計算物質科学研究チーム

主宰者

主宰者名 有田 亮太郎 Ryotaro Arita
学位 博士(理学)
役職 チームリーダー
略歴
2000東京大学大学院理学系研究科物理学専攻 博士課程修了
2000東京大学大学院理学系研究科 助手
2004マックスプランク固体研究所 博士研究員
2006理化学研究所 古崎物性理論研究室 研究員、専任研究員
2008東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 准教授
2011科学技術振興機構さきがけ(現職)
2014理化学研究所創発物性科学研究センター 強相関物理部門 計算物質科学研究チーム チームリーダー(現職)
2016東京大学大学院新領域創成科学研究科複雑理工学専攻 客員教授(連携)

研究室概要

当チームでは、非経験的計算手法によって、物性理論における新概念と密接に関連する物質や機能物質としてユニークな可能性をもつ物質の電子物性を調べている。特に銅酸化物、 鉄系超伝導体、有機•炭素系超伝導体、5d遷移金属化合物、重い電子系、巨大ラシュバ系、トポロジカル絶縁体、ゼオライトなどといった強相関電子系やトポロジカル物質に興味を持っている。より長期的には、多体効果に由来する新奇物性の予言や物質設計の新しい指導原理の確立を目指している。密度汎関数理論の拡張や密度汎関数理論とモデル計算法の融合など第一原理電子状態計算の方法論開発にも興味をもって取り組んでいる。

研究分野

物理学、材料科学

キーワード

第一原理計算
理論物質設計
強相関電子系

研究紹介

非従来型超伝導に対する超伝導密度汎関数理論の開発

近年、高圧下の硫化水素において転移温度が最高で203Kに及ぶ高温超伝導が発見された。この実験研究に触発され、超伝導転移温度の非経験的計算に取り組んだ。実験で同位体効果が見られることから、硫化水素の超伝導ではフォノンが重要な役割を果たすことが示唆される。一方で、標準的なミグダル-エリアシュベルグ理論が適用できるかという点については自明な問題ではない。特に高温超伝導の発現が期待されるIm-3m相のH3Sではフェルミレベル近傍に鋭いピーク構造があり、ミグダル近似の正当性が保証されない。また、ゼロ点振動や非調和フォノンが転移温度に与える影響も顕著である。そこでこれらの効果をすべて第一原理的に考慮した計算をおこなったところ、転移温度を10Kの精度で再現することに成功した。

硫化水素の相図においてもう一つ興味深い問題は、200GPa程度の圧力において、超伝導転移温度が約50Kから200Kまで連続的に上昇することである。我々はこの領域において無数の安定構造の系列(マグネリ相)を見出し、高圧下硫化水素の相図の風変わりな特徴を説明することに成功した。

マグネリ相における安定構造の系列<br /> 超伝導転移温度が50Kから200Kまで連続的に上昇することをよく説明する

メンバー一覧

有田 亮太郎 Ryotaro Arita

チームリーダー arita[at]riken.jp R

酒井 志朗 Shiro Sakai

研究員

鈴木 通人 Michito Suzuki

研究員

平山 元昭 Motoaki Hirayama

研究員

野本 拓也 Takuya Nomoto

基礎科学特別研究員

研究紹介記事