強相関系における非平衡現象の理論 -マンガン酸化物における光誘起相転移

强相关系统中的非平衡现象理论 - 锰氧化物中的光致相变

• 批准号: 08J01465
• 负责人: 辻 直人
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01465/
• 关键词: 光誘起相転移; 強相関電子系; 非平衡; 動的平均場理論; 冷却原子気体; 量子モンテカルロ法; 国際研究者交流; スイス; 金属絶縁体転移

本年度は、昨年度に引き続き、レーザー光などの強度の強いac(交流)外場によって駆動された強相関電子系の非平衡物性を理論的に解析した。以下に具体的に記す。強相関電子系にレーザー光を照射するとその物理的性質が劇的に変化する光誘起相転移と呼ばれる現象が、近年発展した超高速ポンプ・プローブ分光により観測されている。光による制御では系を非平衡状態に駆動するため従来の平衡状態の物理を超えた新たな物性科学を拓くと期待される反面、非平衡状態という性質そのものがその理論的な理解を阻んできた。申請者は昨年度までに開発してきたフロッケ動的平均場理論という理論手法を拡張して、光が照射されているときの電子系の光学伝導度スペクトルを求める方法を確立した。光学伝導度はポンプ・プローブ反射率分光で測定され、系のキャリアの様子を表す非常に重要な物理量である。特に頂点補正と呼ばれる量子多体効果を非平衡状態において初めて整合的に取り込んだ。今まではファリコフ・キンボール模型という特殊なモデルでしか計算できなかったものが、一般のモデルで適用可能になった。これを実際に強相関系の典型的なモデルであるハバード模型に適用し、非平衡に特有なスペクトルの振る舞いを発見した:(i)ポンプ光の周波数に依存して、光誘起絶縁体・金属転移を示すドゥルーデ状のピークが現れたり、バンド内反転分布を示す負のスペクトルが現れたりする。(ii)ポンプ光の周波数が電荷移動エネルギーより低いときに、フロッケバンドからの寄与によりミッドギャップ吸収が起きる。(iii)ポンプ光とプローブ光の周波数が一致するときに共鳴が起き、ファノ型の非対称ピーク構造を示す。共鳴幅はエネルギー散逸の幅で決まる。これらの結果は強相関・非平衡の新たな物性を明らかにするものであり、今後の実験的・理論的研究を促すものと期待される。また申請者は、電子系の非平衡定常状態で厳密に成り立つ非平衡関係式、特に光学和則と原田・佐々関係式を導き、具体的に非平衡厳密可解模型で成り立っていることを確認した。前者はキャリア数とスペクトルの総和の関係づけ、後者はエネルギー散逸と揺動散逸関係の破れを関係づける。非平衡状態では線形応答を超えて一般的に成り立つ非自明な法則がほとんど知られていないために、実験結果を解釈したり理論的な基礎付けをするのが困難であった。今回導かれた関係式はそれらの重要な指標として役立つと考えられる。

今年，在去年之后，我们从理论上分析了由AC（AC）外部场驱动的具有强度强的AC（AC）外部场（例如激光光）驱动的非常相关的电子系统的非平衡性能。以下是专门说明的。一种称为光诱导的相变的现象，通过极高的速度泵探针光谱法观察到激光光被激光照射，该现象已被激光光照射。光控制将系统驱动到非平衡状态，因此有望开放新的物理科学，该科学超出了常规平衡状态的物理学，但是非平衡状态的本质妨碍了对其的理论理解。申请人扩展了他一直在去年发展的自动动态平均场理论的理论方法，以建立一种用光照射时确定电子系统光电导率谱的方法。光导率是通过泵探针反射率光谱测量的，是代表系统载体状态的非常重要的物理量。特别是，量子多体效应（称为顶点校正）在非平衡状态下首次始终捕获。到目前为止，只能使用称为Farikov Kimball模型的特殊模型才能计算出来的内容现已适用于通用模型。它应用于哈伯德模型，这是一个典型的强相关模型，并且发现了非平衡性独特的光谱行为：（i）根据泵光的频率，可能会出现光诱导的绝缘频谱或显示内部反向反转分布的负光谱。 （ii）当泵光的频率低于电荷转移能时，由于羊群带的贡献，会发生中隙吸收。 （iii）当泵的频率和探针光重合时，就会发生共振，表明FANO型不对称峰结构。共振宽度取决于能量耗散的宽度。这些结果揭示了强相关性和非平衡性的新物理特性，并有望鼓励未来的实验和理论研究。申请人还得出了在电子系统的非平衡稳态中严格正确的非平衡关系，尤其是光总和规则和田纳拉达 - 萨萨关系，并确认它们是由严格的非平衡溶液模型专门持有的。前者关联了载体的数量和光谱的总和，而后者则将能量耗散和挥杆耗散关系的破裂关系。在非平衡状态下，对通常超出线性响应的非平凡定律知之甚少，因此难以解释实验结果或基于理论基础。这次得出的关系被认为是这些的重要指标。

项目成果

Dynamical mean-field analysis of the photo-induced insulator-metal transition in correlated electron systems-pump-probe spectroscopy

相关电子系统中光致绝缘体-金属转变的动态平均场分析-泵浦-探针光谱

• 发表时间: 2009
• 作者: 脇田誓子;泉安彦;山本憲幸;松尾剛明;久米利明;澤田秀幸;赤池昭紀;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;Naoto Tsuji
• 通讯作者: Naoto Tsuji

Correlated electron systems periodically driven out of equilibrium : Floquet+DMFT formalism

相关电子系统周期性地失去平衡：Floquet DMFT 形式主义

• 发表时间: 2008
• 期刊: Physical Review B 78
• 作者: 脇田誓子;泉安彦;山本憲幸;松尾剛明;久米利明;澤田秀幸;赤池昭紀;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji
• 通讯作者: Naoto Tsuji

ハバード模型における光強励起非平衡状態の動的平均場解析

哈伯德模型中光激发非平衡态的动态平均场分析

• 发表时间: 2009
• 作者: 脇田誓子;泉安彦;山本憲幸;松尾剛明;久米利明;澤田秀幸;赤池昭紀;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人
• 通讯作者: 辻直人

光誘起絶縁体・金属転移における光学伝導度の動的平均場解析

光致绝缘体-金属转变中光导率的动态平均场分析

• 发表时间: 2008
• 作者: 脇田誓子;泉安彦;山本憲幸;松尾剛明;久米利明;澤田秀幸;赤池昭紀;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;辻直人;Naoto Tsuji;辻直人;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人;Naoto Tsuji;辻直人
• 通讯作者: 辻直人

ac外場中でのフェルミ粒子系の時間発展と多体相互作用の制御

交流外场中费米子系统的时间演化和多体相互作用的控制

• 发表时间: 2010
• 作者: 脇田誓子;泉安彦;山本憲幸;松尾剛明;久米利明;澤田秀幸;赤池昭紀;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;Naoto Tsuji;辻直人
• 通讯作者: 辻直人