軌道縮退系特有のフラストレーション効果と量子現象の理論

軌道の持つ特殊な対称性とフラストレーションの効果は統計力学的な問題として興味深いと共に,電荷やスピンなどの他の自由度と結合することで新奇な物性現象を引き起こすことが期待される。我々は強相関系を記述する代表的な模型であるHubbard模型において,軌道自由度を有する場合に対し,強相関極限から摂動展開を行い,4次摂動までの有効ハミルトニアンを導出した。特に軌道自由度の量子性に着目し,解析を行うことで,4次摂動を行うことではじめて現れた磁気八極子間相互作用と通常の四極子間相互作用の競合によって軌道モーメントを抑制されるという新たな描像を提唱した。また,軌道フラストレーションと幾何学的フラストレーションが協力的に働いたときの静的及び動的軌道状態を議論するため,幾何学的フラストレート格子であるチェッカーボード格子上の軌道模型を導入し解析を行っている。平均場近似や古典モンテカルロ法を用いることで,上記の2つのフラストレーションの競合の効果により,3重臨界現象や,軌道秩序のリエントラント的振る舞いが発現することを見出した。この結果は,Journal of Physicsに投稿中である。また,量子モンテカルロ法の計算も含めた結果も来年度に投稿予定である。

軌道の持つ特殊な対称性とフラストレーションの効果は統計力学的な問題として興味深いと共に,電荷やスピンなどの他の自由度と結合することで新奇な物性現象を引き起こすことが期待される。我々は強相関系を記述する代表的な模型であるHubbard模型において,軌道自由度を有する場合に対し,強相関極限から摂動展開を行い,4次摂動までの有効ハミルトニアンを導出した。特に軌道自由度の量子性に着目し,解析を行うことで,4次摂動を行うことではじめて現れた磁気八極子間相互作用と通常の四極子間相互作用の競合によって軌道モーメントを抑制されるという新たな描像を提唱した。また,軌道フラストレーションと幾何学的フラストレーションが協力的に働いたときの静的及び動的軌道状態を議論するため,幾何学的フラストレート格子であるチェッカーボード格子上の軌道模型を導入し解析を行っている。平均場近似や古典モンテカルロ法を用いることで,上記の2つのフラストレーションの競合の効果により,3重臨界現象や,軌道秩序のリエントラント的振る舞いが発現することを見出した。この結果は,Journal of Physicsに投稿中である。また,量子モンテカルロ法の計算も含めた結果も来年度に投稿予定である。