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。

This year, the theoretical analysis of the non-equilibrium properties of the strong correlation electron system in the external field was carried out. The following are specific notes. The physical properties of the strongly correlated electron system under light irradiation have changed dramatically, and the phenomenon of light-induced phase shift has been developed in recent years. Light is controlled by non-equilibrium state, and the physical state of equilibrium is controlled by non-equilibrium state, and the physical state of equilibrium is controlled by non-equilibrium state. The applicant has developed a method for calculating the optical conductivity of the electron system by means of the mean field theory and the theoretical method of light irradiation. Optical conductivity is a very important physical quantity in the measurement of optical reflectivity. Special vertex correction and quantum many-body effect are not in equilibrium. This is the case with special models and general models. The typical model of strong phase relationship is applicable to non-equilibrium vibration.(i) The dependence of cycle number of light on photoinduced insulator and metal migration is shown in the following aspects: (ii)The number of cycles of light and the charge transfer are different. (iii)The frequency of light is equal to that of resonance, and the frequency of light is equal to that of resonance The amplitude of the total amplitude is determined by the amplitude of the dispersion. The results of this study are strongly correlated with the new physical properties and the expectations of future theoretical studies. The non-equilibrium steady state of the electron system is closely related to the non-equilibrium relationship, the special optical sum is related to the Harada relationship, and the specific non-equilibrium dense solvable model is confirmed. The former is the relationship between the number of particles and the number of particles, while the latter is the relationship between the number of particles and the number of particles. Non-equilibrium state, linear response, general formation, non-self-evident law, knowledge, results, solutions, theoretical basis, difficulties, etc. The relationship between the two is important.

项目成果

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

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

Photoinduced insulator-metal transition and nonlinear optical response of correlated electrons – a DMFT analysis

光致绝缘体-金属转变和相关电子的非线性光学响应 - DMFT 分析

• DOI: 10.1088/1742-6596/148/1/012058
• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: N. Tsuji;Takashi Oka;Hideo Aoki
• 通讯作者: Hideo Aoki

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