強相関物質における格子自由度の役割解明とフォノンがもたらす機能物性の探索
【研究分野】物性Ⅱ
【研究キーワード】
電子格子相互作用 / 機械学習 / ニッケル酸化物 / 物質デザイン / 超伝導 / 第一原理計算 / 強相関電子系 / 銅酸化物高温超伝導体 / フォノン / 制限ボルツマンマシン / 変分波動関数 / クーロン相互作用
【研究成果の概要】
磁性や超伝導などの様々な機能物性を示す強相関物質においては、電子自由度がフォノン(格子振動)自由度と密接に絡み合って物性を発現する。これまで電子自由度が作り出す非自明な物性は盛んに研究されているが、強相関物質におけるフォノンの役割に関しては未解明な部分が多い。本研究の目的は、強相関系における電子とフォノン自由度の絡み合いの理解を進展させることであった。本研究では、機械学習を用いた強力な電子格子結合模型のソルバーを開発し、現実物質におけるフォノン自由度の理解のための礎を築いた。また、近年発見されたニッケル酸化物超伝導体において、格子構造制御により超伝導性能が向上する可能性を示す重要な成果を得た。
【研究の社会的意義】
強相関系においてフォノンの自由度を理解することは、格子自由度を制御することによって新たな機能物性の可能性を探るための重要な知見をもたらす。これまで、フォノン自由度を解析できる強力な数値手法は限られていたが、本研究によって強力な数値手法を開発することで、フォノンの役割をより詳細に解析できるようになった。またニッケル酸化物超伝導体における物質デザインは、実験による新ニッケル酸化物合成のための有用な指針を与えた。このように理論と実験が協力することによって、新たな超伝導体を探す試みを促進することができる。
【研究代表者】
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)