流体力学的手法を用いた強相関系特有の非線形-非平衡現象の解明

使用流体动力学方法阐明强相关系统特有的非线性和非平衡现象

• 批准号: 20J22612
• 负责人: 兎子尾 理貴
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J22612/
• 关键词: 電子流体力学; 非線形ホール効果; プラズモニクス; テラヘルツ波検出器; 空間反転対称性の破れ; プラズモン共鳴; ベリー曲率; リザバー計算機; 流体力学; 異常輸送現象; 非相反性; プラズモン; 異常Hall系; 強相関電子系; 結晶対称性; 異常ホール系

本年度の研究では、これまでに定式化した電子流体力学のフレームワークを活用することによって、量子幾何学的な輸送応答と表面プラズモンとの相関効果について詳しい解析を行った。より具体的には、プラズモン共鳴と周期プラズモニック構造に伴う近接場効果によって、量子非線形ホール効果が非常に広い周波数領域に渡って劇的に増強されることを理論的に明らかにした。この量子非線形ホール効果と呼ばれる現象は近年、次世代テラヘルツ波検出器やエネルギーハーベスティングなどへの産業応用が期待されており、本成果はこれらのアプリケーション開発に向けた重要な一歩となりうる。さらに、我々はより一般的な状況下において、Berry曲率双極子由来の光電流と光吸収エネルギーとの間に、ある種の普遍的な関係式が成り立つことを明らかにした。これにより、どのようなデバイス構造において非線形ホール電流が増強されるかが明らかになり、量子非線形ホール効果に基づく光電デバイスに対する明確な設計指針を与えることが可能となった。以上の成果は国際論文誌Physical Review B (Letter) にて出版済みである。今後は量子非線形ホール効果を応用した次世代テラヘルツ波検出器の開発に向けて、より現実的なプラズモニックアンテナ構造の理論提案に取り組んでいきたい。また、昨年度から取り組んでいる「リザバー計算機」に関する研究では、新たにフィードバック型リカレントニューラルネットワークを用いた時系列予測に関する追加計算を行った。これらの成果は国際論文誌Physical Review E にて出版済みである。

今年的研究已经详细介绍了量子几何转运响应与表面等离子之间的相关效应，该研究通过利用先前配制的电子杂草动力学框架。更具体地说，从理论上讲，与等离子共振和周期性等离子结构相关的近场效应在非常宽的频率范围内显着增强了量子非线性霍尔的效应。近年来，这种称为量子非线性霍尔效应的现象被预期用于下一代Terahertz波检测器和能量收集，这可能是朝着开发这些应用的重要一步。此外，我们已经透露，在更一般的情况下，一种普遍的关系在光电流和光吸收浆果曲率偶极子之间存在。这清楚地表明，哪些设备结构可以增强非线性霍尔电流，从而根据量子非线性霍尔效应为光电设备提供清晰的设计指南。以上结果已经发表在《国际杂志》物理评论B（字母）中。将来，我们想提出一种更现实的等离子天线结构理论，以准备发展下一代Terahertz波检测器，这些探测器采用量子非线性霍尔效应。此外，在对自去年以来进行的“研究器计算机”的研究中，进行了使用新的反馈型复发性神经网络的时间序列预测的其他计算。这些结果已发表在《国际杂志物理评论》中。

项目成果

リザバー計算機における普遍性と高次統計量

储层计算器中的普适性和高阶统计

• 发表时间: 2021
• 作者: Namba Takashi;Ichii Osamu;Okamura Tadashi;Nakano Kenta;Nakamura Teppei;Otani Yuki;Kon Yasuhiro;兎子尾 理貴
• 通讯作者: 兎子尾 理貴

Hydrodynamic Anomalous Transport in Interacting Noncentrosymmetric Metals

相互作用的非中心对称金属中的流体动力学反常输运

• 发表时间: 2022
• 作者: Aburaya Shunsuke;Yamauchi Yuji;Hashimoto Takashi;Minakuchi Hiroyoshi;Aoki Wataru;Ueda Mitsuyoshi;Riki Toshio
• 通讯作者: Riki Toshio

Plasmonic quantum nonlinear Hall effect in noncentrosymmetric two-dimensional materials

• DOI: 10.1103/physrevb.106.l201301
• 发表时间: 2022-11-04
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Toshio，Riki;Kawakami，Norio
• 通讯作者: Kawakami，Norio

空間反転対称性が破れた高伝導金属における非局所的異常輸送現象

空间反演对称性破缺的高导电金属中的非局域异常输运现象

• 发表时间: 2020
• 作者: 北尾晃一;庄司日和;宮沢孝幸;中川草;兎子尾 理貴
• 通讯作者: 兎子尾 理貴

Anomalous Hydrodynamic Flow in Interacting Noncentrosymmetric Metals

相互作用的非中心对称金属中的反常流体动力流动

• 发表时间: 2021
• 作者: Riki Toshio;Kazuaki Takasan;Norio Kawakami
• 通讯作者: Norio Kawakami