第一原理DΓAの開発による非従来型超伝導体の定量計算の実現

通过第一性原理DA的发展实现非常规超导体的定量计算

• 批准号: 21K13887
• 负责人: 北谷 基治
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: University of Hyogo (2022)Institute of Physical and Chemical Research (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K13887/
• 关键词: 高温超伝導; 強相関; 動的平均場理論; 強相関電子系; 第一原理計算

本研究の主眼は、第一原理計算を出発点に強相関効果を取り込むことのできる動的バーテックス近似を組み合わせることで、非従来型超伝導体の転移温度計算を定量的に行い、超伝導物質の物性解明・機能向上を目指すものである。これまで用いてきた計算方法でニッケル酸化物の転移温度が良く記述できていることを踏まえ、本年度は現実物質への応用の幅を広げることに軸足を置き、更に様々な物質に対しての転移温度の計算などから物質の機能向上の可能性を探った。まずは動的バーテックス近似による計算で、反強磁性状態からドープをすることで超伝導ドームが出現するという全体相図が適切に記述できることを確認し、その上で幅広いパラメータによる包括的な計算を行うことで、反強磁性・超伝導の振る舞いをモデル計算の範囲でまとめた。さらに第一原理計算と組み合わせることで、昨年度から続けているパラジウム酸化物での超伝導の可能性について、より詳細なパラメータ依存性や格子の安定性を調べ、銅酸化物超伝導に匹敵する転移温度を持つ相図の予言を行った。それ以外にも、新しく発見された多層系ニッケル酸化物の転移温度を定量的に計算できることを示し、ブロック層を挿入した系に対する相図計算なども行った。その他には、三角格子上でのネマティック不安定性と非フェルミ液体的振る舞い、超伝導転移温度との相関を調べ、今後さらに幅広い物質に適用できるような基盤を固めた。さらに本手法による超伝導の計算について、これまでの研究をまとめつつ、さらに詳細な考察を加えた総説論文を出版した。

In this study, the main focus is on the development of first-principle calculations, the selection of strong correlation effects, the combination of dynamic approximation, the quantitative calculation of transition temperature of non-linear superconductors, the physical properties of superconductors, and the upward direction of functions. The calculation method of the transition temperature of the acidified substance is described in detail. This year, the amplitude of the substance's use is calculated. The axial position is set. The transition temperature of the substance is calculated. The possibility of the function of the substance is explored. The calculation, antiferromagnetic state, superconductivity state, occurrence, and appropriate description of all phases include the calculation, antiferromagnetic state, superconductivity state, vibration state, and calculation. First principles calculations and combinations are performed on the possibility of superconductivity of copper oxides, on the dependence of lattice stability, on the temperature shift of copper oxides and on the prediction of phase shift. In addition, new developments have been made in the calculation of the temperature shift of the multi-layer system. In addition, the temperature of vibration and transition of non-liquid on the triangular lattice is adjusted, and the temperature of the substrate is adjusted. This paper will be published on the basis of detailed investigation and detailed discussion on the calculation of super-guidance.

项目成果

NIMTE(中国)

尼姆特（中国）

Strongly correlated superconductivity with long-range spatial fluctuations

超导性与长程空间涨落强相关

• DOI: 10.1088/2515-7639/ac7e6d
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Physics: Materials
• 作者: Kitatani Motoharu;Arita Ryotaro;Schaefer Thomas;Held Karsten
• 通讯作者: Held Karsten

ニッケル酸化物の超伝導相図とそれに基づく物質設計

氧化镍超导相图及基于其的材料设计

• 发表时间: 2022
• 作者: Motoharu Kitatani;Liang Si;Oleg Janson;Zhicheng Zhong;Paul Worm;Jan M. Tomczak;Ryotaro Arita;Karsten Held;北谷基治;北谷基治
• 通讯作者: 北谷基治

IFW, Dresden(ドイツ)

IFW，德累斯顿（德国）

CNRS(フランス)

法国国家科学研究中心（CNRS）