運動量空間におけるスピン構造の分類と、そのスピントロニクス応用に関する理論的研究

动量空间自旋结构分类理论研究及其自旋电子学应用

• 批准号: 18J01610
• 负责人: 大熊 信之
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J01610/
• 关键词: トポロジカル物性; 対称性; 非エルミート

近年、量子物性系における散逸の効果をハミルトニアンの非エルミート性として取り入れる非エルミート量子力学が盛んに研究されている。非エルミートハミルトニアンの著しい性質の一つに、ハミルトニアンの固有エネルギーが境界条件に強く依存する、非エルミート表皮効果が上げられる。我々は、数学分野における作用素のスペクトル理論、特に指数定理及び相似変換を援用する事で、非エルミート系における表皮効果のトポロジカルな起源を明らかにした。具体的には、非エルミートハミルトニアンをエルミート系のトポロジカル絶縁体のゼロモードの関係に着目して証明を行った。この考えを発展し、既に知られているトポロジカル絶縁体のヴァリエーションに対応し、対称性に保護された表皮効果や高次元の表皮効果を提唱した。本研究は対称性とトポロジーという研究計画書の主要概念に着目し、一見無関係に思える非エルミート系における現象との関係を明らかにした点で重要な成果である。現代物性物理の主要な3概念に統一的な理解を与えた我々の研究は、既に国内外のグループにおける派生研究を誘起した点においても、意義深いと考えられる。

近年来，已积极研究了量子物理系统中耗散量作为非硬子物特性的非热量量子力学。非铁矿汉密尔顿人的重要特性之一是增强了非铁矿皮肤效应，其中哈密顿量的内在能量在很大程度上取决于边界条件。我们通过将操作员的光谱理论纳入数学领域，尤其是指数定理和相似性变换，从而确定了非热系统中皮肤效应的拓扑起源。具体而言，通过重点关注基于Hermite的拓扑绝缘子的零模式关系来证明非热矿的哈密顿量。这一想法的发展是为了提出对称保护的皮肤效应和高维的皮肤效应，这与已经知道的拓扑绝缘子的变化相对应。这项研究着重于研究计划中对称性和拓扑的主要概念，这是阐明非富米特系统现象之间的关系的重要结果，而非炎症系统中的现象乍一看似乎无关。我们的研究对现代材料物理学的三个主要概念有了统一的理解，也被认为是有意义的，因为它已经引起了国内和国际群体的衍生性研究。

项目成果

Topological classification under nonmagnetic and magnetic point group symmetry: Application of real-space Atiyah-Hirzebruch spectral sequence to higher-order topology

• DOI: 10.1103/physrevb.99.085127
• 发表时间: 2018-10
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: N. Okuma;M. Sato;Ken Shiozaki

Topological Origin of Non-Hermitian Skin Effects

• DOI: 10.1103/physrevlett.124.086801
• 发表时间: 2020-02-25
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Okuma, Nobuyuki;Kawabata, Kohei;Sato, Masatoshi
• 通讯作者: Sato, Masatoshi

無限小摂動に誘起された 非エルミートトポロジカル相転移

无穷小扰动引起的非厄米拓扑相变

• 发表时间: 2019
• 作者: Nogami Marina;Hirano Keiichi;Morimoto Kensuke;Tanioka Masaru;Miyamoto Kazunori;Muranaka Atsuya;Uchiyama Masanobu;大熊信之
• 通讯作者: 大熊信之

Physical interpretation of non-Hermitian topology

非厄米拓扑的物理解释

• 发表时间: 2019
• 作者: Okuma Nobuyuki;Sato Masatoshi;Shiozaki Ken;Nobuyuki Okuma
• 通讯作者: Nobuyuki Okuma

Application of Atiyah-Hirzebruch spectral sequence to real-space topological classification

Atiyah-Hirzebruch谱序列在实空间拓扑分类中的应用

• 发表时间: 2018
• 作者: Nogami Marina;Hirano Keiichi;Morimoto Kensuke;Tanioka Masaru;Miyamoto Kazunori;Muranaka Atsuya;Uchiyama Masanobu;大熊信之;Nobuyuki Okuma
• 通讯作者: Nobuyuki Okuma