空間的制御を用いたトポロジカル端状態・表面状態の混成機構の理論的解明

利用空间控制理论阐明拓扑边缘态和表面态的杂化机制

• 批准号: 18J22113
• 负责人: 横溝 和樹
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22113/
• 关键词: 非エルミート系; 一般化ブリルアンゾーン; 非エルミート表皮効果; トポロジー; ブロッホバンド理論; バルクエッジ対応; トポロジカル相転移; ノーダルライン半金属; 超格子; 量子異常ホール効果; 非エルミート; 複素ブロッホ波数

今年度は、非エルミート系におけるブロッホバンド理論を用いた応用的な研究を行った。まず、1次元非エルミート系における例外点を伴ったトポロジカル半金属相の出現機構を解明した。この半金属相は、トポロジカルに自明な絶縁相と非自明な絶縁相の中間相として出現する。そして、その出現は一般化ブリルアンゾーンに起因する。つまり、系のパラメータ変化に応じて一般化ブリルアンゾーンが縮退点を保持するように変形する。このようなブリルアンゾーンの変形はエルミート系では見られない。したがって、このトポロジカル半金属相は非エルミート系に特有である。次に、ボゾン型Bogoliubov-de Gennes方程式で記述される系を上記のブロッホバンド理論を用いて解析した。その結果、このような系は非エルミート表皮効果を発現することを見出した。非エルミート表皮効果とは、バルクの全ての固有状態が系の境界に局在する現象のことである。さらに一般化ブリルアンゾーンを計算することで、系にエルミート性と非エルミート性がそれぞれ共存していることを明らかにした。本研究により、ボゾン型Bogoliubov-de Gennes方程式で記述される系が本質的に非エルミート系であることが解明された。最後に、エルミート系における高次トポロジーに由来した非エルミート表皮効果の研究を行った。これまでに、2次元系における非エルミート表皮効果は系のエッジに局在することが知られていた。本研究において我々は、系のコーナーに局在する状態の存在を理論的に予言した。そして、この状態はエルミート系における高次トポロジーによるバルク・コーナー対応に起因していることを示した。エルミート系における高次トポロジーは結晶対称性が重要な役割を果たす。したがって、今後、非エルミート系における結晶対称性とそれに由来した高次トポロジーの役割が解明されることが期待される。

Department of our は, non エ ル ミ ー ト に お け る ブ ロ ッ ホ バ ン を ド theory with い た 応 line with な research を っ た. Youdaoplaceholder0, 1-dimensional non-エ エ を, <s:1> ト ト series における exception point を accompanied by ったトポロジカ ったトポロジカ semi-metallic phase <s:1> the appearance mechanism を explains た た. <s:1> semi-metallic phase する, トポロジカ に に self-luminous な isolated phase と non-self-luminous な isolated phase <s:1> intermediate phase と て appear する. The causes of そ て て and そ する generalization ブリ and ア ゾ ゾ and ゾ ゾ に are する. つ ま り, の パ ラ メ ー タ variations change に 応 じ て generalization ブ リ ル ア ン ゾ ー ン が retreat を remain す る よ う に - shaped す る. Youdaoplaceholder5 ようなブリ ようなブリ ア ア ゾ ゾ ゾ ゾ ゾ the variant エ エ ア the で ト series で で see られな られな. The たがって たがって, <s:1> トポロジカ トポロジカ, トポロジカ semi-metallic phase エ non-エ たがって <s:1> <s:1> ト ト ト series に specific である. Type に, ボ ゾ ン Bogoliubov - DE Gennes equation で account さ れ る を fasten down の ブ ロ ッ ホ バ ン を ド theory with い て parsing し た. The results of そ た, <s:1> ような, are <s:1> non-エ, エ, ような, <s:1>, ト, を, を, する, とを, とを and た. Non エ ル ミ ー ト epidermis unseen fruit と は, バ ル ク の full て inherent state が の is の realm に bureau in す る phenomenon の こ と で あ る. さ ら に generalization ブ リ ル ア ン ゾ ー ン を computing す る こ と で, に エ ル ミ ー ト sex と non エ ル ミ ー ト sex が そ れ ぞ れ coexistence し て い る こ と を Ming ら か に し た. This study に よ り, ボ ゾ ン type Bogoliubov - DE Gennes equation で account さ れ る is essentially が に non エ ル ミ ー ト department で あ る こ と が interpret さ れ た. Final に, エ ル ミ ー ト department に お け る higher ト ポ ロ ジ ー に origin し た non エ ル ミ ー ト epidermis unseen fruit の を line っ た. こ れ ま で に, 2 dimensional に お け る non エ ル ミ ー ト epidermis unseen fruit は is の エ ッ ジ に bureau in す る こ と が know ら れ て い た. This study に お い て I 々 は, の コ ー ナ ー に bureau in す る state の exist を に to promise し た. そ し て, こ の state は エ ル ミ ー ト department に お け る higher ト ポ ロ ジ ー に よ る バ ル ク · コ ー ナ ー 応 seaborne に cause し て い る こ と を shown し た. The エ, エ and ト are における higher-order トポロジ and crystals. The symmetry of these crystals is が and they are important な harvest を fruits たす. し た が っ て, in the future, not エ ル ミ ー ト department に お け る crystallization said sex seaborne と そ れ に origin し た higher ト ポ ロ ジ ー cut が の service interpret さ れ る こ と が expect さ れ る.

项目成果

Topological semimetal phase with exceptional points in one-dimensional non-Hermitian systems

• DOI: 10.1103/physrevresearch.2.043045
• 发表时间: 2020-01
• 期刊: arXiv: Mesoscale and Nanoscale Physics
• 作者: Kazuki Yokomizo;S. Murakami

BdGハミルトニアンに対する非エルミートブロッホ理論の構築

BdG 哈密顿量的非厄米布洛赫理论的构建

• 发表时间: 2020
• 作者: Yokomizo Kazuki;Yamada Hiroaki;Murakami Shuichi;横溝和樹;Kazuki Yokomizo;横溝和樹
• 通讯作者: 横溝和樹

Non-Bloch band theory in bosonic Bogoliubov–de Gennes systems

• DOI: 10.1103/physrevb.103.165123
• 发表时间: 2020-12
• 期刊: arXiv: Mesoscale and Nanoscale Physics
• 作者: Kazuki Yokomizo;S. Murakami

非エルミート系におけるブロッホバンド理論

非厄米系统中的布洛赫能带理论

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本物理学会誌
• 作者: 横溝 和樹;村上 修一
• 通讯作者: 村上 修一

非エルミート表皮効果の臨界現象のスケーリング則

非厄米集肤效应临界现象的标度定律

• 发表时间: 2021
• 作者: Yokomizo Kazuki;Yamada Hiroaki;Murakami Shuichi;横溝和樹
• 通讯作者: 横溝和樹