強相関電子系における磁性と強誘電性の結合に関する理論的研究

微視的な観点から磁性と強誘電性の間の結合に関する研究を行った。具体的には、以前行ったスピン・軌道相互作用が強い極限でのd-軌道、p-軌道からなるクラスターモデルでの電気分極の摂動的な計算を見直し、解析的および、スピン・軌道相互作用が弱い領域での数値的な検討を行った。その結果、以前の研究において示されたらせん磁性と強誘電性の間の関係が定性的には正しいことを確認した。また輸送特性に関しては、近年盛んに実験的研究の行われている金属らせん磁性体MnSiや(Fe,Co)Siなどを念頭に、電流下での磁化のダイナミクスを調べた。具体的には、散逸の効果を取り入れた古典的なスピンの運動方程式を解析的・および数値的に調べ、電流と平行方向に磁化が誘起されることやその大きさと電流、スピン・軌道相互作用との関係などを詳しく調べた。これらの理論的予想は、ローレンツ顕微鏡を用いた実空間観測と実際に比較することが可能であり、今後の発展が期待される。本年度はその他に、強相関電子系における量子スピンホール(QSH)効果に関する研究を行った。従来のQSH効果は、スピン・軌道相互作用の強い半導体における実現を念頭に研究が行われてきたが、我々は電子相関とスピン・軌道相互作用が同じオーダーである5d遷移金属酸化物系における実現を念頭に研究を行った。その結果、Na2IrO3においてQSH相が実現する可能性を指摘した。また昨年度に引き続き低次元電子系・スピン系におけるEntanglement entropy(EE)およびBerry位相に関する理論的研究を行いEEと端状態の間の関係、Lieb-Schultz-Mattis定理とBerrv位相の間の関係などを明らかにした。

微視的な観点から磁性と強誘電性の間の結合に関する研究を行った。具体的には、以前行ったスピン・軌道相互作用が強い極限でのd-軌道、p-軌道からなるクラスターモデルでの電気分極の摂動的な計算を見直し、解析的および、スピン・軌道相互作用が弱い領域での数値的な検討を行った。その結果、以前の研究において示されたらせん磁性と強誘電性の間の関係が定性的には正しいことを確認した。また輸送特性に関しては、近年盛んに実験的研究の行われている金属らせん磁性体MnSiや(Fe,Co)Siなどを念頭に、電流下での磁化のダイナミクスを調べた。具体的には、散逸の効果を取り入れた古典的なスピンの運動方程式を解析的・および数値的に調べ、電流と平行方向に磁化が誘起されることやその大きさと電流、スピン・軌道相互作用との関係などを詳しく調べた。これらの理論的予想は、ローレンツ顕微鏡を用いた実空間観測と実際に比較することが可能であり、今後の発展が期待される。本年度はその他に、強相関電子系における量子スピンホール(QSH)効果に関する研究を行った。従来のQSH効果は、スピン・軌道相互作用の強い半導体における実現を念頭に研究が行われてきたが、我々は電子相関とスピン・軌道相互作用が同じオーダーである5d遷移金属酸化物系における実現を念頭に研究を行った。その結果、Na2IrO3においてQSH相が実現する可能性を指摘した。また昨年度に引き続き低次元電子系・スピン系におけるEntanglement entropy(EE)およびBerry位相に関する理論的研究を行いEEと端状態の間の関係、Lieb-Schultz-Mattis定理とBerrv位相の間の関係などを明らかにした。