強相関物質におけるボソン自由度の形成とその量子凝縮に関する計算物理学的新展開

计算物理学关于强相关材料中玻色子自由度的形成及其量子凝聚的新进展

• 批准号: 19J10805
• 负责人: 山口 伴紀
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10805/
• 关键词: 第一原理計算; 密度行列くりこみ群; 有限温度; 有限温度系; フラストレート系; 動的平均場理論

本研究は、強相関電子系における特異な揺らぎを起源とした相転移現象の解明とそのための数値計算手法の開発である。本年度は、第一原理計算法、動的平均場法、密度行列くりこみ群法を用いて、特に以下の3課題に取り組んだ。1. 1次元擬カゴメ鎖における有効スピン１鎖の出現と分極の分数量子化: フラストレートした低次元量子系では、基底状態近傍でマクロな数の状態が縮退しており、その縮退を解くために秩序化するというorder-by-disorder機構が古くから知られ、現在も精力的な研究がなされている。本研究では1 次元擬カゴメ鎖の研究を行った。この模型は、現実に存在する物質、Ba3Cu3In4O12とBa3Cu3Sc4O12で実現していると考えられている。これらの物質は特徴的な温度-磁場相図を持ち、低温では磁場の印加によって反強磁性-スピンフロップI-スピンフロップII-強磁性という相転移を示す。この模型に関しては特定の点近傍での理論的な研究はあるが、全体像は明らかになっていなかった。物理量の解析から、この模型には3種類の磁性相と2種類の非磁性相が存在することを明らかにした。これらの性質は有効的なスピン1鎖とその分数量化によって説明できる。2. 層状LiVS2において電子線照射下で現れる無秩序ジグザグ鎖分子のスローダイナミクス: 本研究では、層状化合物LiVS2に対し理論計算を行い、中間温度領域で出現する特異な長距離揺らぎを持つ相の研究を行った。この相はソフトマターの一種である柔粘性結晶に分類される特徴を示し、本研究は『無機柔粘性結晶』という新たな機能性材料開発の方向性を示すものである。3. MoO2のLiインターカレートによる絶縁化の理論的研究: 本研究では、LiMoO2に対し第一原理計算と動的平均場法を組み合わせた計算を行い、MoO2へのLiドープにより生じる絶縁化の機構を明らかにした。

本研究旨在阐明强相关电子系统中特殊涨落引起的相变现象，并为此开发数值计算方法。今年，我们利用第一性原理计算方法、动态平均场方法和密度矩阵重整化群方法特别解决了以下三个问题。 1. 一维准戈薇链中一条有效自旋链的出现和极化的分数量子化：在受挫低维量子系统中，宏观状态数在基态附近简并，为了解决这个问题简并性，无序有序机制早已为人所知，并且仍在积极研究中。在这项研究中，我们研究了一维伪 Kagome 链。该模型被认为是使用实际存在的材料 Ba3Cu3In4O12 和 Ba3Cu3Sc4O12 来实现的。这些材料具有特征温度-磁相图，并且在低温下，它们在施加磁场时表现出反铁磁性-自旋翻转I-自旋翻转II-铁磁性的相变。对该模型在具体点附近已有理论研究，但总体情况尚未明确。物理量分析表明该模型具有三种磁性相和两种非磁性相。这些特性可以通过有效的 spin-1 链及其部分定量来解释。 2.层状LiVS2在电子束照射下出现的无序Z字形链分子的缓慢动力学：在本研究中，我们对层状化合物LiVS2进行了理论计算，并研究了在中间温度区域出现的具有特殊长程波动的相。去了。该相具有塑性晶体的特征，塑性晶体是一种软物质，这项研究表明了一种称为“无机塑性晶体”的新型功能材料的开发方向。 3. MoO2 中 Li 嵌入引起绝缘的理论研究：本研究结合第一性原理计算和动态平均场方法对 LiMoO2 进行计算，研究了 MoO2 中 Li 掺杂引起绝缘的机理。

项目成果

Tricriticality in the dimerized spin-1 XXZ chain

二聚 spin-1 XXZ 链中的三临界性

• 发表时间: 2019
• 作者: T. Yamaguchi; S. Ejima; F. H. L. Essler; F. Lange; H. Fehske; Y. Ohta
• 通讯作者: Y. Ohta

IFW Dresden/TU Dresden/University of Greifswald(ドイツ)

德累斯顿 IFW/德累斯顿工业大学/格赖夫斯瓦尔德大学（德国）

Variety of order-by-disorder phases in the asymmetric J1-J2 zigzag ladder: From the delta chain to the J1-J2 chain

非对称 J1-J2 之字形阶梯中各种有序阶段：从 Delta 链到 J1-J2 链

• DOI: 10.1103/physrevb.101.104407
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 3.7
• 作者: Tomoki Yamaguchi;Stefan;Yukinori Ohtai;Satoshi Nishimoto
• 通讯作者: Satoshi Nishimoto

Slow dynamics of disordered zigzag chain molecules in layered LiVS2 under electron irradiation

电子辐照下层状LiVS2中无序之字形链分子的慢速动力学

• DOI: 10.1038/s41535-021-00313-w
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 5.7
• 作者: Katayama Naoyuki;Kojima Keita;Yamaguchi Tomoki;Hattori Sosuke;Tamura Shinya;Ohara Koji;Kobayashi Shintaro;Sugimoto Koudai;Ohta Yukinori;Saitoh Koh;Sawa Hiroshi
• 通讯作者: Sawa Hiroshi

Observation of a Novel Phase Transition in Sr7Re4O19

Sr7Re4O19 中新型相变的观察

• DOI: 10.7566/jpsj.89.054703
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 1.7
• 作者: Yutaka Ueda; Mina Murase; Yoshiaki Kobayashi; Masayuki Itoh; Takeshi Yajima; Tomoki Yamaguchi; Ryo Takahashi; Koudai Sugimoto; Yukinori Ohta
• 通讯作者: Yukinori Ohta