2017 Fiscal Year Research-status Report
有機導体のディラック電子系における異常物性の統一的解明
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15K05166
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小林 晃人 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80335009)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ディラック電子 / 電子相関 / 有機導体 / エキシトニック絶縁体 / 電荷秩序 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の概要：有機導体のディラック電子系では実験技術の進歩により、パラドックス的異常物性が浮かび上がってきた。すなわち測定手段によりディラックコーンが有限ギャップ、または砂時計型、と全く異なって見えるのである。本研究では、この事実の背後に潜むメカニズムを理論的に究明する。これにより、ディラック電子系の真の姿は何であるかという最も基本的な問題を解明し、広範な物質に展開する「ディラック電子系の固体物理」の普遍的概念の探求に貢献することを目指している。
具体的内容：本年度は有機導体のディラック電子系において、NMRで観測されたコリンガ比の異常な増大と1/T_1Tの反転増大のメカニズムを理論的に解明し、長距離クーロン相互作用による自己エネルギーとラダー型ダイヤグラムの重要性を明らかにした。また、ディラック電子相に隣接する電荷秩序相の中に有限のギャップを持ったディラック電子状態が存在することを示し、ここでの光学ギャップと電気伝導ギャップか大きく異なることを示した。
意義：本研究では有機導体のディラック電子系のエネルギースペクトルが、相互作用の無いモデルから予想される円錐型でなく、傾いた砂時計型であることを示した。またディラック点近傍ではバレー間エキシトニック揺らぎが発達し、エキシトニックが実現すれば小さな有限キャップが開くことを示した。さらに、電荷秩序による有限ギャップディラック電子相では、電荷秩序の実空間構造（エッジ・ドメインウォール）がエネルギーギャップの階層構造を生み出すことを明らかにした。
重要性：有機導体のディラック電子系は電荷秩序相と隣接・共存するため電子間相互作用が強く、ディラック電子系の電子相関効果の研究に適していることを具体的に示した。本研究により得られた理論と知見は、広汎な物質で見出されるディラック/ワイルフェルミオン系の電子相関効果の研究に応用できると期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
有機導体のディラック電子系においてNMRにより観測されるコリンガ比の異常な増大と1/T1Tの反転増大のメカニズムを解明するため、東大、東北大、東京理科大、およびグルノーブルの実験・理論研究者による国際共同研究を行った。その成果はScienceに掲載され、プレスリリースも行われた。また、電荷秩序相における有限質量ディラック電子相において、光学ギャップと伝導ギャップが大きく異なることを具体的に示し、光学伝導率と直流伝導率の実験結果を矛盾なく説明できることを示した。この成果はJ. Phys. Soc. Jpn.に掲載された。さらにディラック－電荷秩序相転移近傍における光学伝導率に現れる特徴的な構造を予想し、その成果はCrystalsに掲載された。これらの成果により。本研究は当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 東大、東北大、東京理科大、およびグルノーブルとの国際共同研究をさらに推進し、1/T1Tの反転増大の圧力・キャリアドープ依存性をバレー間エキシトニック揺らぎの観点から解明する。この研究を通してエキシトニック相図を完成する。
2) 強磁場下NMRにより観測される非自明な基底状態およびベリー位相の不連続変化のメカニズムを解明する。
3) ディラック電子相に隣接する質量有限のディラック電子相において、スピンギャップと光学ギャップの相違のメカニズムを強相関効果の観点から解明する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由：当初見積もりに比べ、本年度の研究計画の遂行に必要な旅費と論文出版費を低価格に抑えることが出来たため。
使用計画：当初計画より論文出版が増える見込みのため、論文出版費に使用する計画である。
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