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Khaliullin, G.*; 森 道康; 遠山 貴己; 前川 禎通
no journal, ,
Recent experiments on Bi-based cuprate superconductors have revealed an unexpected enhancement of the pairing correlations near the interstitial dopant oxygens. We propose a mechanism by which the dopant oxygens strongly enhance the interaction J locally. We notice that there is a strong covalency between the dopant oxygen and closely located apical oxygens, forming a molecular orbital complex. By considering virtual p-d and d-d charge transitions within the Cu-O-Cu bond that lead to the spin exchange J, we will show that the corresponding excitation energies are screened by the polarization of molecular orbitals hence enhancing J. The effect is greatly amplified due to cooperative response of the spatially extended oxygens complex. We will also show, by an exact diagonalization of the t-J model, that local enhancement of J leads to the spatial variations in density of electronic states observed in STM experiments. Our findings suggest an interesting possibility of quantum-chemistry control of the key interaction J in cuprates.
坂井 徹; 中野 博生*
no journal, ,
スピン1/2等方的カゴメ格子反強磁性体の磁化過程について理論的に研究した。数値対角化のデータを再構成して微分磁化を見積もり、この磁化依存性を解析した結果、これまで3分の1磁化プラトーと考えられていた現象が、実は従来の磁化プラトーとは全く異なる新奇な振る舞いを示すことが判明した。そこで、この新現象を磁化ランプと名付けた。三角格子反強磁性体との比較も示す予定である。
安立 裕人; 内田 健一*; 齊藤 英治; 大江 純一郎; 高橋 三郎; 前川 禎通
no journal, ,
We investigate both theoretically and experimentally a gigantic enhancement of the spin Seebeck effect in a prototypical magnet LaY
Fe
O
at low temperatures. Our theoretical analysis sheds light on the important role of phonons; the spin Seebeck effect is enormously enhanced by nonequilibrium phonons that drag the low-lying spin excitations. We further argue that this scenario gives a clue to understand the observation of the spin Seebeck effect that is unaccompanied by a global spin current, and predict that the substrate condition affects the observed signal.
太田 幸宏; 町田 昌彦; 小山 富男*
no journal, ,
2008年の鉄砒素系超伝導の発見以降、多バンド及び多ギャップ超伝導に関する研究は超伝導物理における大きなトピックスとなり、中でも超伝導工学への応用を明らかにすることは重要な課題である。本論文では、多ギャップ超伝導体から構成された量子デバイスの特性を明らかにすべく、ジョセフソン接合系での巨視的量子トンネルを研究した。問題点として、多ギャップ性に起因する多自由度性を考慮した理論体系の構築という点があったが、ここでは本システムをよく知られた単一自由度の接合モデルへ実効的にマップする手法を発見することで、解決した。同時に、本デバイスの性能向上に関連する成果として量子トンネル確率の飛躍的に上昇させる機構を求めた。その知見は今後の鉄砒素超伝導の超伝導工学応用にとって有益なものである。なお、本成果は科学技術振興機構・受託研究「超伝導新奇応用のためのマルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション基盤の構築」の研究成果である一方、原子力材料のマルチスケールシミュレーション研究開発にも資する成果である。
松尾 まり; 岡本 敏史*; 小椎八重 航*; 森 道康; 前川 禎通
no journal, ,
We theoretically investigate the temperature 
and the magnetic field dependences of thermopower. To focus on the strong electron correlation, the Hubbard model is solved in the dynamical mean field theory with the non-crossing approximation impurity solver. The thermopower shows a non-monotonic behavior as a function of and asymptotes to the high- values given by the Heikes formula, depending on the ratio of Coulomb repulsion and . The large response to the magnetic-field, which is observed in the cobalt oxides, can be associated with the sharp quasiparticle peak intrinsic to the strongly correlated electron system. We discuss the effect of orbital degeneracy, which is another key factor to enhance the thermopower in the correlated system.
