有機導体π-d系を中心とした理論的研究

有机导体π-d体系理论研究

基本信息

批准号：
16740209
负责人：
堀田知佐
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Aoyama Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

最近、新しい1次元π-d系であるフタロシアニン系で負の巨大磁気抵抗が観測された。この系を念頭に、本研究では拡張近藤ハバードモデルを新しく提案し、強結合理論と数値計算に基づきその基底状態を明らかにし、バルク系でも安定な強磁性と電荷秩序が共存する相の存在を明らかにした。この相は電子の局在状態においても安定である点で、従来の電子の遍歴性を媒介とした二重交換系の強磁性とは異なっていることを示した。一方、二次元異方的三角格子において、電荷秩序相近傍におけるフラストレーションに伴う電荷の融解現象を調べた。電荷の自由度のみを考慮したtV模型を適用し、飛び移り積分t、電子問クーロン相互作用Vの異方性の度合いが電子の局在性にどのような影響を及ぼすかを強結合理論と数値計算によって解析した。本モデルの強結合極限t=0は、古典イジング系に相当する。Vが等方的な場合、系の基底状態はマクロに縮退しており、その空間変調のパターンによって二つのグループに分けられる;特定の方向に2倍周期を持ったストライプ型の電荷秩序状態と、三副格子に分かれた状態である。ここに有限かつ十分小さなt<<Vを導入した際、後者がtの1次摂動の範囲で有意なエネルギー利得をもち、マクロな縮退を解いて新たな基底状態を形成することがわかった。この状態は、電荷のおよそ半分から2/3程度が等間隔にウィグナー結晶を形成し残りの電子が遍歴的な波動関数を形成する、電荷ギャップを持たない新しい量子液体状態である。この状態をその特徴的な形状からピンボール液体と呼ぶ。このピンボール液体は、三角形の異方性が導入されても有限のパラメタ領域で安定に存在するため、これまで提唱されてきたフラストレーション由来の様々な新しい量子状態と比べても普遍性の高い、より現実的なものであることが明らかになった。これらの理論的結果を踏まえ、既存の実験をどのように理解できるか、またどのような実験を行えば、こうした新奇な量子状態を捉えることができるかなどを議論することが今後の課題である。

最近，在一种新的一维π-d体系——酞菁体系中观察到负巨磁阻。考虑到这个系统，在本研究中，我们提出了一种新的扩展近藤-哈伯德模型，基于强耦合理论和数值计算阐明了其基态，并证明了即使在大体积中也存在稳定铁磁性和电荷有序性共存的相。系统揭晓。结果表明，即使在电子的局域态下，该相也是稳定的，这与双交换系统的传统铁磁性不同，后者是由电子的巡回性质介导的。另一方面，在二维各向异性三角晶格中，我们研究了由于电荷有序相附近的挫败而导致的电荷熔化现象。应用仅考虑电荷自由度的tV模型，利用强耦合理论研究电子间库仑相互作用V的跳跃积分t和各向异性程度如何影响电子的局域化，并进行了数值分析。计算。该模型的强耦合极限t=0对应于经典伊辛系统。当 V 为各向同性时，系统的基态在宏观上是简并的，根据其空间调制模式可以分为两组：在特定方向上具有双周期的条带电荷有序态，以及，分为三个子晶格。当我们在这里引入一个有限且足够小的t<<V时，我们发现后者在t的一阶扰动内具有显着的能量增益，并且它解决了宏观简并性并形成了新的基态。这种状态是一种新的没有电荷间隙的量子液态，其中大约一半到三分之二的电荷以规则的间隔形成维格纳晶体，其余电子形成巡回波函数。这种状态因其特征形状而被称为弹球液体。即使引入了三角各向异性，这种弹球液体也能稳定地存在于有限参数区域中，因此它比迄今为止提出的各种基于挫败性的新量子态更具有普适性，结果也更现实。基于这些理论结果，未来的任务将包括讨论如何理解现有实验以及可以进行什么样的实验来捕获这些新的量子态。