強相関電子テクスチャによる幾何学的な量子位相の生成と制御の理論

使用强相关电子纹理的几何量子相位生成和控制理论

• 批准号: 17J09196
• 负责人: 杉田 悠介
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J09196/
• 关键词: 層状遷移金属化合物; ディラック電子系; トポロジカル絶縁体; 量子スピン液体; キタエフ模型; スピン軌道相互作用; 電子相関効果; 第一原理計算; トポロジカル物性

本年度は、トポロジカルなバンド構造に関する昨年度からの発展的研究課題だけでなく、強相関電子系に特有な量子スピン液体についての研究課題にも取り組んだ。まず、昨年度見出した、遷移金属トリカルコゲナイド系のバンド構造に複数の交差点（ディラック点）が現れる機構を他の層状遷移金属化合物にも適用できる形に一般化し、第一原理計算による検証を行った。その結果、ハニカム層状構造を有する遷移金属化合物では多様な形状のバンド交差がe_g軌道系に発現し、それらは圧力印加や元素置換によって柔軟に制御できることを明らかにした。また、こうしたバンド構造は、スピン軌道相互作用のもとで様々なトポロジカルな性質を示すことも明らかにした。この研究成果は、ハニカム層状遷移金属化合物におけるe_g軌道系が、種々のトポロジカル相とその間の相転移を実験的に調べるための新たな舞台となりうることを示すものである。さらに、新しい研究課題として、キタエフ模型とよばれるトポロジカルな量子スピン液体相を示す特異なスピン模型を実現するための物質設計に取り組んだ。その結果、極性のあるハニカム層状構造をなす遷移金属化合物において、電子の配位子を介した間接遷移に大きな非対称性が生じる場合には、反強磁性のキタエフ型相互作用が支配的に働くことを明らかにした。また、第一原理計算によって、大きなキタエフ型相互作用を示しうる候補物質の提案も行った。この研究成果は、キタエフ模型を軸としたトポロジカル磁性の実験的研究を刺激しうる重要な成果である。

This year, we have selected a number of research topics related to the structure of the Trotopoulos and the research topics related to the unique quantum computer liquids in strongly correlated electron systems that were developed last year. In the past year, it has been found that the migration of metal compounds has a complex intersection point in the structure of the system, and the mechanism of other layered migration of metal compounds has been generalized in the form of first-principle calculations. As a result, the layered structure of the transition metal compounds has a variety of shapes and intersections, e_g orbital systems, pressure and element displacement, and soft and resistant properties. The structure and properties of the orbital interaction are shown in the figure. The results of this research are as follows: (1) the phase shift of the layered metal compounds is different from that of the solid phase compounds;(2) the phase shift of the solid phase compounds is different from that of the solid phase compounds. A new research topic is the selection of materials for the design of quantum models and liquid phase models. As a result, the polarity of the transition metal compound, the electron ligand, the asymmetric transition metal compound, the antiferromagnetic transition metal compound. First principles calculations show that candidate substances can be used in large and small interactions. The results of this research are important to stimulate the study of magnetic properties.

项目成果

遷移金属トリカルコゲナイドの結晶構造と軌道自由度に由来した特異な多重ディラック分散

源自过渡金属三硫属化物的晶体结构和轨道自由度的独特多重狄拉克色散

• 发表时间: 2017
• 作者: Sugita Yusuke;Miyake Takashi;Motome Yukitoshi;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田 悠介;Sugita Yusuke;Sugita Yusuke;Sugita Yusuke;杉田 悠介
• 通讯作者: 杉田 悠介

ハニカム構造を有する層状遷移金属化合物における特異な２次元バンド分散の物質設計

蜂窝结构层状过渡金属化合物中独特的二维能带色散的材料设计

• 发表时间: 2018
• 作者: Sugita Yusuke;Miyake Takashi;Motome Yukitoshi;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田 悠介
• 通讯作者: 杉田 悠介

Band Engineering of Honeycomb Transition Metal Compounds: Multiple Dirac Cones, Quadratic Band Touching, and Nodal Lines

蜂窝状过渡金属化合物的能带工程：多重狄拉克锥、二次能带接触和节点线

• 发表时间: 2017
• 作者: Sugita Yusuke;Miyake Takashi;Motome Yukitoshi;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田 悠介;Sugita Yusuke;Sugita Yusuke;Sugita Yusuke;杉田 悠介;Sugita Yusuke;Sugita Yusuke;杉田 悠介;Sugita Yusuke
• 通讯作者: Sugita Yusuke

Multiple Dirac cones and spontaneous quantum anomalous Hall state in monolayer transition metal trichalcogenides

单层过渡金属三硫属化物中的多重狄拉克锥和自发量子反常霍尔态

• 发表时间: 2018
• 作者: Sugita Yusuke;Miyake Takashi;Motome Yukitoshi;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田 悠介;Sugita Yusuke
• 通讯作者: Sugita Yusuke

Topological magnetism by correlated Dirac electrons in two-dimensional transition metal trichalcogenides

二维过渡金属三硫属化物中相关狄拉克电子的拓扑磁性

• 发表时间: 2017
• 作者: Sugita Yusuke;Miyake Takashi;Motome Yukitoshi;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田悠介;杉田 悠介;Sugita Yusuke;Sugita Yusuke;Sugita Yusuke;杉田 悠介;Sugita Yusuke
• 通讯作者: Sugita Yusuke