Strongly correlated electron physics emerging from doublon degrees of freedom in fullerides

从富勒烯双倍子自由度中出现的强相关电子物理

基本信息

批准号：
21K03459
负责人：
星野晋太郎
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アルカリ金属をドープしたフラーレン結晶は軌道自由度を持つ強相関電子系の典型例であり、分子軌道と分子振動の結合によって多彩な現象を生み出している。本研究はフラーレン系のような分子性導体において、分子軌道自由度を持つ強相関電子系の特徴的物性を明らかにすることを目的とする。フラーレン化合物群では化学置換によって遍歴状態である金属だけでなく局在状態であるモット絶縁体も実現する。この領域においてこれまでに構築した理論をさらに拡張し、任意のモット絶縁体に対する理論手法を構築した。そのデモンストレーションとして、パイロクロア酸化物という複雑な構造をもつ物質に対して適用した。最も基本的な解析手法である平均場近似に加え、空間相関も取り入れることのできる古典モンテカルロ法の定式化および数値計算実装も行った。これにより、局在電子系において通常考えられるスピン・軌道・多極子に加え、多体電子系特有のダブロン自由度などの記述が、任意のモット絶縁体に対して可能になった。さらに、非平衡状態に対応できるよう実時間の運動方程式の定式化も行った。これまでに弱相関アプローチとしてエリアシュベルク理論をフラーレン系に適用したが、その解析をさらに進め、ボゾンの自由度を陽に取り入れた場合の超伝導体中の動力学を実周波数グリーン関数に基づいて調べた。また、分子レベルの電子と分子振動の結合が生み出す揺らぎ調べることによって、分子性固体における超伝導や軌道秩序の可能性を推測する手段について理論的に検討した。

掺杂碱金属的富勒烯晶体是具有轨道自由度的强相关电子系统的典型例子，分子轨道和分子振动的结合产生了多种现象。这项研究的目的是阐明富勒烯等分子导体中具有分子轨道自由度的强相关电子系统的特征物理性质。在富勒烯化合物组中，不仅可以通过化学取代实现流动状态的金属，而且还可以实现局域状态的莫特绝缘体。我们进一步扩展了该领域迄今为止发展的理论，并开发了一种适用于任意莫特绝缘体的理论方法。作为演示，我们将其应用于一种名为烧绿石氧化物的复杂结构材料。除了最基本的分析方法平均场近似之外，我们还制定并数值实现了经典的蒙特卡罗方法，该方法可以包含空间相关性。因此，除了局域电子系统中通常考虑的自旋、轨道和多极之外，现在可以描述任何莫特绝缘体的多体电子系统所特有的双布隆自由度。此外，我们制定了实时运动方程以适应非平衡条件。到目前为止，我们已经将 Eliashberg 理论作为弱相关方法应用于富勒烯系统，但我们进一步进行了分析，并计算了当基于真实频率格林函数明确结合玻色子自由度时超导体中的动力学。我查了一下。我们还通过研究分子水平上电子和分子振动之间的耦合产生的波动，从理论上研究了推断分子固体中超导性和轨道有序可能性的方法。