Gu, B.; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; 永長 直人*; 前川 禎通
no journal, ,
We show theoretically a novel route to obtain giant room temperature spin Hall effect (SHE) using surface-assisted skew scattering. By a combined approach of density functional theory and the quantum Monte Carlo (QMC) method, we have studied the SHE due to a Pt impurity in different Au hosts. We show that the spin Hall angle (SHA) could become larger than 0.1 on the Au (111) surface, and decreases by about a half on the Au (001) surface, while it is small in bulk Au. The QMC results show that the spin-orbit interaction (SOI) of the Pt impurity on the Au (001) and Au (111) surfaces is enhanced, because the Pt 5d levels are lifted to the Fermi level due to the valence fluctuations. In addition, there are two SOI channels on the Au (111) surface, while only one for Pt either on the Au (001) surface or in bulk Au.
町田 昌彦; 中村 博樹
no journal, ,
鉄系高温超伝導体の超伝導発現機構を解明するため、測定された結晶格子や原子位置等を用いて高精度な第一原理計算を行い、実験事実(特に最近、間接的に見いだされた軌道秩序)をどこまで再現できるかを調べた。計算では、二つの量子状態が得られ、その一つは従来の計算通りの結果で、実験事実と磁気モーメントにおいて大きく相違するが、二つ目は計算例がほとんどないが、より実験事実に近いことがわかった。本研究では、その二つ目の量子状態に着目し、さらに最近観測されている対称な結晶軸に対する異常な異方性を再現できるかどうか調べた。その結果、ほぼ、その異常性を再現できることを突き止め、その原因も一部明らかにしている。この結果は、鉄系超伝導体の量子状態解明に一歩近づいたことを意味しており、超伝導が発現する舞台裏に迫る成果と言えよう。なお、この研究にて用いた精度の高い第一原理計算手法は、原子力材料にも容易に適用可能であり、高精度な量子状態計算が可能であり、さまざまな分野での応用が期待できる。
中村 博樹; 町田 昌彦
no journal, ,
高い転移温度を示す鉄系超伝導体が2008年に発見されたが、最近、この超伝導体に水素を混入させることにより、超伝導転移温度がさらに上昇することが発見された。しかし、その理由は未だ明白ではない。本発表ではこの課題に対して、第一原理計算によって推測される転移温度上昇の原因についての報告を行う。ここでは、実際に水素を混入した鉄系超伝導体の結晶構造を構成し、安定構造を求めることで解析を行った。結果として、水素の混入によって結晶構造が超伝導の起こりやすい構造へ変化していることを突き止めた。この発見によって、今後、より高温の超伝導物質の開発に知見を与えることが期待できることに加えて、原子力材料研究(炉材の水素脆化等)に応用されうる成果でもある。
山本 篤史; 山田 進; 町田 昌彦
no journal, ,
近年のレーザー冷却の発展により中性原子気体を極低温まで冷却することで基底状態の性質を追うことが可能になった。冷却原子を用いた研究は実験・理論の両面から精力的に進められている。この系の特徴として、相互作用の強さや格子の形状等を人工的に制御可能であることが挙げられる。この制御性の高さを利用することで、固体物理における超伝導等の量子相転移のメカニズムを明らかにすることが可能である。そのため、光格子系は量子シミュレーターとして期待されている。ごく最近では、冷却フェルミ原子を用いて一粒子励起スペクトルを観測したことが報告されている。本研究では、光格子系で行われる実験に先駆けて光格子中の冷却フェルミ原子の一粒子励起スペクトルについて、動的密度行列繰り込み群法を用いて解析を行う。本発表では、得られた励起スペクトルについてトラップの強度や斥力相互作用の依存性について系統的に明らかにした結果を報告する。なお、本成果は科学技術振興機構受託研究「超伝導新奇応用のためのマルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション基盤の構築」の研究成果である一方、原子力材料のマルチスケールシミュレーション研究開発にも資する成果である。