スレーター・モットクロスオーバーで揺らぐ電荷・スピン・軌道の協調現象
【研究キーワード】
励起子絶縁体 / 励起子 / 反強磁性 / イリジウム酸化物 / スピン軌道結合 / 電子相関 / 励起子凝縮 / スピン軌道相互作用 / スピン軌道絶縁体 / 5d電子系 / スレーター・モットクロスオーバー / ダイナミクス / ハートリーフォック / GPU / スレーターモットクロスオーバー
【研究成果の概要】
本研究は、電子間相互作用が強い極限と弱い極限の間の中間領域（スレーターモットクロスオーバー）に位置し、電荷・スピン・軌道自由度が複雑に絡み合う5d軌道電子系の物性現象を解明した。特に２層系イリジウム酸化物で、三重項励起子が凝縮し反強磁性秩序が生じる物理的機構を明らかにした。実験家との共同研究を行い、本研究で導かれた理論が実験結果を包括的に説明することを示した。このように励起子が凝縮することで絶縁体化した状態を励起子絶縁体と呼ぶ。本研究では、理論的に予言されてから半世紀以上見つかっていなかった反強磁性型の励起子絶縁体を初めて発見した。
【研究の社会的意義】
長い間見つかっていなかった反強磁性型の励起子絶縁体の発見により、今後、三重項励起子の凝縮現象についてより詳細な実験的検証と操作が可能になる。本研究対象であるクロスオーバー領域は、物性物理学として興味深いだけでなく、非自明な現象が生じる温度が最大化されるため工学的応用の観点からも非常に重要である。本研究成果は、電子の電荷・スピン・軌道自由度が複雑に絡み合う物性現象の理学的解明と、将来的な量子マテリアルのデザインと工学的応用につながると期待される。
【研究代表者】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)