappa-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2のHOMO-結合バンドやEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2のLUMO-結合および反結合バンドを介したバーテックス補正は無視できないことが分かった。

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

• [雑誌論文] Ab initio two-dimensional multiband low-energy models of EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 and \kappa-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2 with comparisons to single-band models (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura, Yoshihide Yoshimoto, and Masatoshi Imada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 205117-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.205117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Onsite Interaction for Dynamical Mean-Field Theory (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nomura, M. Kaltak, K. Nakamura, C. Taranto, S. Sakai, A. Toschi, R. Arita, K. Held, G. Kresse, M. Imada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 085117-1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.085117
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-temperature Superconductivity in Layered Nitrides \beta-LixMNCl (M=Ti, Zr, Hf): Insights from Density functional Theory for Superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Akashi, Kazuma Nakamura, Ryotaro Arita, Masatoshi Imada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 054513-1-16
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.177007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio Evidence for Strong Correlation Associated with Mott Proximity in Iron-base Superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Misawa, Kazuma Nakamura, Masatoshi Imada
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 108 ページ: 177007-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.177007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio derivation of electronic low-energy models for C60 and aromatic compounds (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nomura, Kazuma Nakamura, Ryotaro Arita
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 155452-1-12
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.155452
  • 査読あり
• [学会発表] 金属系の第一原理ＧＷ計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨
  • 学会等名: 第2回 強相関電子系理論の最前線 -若手によるオープン・イノベーション-
  • 発表場所: 勝浦観光ホテル
  • 年月日: 2012-12-13 – 2012-12-15
  • 招待講演
• [学会発表] Ab initio low-energy model for organic materials; About spin liquid on EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura
  • 学会等名: International Symposium on Computics: Quantum Simulation and Design (ISC-QSD)
  • 発表場所: Osaka University Hall
  • 年月日: 2012-10-11 – 2012-10-13
  • 招待講演
• [学会発表] 第一原理有効模型のG0依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村和磨, 野原善郎, 吉本芳英
  • 学会等名: 日本物理学会2012秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-18
• [学会発表] The G0 dependence of low-energy model: GGA, Hartree, Hartee-Fock starting points (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Nakamura
  • 学会等名: JST-CREST program "High-accuracy hierarchical and many-body schemes for materials simulations"
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2012-06-25 – 2012-06-26
  • 招待講演