量子物性理論研究チーム

主宰者

主宰者名 古崎 昭 Akira Furusaki
学位 博士(理学)
役職 チームリーダー
略歴
1991東京大学工学部物理工学科 助手
1993東京大学大学院理学系研究科物理学専攻 博士学位取得
1993米国 マサチューセッツ工科大学 博士研究員
1995東京大学大学院工学系研究科 助手
1996京都大学基礎物理学研究所 助教授
2003理化学研究所 古崎物性理論研究室 主任研究員 (現職)
2013同 創発物性科学研究センター 強相関物理部門 量子物性理論研究チーム チームリーダー (現職)

研究室概要

当チームは、強い電子相関や量子性の効果によって固体中の多電子系が低温で示す新奇な量子相を探究し、その相に特徴的な輸送現象や磁性などの電子物性や相転移の臨界現象に関する理論的研究を行っている。具体的には、トポロジカル絶縁体やトポロジカル超伝導体、フラストレート量子磁性体、遷移金属酸化物や分子性導体の強相関電子系を主な研究対象としている。個々の物質の電子状態の特徴をとらえた理論模型を構築し、その模型の量子統計力学を場の理論などの解析的手法やモンテカルロ法などの計算物理的手法を併用して解くことにより、物質中の電子系が創発する多彩な相を明らかにすることを目指している。

研究分野

物理学、材料科学

キーワード

電子相関
フラストレート磁性体
トポロジカル絶縁体
トポロジカル超伝導

研究紹介

トポロジカル絶縁体とトポロジカル超伝導体を分類する

現代のITを支えるエレクトロニクスは、固体中の電子の量子力学的な運動を記述するバンド理論に基づいている。バンド理論によって金属・絶縁体・半導体の物性が説明され、トランジスタの発明につながった。ところが、これまでのバンド理論では見逃されてきた重要な物理が、21世紀に入って新たに見つかった。電子波動関数の幾何学的位相(ベリー位相)が運動量空間で非自明なトポロジーをもつことによって生じる、トポロジカル絶縁体がそれである。さらに、準粒子励起にエネルギーギャップが存在する超伝導体にも、同様にトポロジカル超伝導体というものが存在する。トポロジカル絶縁体やトポロジカル超伝導体には様々な種類があることが知られている。

我々は、対称性にもとづいてトポロジカル絶縁体・超伝導体を分類する一般論を構築し、各空間次元で整数のトポロジカル数で分類されるトポロジカル絶縁体・超伝導体が3種類存在し、2値のトポロジカル数で分類されるトポロジカル絶縁体・超伝導体が2種類存在することを明らかにした。さらに、これらのトポロジカル絶縁体・超伝導体に対して、結晶格子のもつ対称性や電子間相互作用の効果を研究している。

 

連続変形で互いに移り変われるマグカップとドーナッツはトポロジー的には同じ形である

メンバー一覧

古崎 昭 Akira Furusaki

チームリーダー furusaki[at]riken.jp R

桃井 勉 Tsutomu Momoi

専任研究員

小野田 繁樹 Shigeki Onoda

専任研究員

妹尾 仁嗣 Hitoshi Seo

専任研究員

堀之内 裕理 Yusuke Horinouchi

基礎科学特別研究員

John Owen Benton

特別研究員

研究紹介記事

  • 2016年10月28日 RIKEN RESEARCH The search for disorder in order
    A signature of an exotic state of matter that remains disordered even at very low temperatures has been experimentally identified
  • 2015年11月20日 RIKEN RESEARCH Melting of frozen frustrations
    Computations reveal how quantum interactions can break a deadlock in magnetic spin ice oxides
  • 2015年11月13日 RIKEN RESEARCH Mind the gap!
    Scanning tunneling microscopy is used to probe electrons in an unconventional superconductor, and uncovers an unexpected energy gap
  • 2015年09月04日 RIKEN RESEARCH Spins on the edge
    The edges of thin films could provide an ideal laboratory for studying the behavior of electron spins
  • 2014年03月20日 RIKEN RESEARCH Unraveling a quantum phase transition
    Simulations reveal the details of exotic quantum phase transitions in optically trapped superfluid atoms

お問い合わせ

〒351-0198

埼玉県和光市広沢2-1 研究本館3階

E-mail:
furusaki[at]riken.jp

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