2019 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical research of odd-parity multipole order and its fluctuation in itinerant electron systems
| Project/Area Number |
18J23115
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
渡邉 光 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
|
| Keywords | 多極子秩序 / 交差応答 / 群論 / スピントロニクス / 強相関電子系 / マルチフェロイックス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本課題の目的は、遍歴性を有する奇パリティ多極子秩序系の物性の理論的解明である。前年度において、多極子秩序系に特有の遍歴的応答やその交差応答について対称性の観点から分類した結果や、反強磁性体の電気的制御に関する論文を発表することができた。そこで、本年度はこれらの成果について国外・海外において議論、あるいは口頭・ポスター形式の発表を行い、研究成果の共有に努めた（国内・海外における２件の口頭発表、１件のポスター発表）。特に、口頭発表はいずれも国際会議における招待講演であり、本課題の成果の国際的な評価の高さを示している。また、前年度に引き続き実験グループとの議論を進めた結果、前々年度における出版論文において提案した磁気圧電効果の実験的観測に関する論文がPhysical Review B誌において出版されるに至った。
以上はこれまでの研究内容を継続して得られた結果であり、平衡状態あるいは線形応答の範囲についての議論に留まっていた。そこで本年度においては、これらの研究を発展させ、「（１）反転対称性の破れた磁性体に対する電場効果の場の理論による解析」や「（２）奇パリティ磁気多極子秩序によって現れる、非線形電気伝導の摂動論に基づいた解析」を行った。（１）、（２）の研究成果について口頭（２件）・ポスター発表（１件）において発表を行った。成果（２）についてはすでに研究が完成しているため、論文としてまとめて投稿する段階にある。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度における重要な成果は、特に奇パリティ磁気多極子秩序を持つ系に着目し、その非線形伝導について明らかにした点にある。これまでも、非線形伝導の研究は多数報告されているが、注目されている系は電界効果を加えた二次元電子系や反転対称性の破れた結晶構造を持つ非磁性体（奇パリティ電気多極子秩序系）などに限られていた。一方、本成果で着目した奇パリティ磁気多極子秩序を持つ系は、従来の非磁性体と定性的に異なる対称性を持つために、その非線形伝導特性も大きく異なる事が分かった。摂動論に基づく解析をこれまで培ってきた対称性のテクニックと組み合わせることで、電気・磁気の奇パリティ多極子秩序系が非線形伝導の分類において簡明な描像を与えることを解明した。
加えて、奇パリティ磁気多極子秩序を持つ系においては反強磁性秩序が大きく電子構造を変化させるために、従来的な非線形伝導で仮定されたエネルギースキームとは様相を異にしていることが分かった。これを応用し、非線形伝導が反強磁性スピントロニクス分野において重要なプローブとなること、また奇パリティ磁気多極子秩序において重要な物性パラメタが非線形伝導を通じて同定できること、に関する理論提案を行った。以上は「遍歴性を持つ奇パリティ多極子秩序」の物性解明における重要な成果であり、本研究課題の目的に即したものと考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
前年度においては、特に直流電場による非線形伝導に着目し、その理論構築に努めてきた。本年度はこれらの理論結果を論文にまとめつつ、積極的に国内外の会議で発表することによって、奇パリティ磁気多極子秩序系における物性について宣伝し、実験研究を促していきたい。さらにごく最近の関連する研究において、奇パリティ磁気多極子秩序系に特有な光学応答が提案されていることを踏まえ、前年度の直流応答の枠組みを超えた理論解析手法を習得し、奇パリティ多極子秩序系における光・磁気・電気の交差応答の可能性についてさらなる探索を行っていく予定である。特に、光学応答においてはバンド間遷移効果が主要な役割を果たすため、Boltzmann輸送理論のような半古典論の枠組みを超えた、量子論に基づく解析を進める必要がある。すでに予備的な計算は済ませているため、これらの成果を前期中にまとめ、後期において国内・国際会議における研究成果の共有に努めたい。
|
