遷移元素酸化物の電子状態と超伝導のモデル

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(1)酸化物の電子構造と多体効果 強いスピン相関をもつ空孔を2個保持するNi原子の特徴を備えた酸化物のモデルを設定し、多体系の基底状態を有限系について厳密に計算した。Ni-酸素の電荷移動エネルギ-を小さくすると、絶縁体状態とNi原子に平均1個の空孔しかない金属状態の間に中間的な状態が存在する可能性を発見した。この中間状態では異なるNi原子間のスピン相関は著しく減少しているが、Ni原子にはなお強いスピンをもつ複数の空孔が存在する。この状態も恐らく金属的である。(2)超伝導状態を作るextra hole系のモデル 多くの高温超伝導銅酸化物で存在する、酸素原子にピラミッド状に取り囲まれたCu原子からなるCu-O面での頂点のOの役割を解明するために、4個のCu原子を含む有限系について基底状態を計算した。その結果頂点のOにもextra holeかかなりの振幅で存在するが、Cuのスピンとのスピン相関は小さいこと、extra holeはすべての軌道に広がって存在すること等を結論した。(3)Hubbardモデルの電荷感受率 高温超伝導研究の基礎である表記モデルの電荷感受率は、1次元系では電子数がhalf-filledの近傍で増大することが知られているが、2次元系も同様であることを発見した。(4)量子スピン系I 正方格子上のスピン1/2反強磁性XXZモデルを数値的対角化およびモンテカルロ法で調べ、基底状態の性質として異方性パラメ-タの全領域での長距離秩序の存在、等方点を境として異方性によって秩序の対称性が不連続に変化することを示唆する結果を得た。(5)量子スピン系II 量子効果とフラストレ-ションの競合という観点から第二近接相互作用をもつ1次元スピン系について、強磁性スピン流体相の厳密な導出、最近接相互作用が反強磁性的でイジング性の強い場合にソリトンと三重項タイマ-励起が伝播モ-ドとなり動的スピン相関関数のセントラルピ-クの形状を支配すること等を結論した。