スピン軌道相互作用と電子間相互作用がもたらす新奇量子現象の理論的研究

自旋轨道相互作用和电子-电子相互作用引起的新量子现象的理论研究

• 批准号: 14J07848
• 负责人: 関根 聡彦
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J07848/
• 关键词: スピン軌道相互作用; 電子相関; トポロジカル相; 反強磁性絶縁相

前年度の研究により、スピン軌道相互作用および電子相関の強い3次元電子系における反強磁性絶縁相が、格子量子色力学における青木相と対応する場合があることが分かった。さらに、そのような反強磁性絶縁相がシータ項と呼ばれるトポロジカル項の存在によって特徴づけられることも明らかにした。これらを元に、そのような反強磁性絶縁相における新奇な物性を探索することを本年度の目標とした。シータ項をベクトルポテンシャルで変分することによって、電流密度が得られることが知られている。このような電流はWeyl反金属などにおいて盛んに研究されており、磁場によって生成される項はカイラル磁気効果、電流によって生成される項は異常Hall効果として知られている。これらの効果を通常、金属において発現することが知られており、絶縁体における発現例は3次元トポロジカル絶縁体表面における異常Hall効果など、非常に例が少ない。カイラル磁気効果はシータ項の係数θの時間微分（すなわちNeelベクトルの時間依存性）を、異常Hall効果をθの空間微分（すなわちNeelベクトルの空間依存性）を係数として持つことから、本研究では具体例として、反強磁性共鳴状態と反強磁性ドメインウォールをそれぞれの具体例として電流密度の計算を行った。その結果、反強磁性絶縁相におけるカイラル磁気効果・異常Hall効果はともに観測可能な値を持つことが分かった。また、それぞれの実験的なセットアップ例も提案した。さらに、これらの効果を観測することは凝縮系において動的なアクシオン場を検出することと同等であることから、本研究では凝縮系における動的なアクシオン場の新たな検出方法を提案したことにもなる。

In the past year, we have studied the interaction between electrons and orbitals, and the strong three-dimensional electron system, such as antiferromagnetic phase, lattice quantum chromodynamics phase, and so on. The existence of antiferromagnetic phase and antiferromagnetic phase is characterized by the existence of antiferromagnetic phase and antiferromagnetic phase. This year's goal is to improve the antiferromagnetic properties. The current density of the electric field is determined by the current density. The term "magnetic field effect" and "current generation effect" are used to describe the effect of anti-metal and anti-metal reactions. The results of this study are: normal, metallic, abnormal Hall effects, abnormal Hall effects. The time derivative of the coefficient θ of the magnetic resonance term (time dependence), the spatial derivative of the anomalous Hall term (spatial dependence), and the coefficient θ of the antiferromagnetic resonance term (antiferromagnetic resonance state) are examples of this study. The result is that antiferromagnetic phase is not stable, and the magnetic effect is abnormal. The proposal was made by the Minister of Foreign Affairs of the Republic of China. This study proposes a new method for detecting the dynamic state of the condensed system.

项目成果

Magnetoelectric response of the antiferromagnetic insulator phase in a three-dimensional correlated system with spin-orbit coupling

• DOI: 10.1088/1742-6596/592/1/012128
• 发表时间: 2015-03
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: A. Sekine;K. Nomura

Stability of multinode Dirac semimetals against strong long-range correlations

• DOI: 10.1103/physrevb.90.075137
• 发表时间: 2014-05
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: A. Sekine;K. Nomura

電子相関を有するスピン軌道結合系におけるアクシオン反強磁性絶縁相

具有电子关联的自旋轨道耦合系统中的轴子反铁磁绝缘相

• 发表时间: 2014
• 作者: Akihiko Sekine;Takashi Z. Nakano;Yasufumi Araki;and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine;関根聡彦，野村健太郎;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine;Akihiko Sekine;関根聡彦，野村健太郎;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;関根聡彦，野村健太郎
• 通讯作者: 関根聡彦，野村健太郎

Dynamical Cross-Correlated Response of Axionic Antiferromagnetic Insulators

轴离子反铁磁绝缘体的动态互相关响应

• 发表时间: 2015
• 作者: Akihiko Sekine;Takashi Z. Nakano;Yasufumi Araki;and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine;関根聡彦，野村健太郎;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine
• 通讯作者: Akihiko Sekine

Topological Magnetoelectric Response of Antiferromagnetic Insulators with Spin-Orbit Coupling

自旋轨道耦合反铁磁绝缘体的拓扑磁电响应

• 发表时间: 2015
• 作者: Akihiko Sekine;Takashi Z. Nakano;Yasufumi Araki;and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine;関根聡彦，野村健太郎;Akihiko Sekine and Kentaro Nomura;Akihiko Sekine;Akihiko Sekine
• 通讯作者: Akihiko Sekine