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強相関電子系における量子臨界点の新奇な臨界性と波及効果の研究

强相关电子系统中量子临界点的新颖临界性和涟漪效应研究

基本信息

批准号：
07J03063
负责人：
三澤貴宏
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

固体中の電子がバンド幅程度の大きなクーロン斥力で相互作川しあう系は強相関電子系と呼ばれ、近年の固体物理学の中心的な研究対象である。この強相関電子系においては、電子間に働く強い相互作用の結果、様々な秩序が競合しあうことが知られている。そのため、制御パラメターのわずかな変化によって相転移の臨界温度が絶対零度にまで下がり、量子臨界点がしばしば出現する。この量子臨界点近傍では、低温での物理量の温度依存性は通常の金属相を普遍的に記述すると考えられているランダウのフェルミ液体論に従わず、いわゆる非フェルミ液体的挙動が現れる。これは量子臨界点近傍では、通常の金属の性質が劇的に変化していることを示している。そして、この非フェルミ液体的挙動が現れる量子臨界点近傍で異方的超伝導などの強相関電子系特有の新奇な現象が発現している。これは、量子臨界点の性質が強相関電子系特有の新奇な現象と密接に関わっていることを示唆しており、その本質を明らかにする研究が注目を集めている。量子臨界点近傍での非フェルミ液体的挙動を説明する従来の理論としては「スピン揺らぎ理論」があるが、近年の実験で、この従来の理論では説明できない非従来型の量子臨界性が数多くの物質で発見されている。その最も典型的な物質がYbRh2Si2である。この物質では反強磁性の量子臨界点近傍で一様帯磁率が発散的に増大するといった、不可解な振舞いが観測されている。この実験事実は、量子臨界現象の統一的な理解には従来の枠組みを超えた新しい視点が必要であることを示している。今回の申請研究であげた主な成果としては、上記の物質で観測されている非従来型の量子臨界性が一次相転移の近接効果で説明できることを示したことである。従来の量子臨界点は絶対零度で連続相転移が起きる点であるが、この連続相転移が一次相転移に切り替わるところで「量子三重臨界点」という非従来型の量子臨界点が現れる。この量子三重臨界点の性質を従来のスピン揺らぎ理論を拡張することで明らかにした。そして、この量子三重臨界性が、YbRh2Si2の反強磁性量子臨界点近傍で観測されている非従来型の量子臨界性をよく説明することを示した。今回の申請研究で明らかにした、この非従来型の量子臨界点の臨界性は量子臨界現象の研究に新しい視点を加えるだけでなく、強相関電子系の未解明の問題である、高温超伝導などの特異な現象を解明する上で重要な役割を果たすことが期待される。

The interaction of electrons in solids is strongly correlated with the electron system, which is the central research object of solid state physics in recent years. The result of strong interaction between electrons in strongly correlated electron systems is that the order of electrons in strongly correlated electron systems coincides with each other. The critical temperature of phase shift is zero, and the quantum critical point is zero. The temperature dependence of physical quantities near the quantum critical point and at low temperatures is generally described in the case of ordinary metallic phases. The quantum critical point is near, and the properties of ordinary metals change dramatically. A novel phenomenon peculiar to strongly correlated electron systems has been discovered near quantum critical points due to the presence of non-uniform liquid motion. The properties of quantum critical points are unique to strongly correlated electron systems. The quantum criticality near the quantum critical point is explained by the recent theory of quantum criticality and the discovery of a large number of substances. YbRh2Si2 is the most typical substance. This material is antiferromagnetic and near the quantum critical point, there is an increase in the magnetic susceptibility of the dispersion, which is measured in the infinitesimal vibration. A unified understanding of quantum critical phenomena is necessary for the realization of new ideas. The results of this study are described in detail below. The quantum critical point of the quantum triple critical point is not the quantum critical point of the quantum triple critical point. The properties of quantum triple critical point are discussed in detail. The quantum triple criticality of YbRh2Si2 was measured near the antiferromagnetic quantum critical point and the quantum criticality of YbRh2Si2 was explained. This paper presents the application of research on quantum critical point criticality and quantum critical phenomena. It is expected that new viewpoints will be added to the study on unsolved problems of strongly correlated electron systems. It is expected that important results will be obtained.