物性セミナー/2024-1

2024-1-26

2024年 冬学期 第８回 物性セミナー

講師 秋山 了太 氏(東大理学系研究科)

題目 グラフェンへの原子インターカレーションが引き起こす物理

日時 2024年 1月 26日(金) 午後4時50分ー6時15分前後

場所 16号館 829およびオンライン 　（注）今期はいつもの827ではなく、829です

オンラインで参加される方へ：

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アブストラクト

1−2層のSiC基板上にエピタキシャル成長したグラフェンは、物質の蒸着とアニールなどを経て、SiC基板との間やグラフェン間に原子や分子をインターカレート（挿入）することができる。そしてインターカレート原子が規則的に配列することによって原子・電子構造がグラフェンから大きく変調し、CDW[1]やKekule変調[2]などが生じることが報告されており、更に我々はCaをインターカレートすることで超伝導が生じることを報告した[3,4]が、ごく最近には4f電子系希土類のYbインターカレートで超伝導の発現にも成功した[5]。グラフェンにおける超伝導は、ディラック錐近傍の状態密度の他に、M点付近にあるファンホーブ特異点によるフラットバンドも候補となり得て、このバンドが超伝導に寄与する場合はd波/カイラルp波などの非従来型であることも理論予測されて[6]おり興味深い。また、原子がインターカレートするダイナミクスはこれまで明らかではなかったが、我々は低速電子顕微鏡(LEEM)を用いて、Liがインターカレートする様子を初めて動的に捉え、ドメイン間に不揮発なトポロジカルドメインウォールが生じていることを明らかにした[7]。講演ではこれらの最新動向について紹介する。

参考文献

[1] R. Shimizu et al., Phys. Rev. Lett. 114, 146103 (2015).

[2] C. Bao et al., Phys. Rev. Lett. 126, 206804 (2021).

[3] S. Ichinokura et al., ACS Nano 10, 2761 (2016).

[4] H. Toyama, RA et al., ACS Nano 16, 3582 (2022).

[5] S. Sato, RA et al., 第78回日本物理学会年次大会 16pPSA-12 (2023).

[6] M, L. Kiesel et al.,Phys. Rev. B 86, 020507(R) (2012).

[7] Y. Endo, RA et al., Nature Nanotech. 18, 1154 (2023).

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KMB20240126.pdf(22)

物性セミナーのページ

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2024-1-19

2023年 冬学期 第７回 物性セミナー

講師 星野 晋太郎 氏 (埼大院理工学研究科)

題目 強相関電子系における相対論補正

日時 2024年 1月 19日(金) 午後4時50分-6時15分前後

場所 16号館 829およびオンライン 　（注）今期はいつもの827ではなく、829です

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アブストラクト

局在性の強いf電子やd電子を含む系では、電子相関によって様々な量子現象が発現する。このような強相関電子系を理解するためには、原子軌道にある電子系の自由度を整理する必要があり、全角運動量Jに基づく多極子演算子を考えるとわかりやすい[1,2]。原子極限における多極子をランクの偶奇、空間反転、時間反転に基づいて分類すると、電気多極子、磁気多極子、電気トロイダル多極子、磁気トロイダル多極子の４種が存在する。

上記の多極子は通常、実空間分布を持つ電荷・スピン・電流の多重極展開によって導入される。しかし、これらの物理量の展開からは電気トロイダル多極子は現れない。そこで、微視的な物理量について再検討したところ[3]、スピン自由度に起因する電気分極や、ディラック場に由来するカイラリティ演算子(γ^5)を考える必要があることが明らかとなった。特に後者の電子カイラリティは、カイラルな系を定量化するための指標となることが期待される。また、ハミルトニアン中の高次の相対論補正項を考察すると、電子カイラリティが外場とどのように結合するかが明らかとなる[4]。

さらにより一般に相対論補正について考えると、クーロン相互作用に対する補正項も存在する。最近、その解析の基礎となる原子極限における表示を、電子・光子相互作用の観点から導出した[5]。本講演では、以上の電子系に対する相対論補正について、一般論と局在電子軌道に基づいた具体例に基づいて、系統的に整理した内容を紹介する。

[1] Y. Wang, H. Weng, L. Fu, X. Dai, Phys. Rev. Lett. 119, 187203 (2017).

[2] H. Kusunose, R. Oiwa, S. Hayami, J. Phys. Soc. Jpn. 89, 104704 (2020).

[3] S. Hoshino, M.-T. Suzuki, and H. Ikeda, Phys. Rev. Lett. 130, 256801 (2023).

[4] S. Hoshino, T. Miki, M.-T. Suzuki, H. Ikeda, in preparation.

[5] S. Hoshino, arXiv:2311.05294 (2023).

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KMB20240119.pdf(29)

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2024-1-10

2023年 冬学期 第６回 物性セミナー

講師 宇治 信也 氏 (NIMS)

題目 スピン軌道結合金属Cd2Re2O7における多極子秩序変数の対称性の研究

日時 2024年 1月 10日 【水】 午後4時50分-6時15分前後 （注）いつもと違う曜日

場所 16号館 827およびオンライン

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アブストラクト

Reの5d電子が伝導体を形成するパイロクロア酸化物Cd2Re2O7は、スピン軌道相互作用が比較的強く、スピン軌道結合金属と呼ばれる。室温では立方晶であるが、温度を下げると200Ｋと120Ｋでそれぞれ2次、１次の構造相転移を引き起こし、正方晶へと対称性が低下する[1]。それら相転移温度では、非常に小さな構造変化であるにも関わらず大きな電子状態の変化が観測されるため、スピン軌道相互作用によるフェルミ面構造の不安定性が相転移の起源と考えられている[2]。本セミナーでは、小さな単結晶１つで測定が可能なマイクロキャンティレバーを用いた磁気トルク信号の異方性を、ランダウ理論に基づき解析することで、秩序変数の対称性やその多極子秩序が決められることを示す。Cd2Re2O7は金属常磁性状態であるので、この測定ではパウリ常磁性の異方性を観測していることになる。このようなランダウ理論に基づく測定・解析手法は前例がなく、磁気トルク測定が電子状態の対称性の低下を伴う相転移研究に非常に強力であることを紹介したい[3-5]。

[1] L. Fu, Phys. Rev. Lett. 115, 026401(2015)

[2] Z. Hiroi, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 024702 (2018).

[3] Y. Matsubayashi, et. al., Phys. Rev. B 101, 205133(2020).

[4] S. Uji, et. al., Phys. Rev. B 102, 155131 (2020).

[5] S. Uji, et. al., J. Phys. Soc. Jpn. 90, 064714 (2021).

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KMB20240110.pdf(29)

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