多軌道モット絶縁体におけるスピンと軌道自由度から生じる多体効果の解析

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本年度は研究開始時の計画を組み替え、フラーレン化合物の局在有効モデルに対する平均場解析と、任意のモット絶縁体に対する局在有効モデルによる解析枠組みの構築を並行して行った。前者については、フラーレン化合物における反強磁性的フント結合の値を系統的に変化させて局在有効モデルを構築した。そして構築したモデルを平均場近似の下で解析したところ、低温で生じる磁気・軌道秩序状態は、A15構造とfcc構造のモデルともにフント結合に対して頑強であることがわかった。またA15構造のモデルでは、(1,1,1)方向に異方性をもつ軌道秩序が準安定状態として生じることを明らかにした。後者については、一般の多軌道モット絶縁体に適用可能な局在有効モデルを構築し、構築された有効モデルに対する平均場ソルバーと古典ソルバーを実装した。特に古典ソルバーについては、SU(N)コヒーレント状態を活用することで古典モンテカルロ法による解析を可能にした。そしてデモンストレーションとして5dパイロクロア酸化物のt2g電子に適用した。平均場解析の結果、低温で磁気秩序が発現し、その磁気構造がパイロクロア酸化物において典型的なものであることがわかった。古典解析の結果、その磁気秩序が空間ゆらぎの効果によって抑制されることがわかった。このような複雑な物質において合理的な解析結果が得られたことから、本枠組みは任意の多軌道系に対して即座に適用可能であると考えられる。