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軌道自由度と空間反転対称性の破れが創出する奇パリティ多極子秩序の理論

轨道自由度产生的奇宇称多极序理论与空间反演对称性破缺

基本信息

批准号：
20J21838
负责人：
大岩陸人
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、電子のスピンや軌道、副格子などの複数自由度の絡み合いが創出する奇パリティ多極子秩序と交差相関物性の性質を理論的に解明することである。本研究ではこれまでに、分子や結晶のあらゆる電子自由度を表現できる対称性適合多極子基底の生成アルゴリズムが得られている。そこで本年度は、対称性適合多極子基底を用いて第一原理電子状態計算に基づく有効模型の自動生成手法を開発した。模型ハミルトニアンは多極子基底の線形結合で表現され、各重みはモデルパラメータに対応する。第一原理計算で求まるエネルギーバンド分散を再現するように各基底の重みを最適化することで、第一原理計算に基づく有効模型を構築できる。本手法で得られる有効模型はワニエ関数を用いて求まる従来のものとは異なり、系の対称性を厳密に満たし、かつ近接サイト間の電子ホッピングのみを含むため、単位格子数個分のコンパクトな範囲に収まる。そのため、模型構築や電子格子相互作用等の計算コストの軽減が期待できる。上述のアルゴリズムをまとめた論文は投稿段階であり、計算パッケージとして公開を予定している。また、本手法の解説記事はアグネ社の固体物理誌上セミナーに掲載予定である。さらに、本手法を用いることで固体中の隠れた多極子自由度とその演算子表現を明らかにできる。実際に本手法を用いて、カイラル物質を特徴づける微視的カイラル度の記述方法を明らかにし、その定量的評価を行った。まず、カイラル結晶の典型物質である単体Teの有効模型を生成した結果、微視的カイラル度に対応する局所的および遍歴的な電気トロイダル単極子がハミルトニアンで最も支配的な寄与であることを定量的に明らかにした。また、電気トロイダル単極子の存在下ではカイラル結晶特有の電場誘起格子回転歪みが金属・絶縁体問わず生じる可能性を示した。得られた成果はPhys.Rev.Lett.(APS)にて出版済みである。

The purpose of this study is to create a theoretical solution to the complex combination of multiple degrees of freedom of electrons, orbits and sublattices, and to the properties of cross-correlation properties. In this study, the electron degrees of freedom of molecular crystals are expressed symmetrically and are suitable for the formation of multipole bases. This year, a method for automatically generating a symmetric multipole model based on first-principle electron state calculations was developed. The linear combination of multipole bases in the model is represented by the linear combination of multipole bases, and the linear combination of multipole bases in the model is represented by the linear combination of multipole bases. First principles calculations are performed to optimize the weight of each substrate, and first principles calculations are performed to construct a fundamental model. This method is used to obtain the equation of the relationship between the number of particles and the number of particles. The equation of the symmetry between the particles and the number of particles contains the number of particles and the number of particles in the lattice. Model construction, electron lattice interaction, etc. The above mentioned articles are published in advance. The explanation of this method is published in the annals of solid state physics. The multipole degrees of freedom in solids and the operator behavior in solids are discussed in detail. In practice, this method is used to describe the characteristics of substances in Weishi app, and quantitative evaluation is carried out. The existence model of single Te for typical materials of crystal is generated, and the results of Weishi app are as follows: the existence model of single Te for typical materials of crystal is generated, the existence model of single Te for typical materials of crystal is generated, the existence model of single Te for typical materials of crystal is generated, the existence model of single Te for typical materials of crystal is generated, and the existence model of single Te for typical materials of crystal is generated. In the presence of a single electrode, an electric field unique to the crystal induces lattice deformation, and the possibility of metal and insulator formation is demonstrated. Phys.Rev.Lett. (APS)He was born in 1949.