Multipole as -electron spin-charge density in filled skutterudites

充填スクッテルダイトにおける電子スピン・電荷密度の多極子展開

堀田 貴嗣

Hotta, Takashi

一般に、電子はスピン・軌道相互作用が強く、スピン・軌道複合自由度、すなわち「多極子」が電子系化合物では活性化することはつとに知られていたが、近年の実験技術の急速な進歩により、高い対称性を持つ充填スクッテルダイト構造物質において多極子秩序現象がしばしば観測されるようになってきた。多極子秩序を理解するために、これまで現象論に基づく理論が展開され、実際に幾つかの実験結果が説明されてきたが、その一方で、多極子自由度の微視的側面を明らかにすることが求められていた。そこで本発表では、まず多極子の定義を議論する。ここでは、古典電磁気学における電荷分布ポテンシャルの多重極展開の観点から、多極子が一体のスピン・電荷密度演算子として自然に定義されることを示す。さらに具体的に計算を進めるために、7軌道アンダーソン模型を考え、数値繰り込み群法によって解析する。そして、充填スクッテルダイト化合物の可能な多極子状態について議論をする。

In general, spin-orbit coupling is strong for electrons and then, spin-orbital complex degrees of freedom, i.e., , become active in -electron compounds. Due to recent advances in experimental techniques, multipole ordering phenomena have been actually observed in filled skutterudites with high symmetry. To understand multipole ordering, phenomenological theory has been developed and several experimental results could be explained, but it is necessary to make more effort to clarify microscopic aspects of multipole degrees of freedom in -electron systems. Here I propose to define -electron multipole as spin-charge density operator in one-body form from the viewpoint of multipole expansion of electron density in electromagnetism. Then, I analyze a seven-orbital Anderson model by using a numerical renormalization group method. I discuss possible multipole state of heavy lanthanide filled skutterudites.