2021 Fiscal Year Research-status Report
Theory of complex molecular systems: effective model and quantum dynamics
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19K21860
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
妹尾 仁嗣 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30415054)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
圓谷 貴夫 熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (00619869)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子性導体 / 光誘起相転移 / 強相関電子系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、分子が構成要素となる結晶における動的現象をターゲットとして、第一原理計算によるミクロなモデル構築と、その実時間シミュレーションを行い、複雑な分子系の量子ダイナミクスの理解を得ることである。
本年度は、複雑分子系のミクロなモデル構築に向け、分担者とともに分子性導体α-(BEDT-TTF)2I3系で観測されている電荷秩序状態の構造安定性を調べた。目標は標準的なGGA-PBE汎関数を用いると電荷秩序構造を保つことができず不安定化する従来の結果を克服することである。複数の手法を比較検討した結果、ハイブリッド型HSE汎関数を用いると電荷秩序が安定化することが分かり、その内容について論文を発表した。
また、分子性導体κ-(BEDT-TTF)2X系における反強磁性モット絶縁体でのスピン依存の一粒子動的スペクトルを数値計算結果について、論文を発表した。一方、光誘起ダイナミクス現象に関しては、引き続き相互作用する電子系において電子格子相互相互作用を考慮したモデルについて、実時間ダイナミクスを数値的にシミュレーションした。初期状態において電荷秩序にドメイン壁（キンク）が一つある場合、ならびにに不純物サイトが一つある場合に、光を照射すると共鳴モードにパルス光の周波数が近い場合に非一様性が現れ、空間的にドメイン壁位置を種として時間とともに非一様領域が広がっていくことが分かった。電子系のタイムスケールと格子系のタイムスケールの違いを見ることができ、またパルス幅が十分小さい場合には非共鳴領域でも同様の非一様領域が拡がり光誘起相転移を引き起こすことができることを解明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的である、分子が構成要素となる複雑な結晶固体における第一原理計算による各秩序状態の安定性の判定した上でのミクロなモデル構築と、またモデルの実時間シミュレーションの両方に対して一定の進歩を得ることができている。さらに、波及効果としての分子性導体および強相関酸化物における新規現象の予言も行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、計画した研究を継続して進展させていく。分子性導体や強相関ペロブスカイト酸化物におけるスピン軌道相互作用の役割やそのモデル化を進める。電子格子相互作用モデルに対する光ダイナミクスの計算を推し進め、初期過程における量子ダイナミクスを詳細に調べ、光誘起相転移における重要な要素を同定した。随時複雑な分子性物質に有効モデル化を適用し、さらに電子格子相互作用を含めた枠組み構築を目指していきたい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス蔓延予防のため、成果発表を予定していた研究集会が中止・延期となり、旅費・参加費が見込みより減じた。次年度以降は延期分が開催されることになるので、合わせた使用を計画している。
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