研究紹介

創発物性科学研究センター

強相関理論研究グループ

グループディレクター 永長 直人 (D.Sci.)
永長 直人 (D.Sci.)

固体における強相関電子状態を、そのトポロジカルな性質に着目して理論的に研究し、非散逸性カレントを含む新奇電子機能の開拓を行います。第一原理電子状態計算と、場の理論を用いた解析的手法、数値計算によるモデル解析を組み合わせることで、強相関電子の示す磁気特性、光学特性、伝導特性、熱特性、などをその内部自由度(スピンや軌道)に着目して予言・設計します。特にこれらの諸物性の間の非自明な相関―交差相関―に焦点を当て、相対論的スピン軌道相互作用やスピンテクスチャーがもたらすトポロジーを考慮することで、電子分裂、非散逸性などの新しい概念の構築を目指します。

研究主分野

物理学

研究関連分野

工学

研究テーマ

  • 磁性体におけるスピンテクスチャの理論的研究:カイラル磁性体においては、スピンが非自明な構造―スピンテクスチャ―を取る可能性がある。その代表例であるスキルミオンの動的性質を、数値計算と場の理論の手法を用いて理論的に研究している。
  • トポロジカル絶縁体の理論的研究:新しい物質相であるトポロジカル絶縁体の示す伝導特性、光学特性、磁気特性などの理論的研究を行っている。巨大な電気・ 磁気結合や新しい励起などの可能性を追求する。また、界面接合系の第一原理電子状態計算を行って、その輸送特性の設計を進行している。
  • 実時間量子過程の理論的研究:時間依存の量子ダイナミックスの研究を行っている。具体的には、電場誘起モット絶縁破壊、時間依存スピン軌道相互作用制御、などのシミュレーションを行い、時間軸を使った量子機能開拓を進めている。

主要論文

「*」は、理研外のみでの成果です。
  1. A. S. Mishchenko, N. Nagaosa, N. Prokof’ev.:
    "Diagrammatic Monte Carlo Method for Many-Polaron Problems"
    Phys. Rev. Lett. 113, 166402. (2014).
  2. M. Mochizuki, XZ. Yu, S. Seki, N. Kanazawa, W, Koshibae, J. Zang, M. Mostovoy, Y. Tokura, N. Nagaosa.:
    "Thermally driven ratchet motion of a skyrmion microcrystal and topological magnon Hall effect"
    Nature Materials 13, 241. (2014).
  3. J. Iwasaki, M. Mochizuki, N. Nagaosa.:
    "Universal current-velocity relation of skyrmion motion in chiral magnets"
    Nature Communications 4, 1463. (2013).
  4. N. Nagaosa, J. Sinova, S. Onoda, A. H. MacDonald, N. P. Ong.:
    "Anomalous Hall effect"
    Rev. Mod. Phys. 82, 1539. (2010).
  5. Y. Onose, et al.:
    "Observation of the Magnon Hall Effect"
    Science 329, 297. (2010).
  6. * P. A. Lee, N. Nagaosa, X. G. Wen.:
    "Doping a Mott insulator: Physics of high-temperature superconductivity"
    Rev. Mod. Phys. 78, 17. (2006).
  7. * S. Murakami, N. Nagaosa, S. C. Zhang.:
    "Dissipationless quantum spin current at room temperature"
    Science 301, 1348. (2003).
  8. * Z. Fang, et al.:
    "The anomalous Hall effect and magnetic monopoles in momentum space"
    Science 302, 92. (2003).
  9. * Y. Tokura, N. Nagaosa.:
    "Orbital Physics in Transition-Metal Oxides"
    Science 288, 462. (2000).
  10. * S. Ishihara, M. Yamanaka, N. Nagaosa.:
    "Orbital Liquid in La1-xSrxMnO3"
    Phys. Rev. B 56, 686. (1997).

メンバーリスト

主宰者

永長 直人
グループディレクター

メンバー

小椎八重 航
上級研究員
MISHCHENKO Andrey
上級研究員
山口 真
特別研究員
星野 晋太郎
特別研究員
濱 祐介
基礎科学特別研究員