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創発物性科学研究センタートポロジカル材料設計研究ユニット

ユニットリーダー平山元昭（Ph.D.）

English Page

研究概要

当ユニットでは、第一原理計算を用いて、新奇物質とその物性の開拓を行います。特に電子構造における幾何学的性質に着目し、非自明な物性を発現するトポロジカル物質の探索に焦点を当て、特異な電子状態の生む物性や応用を検討します。超伝導状態なども対象とし、量子計算を見据えたマヨラナフェルミオンの創発を提案します。また、相関効果を第一原理的に取り扱う手法を開発し、幅広い電子系の物質デザインを行います。当ユニットではさらに、電子化物などの化学・材料分野の物質も対象に含め、広い科学領域に跨る材料設計を行います。

研究主分野

総合理工

研究関連分野

工学
数物系科学
応用物性
計算科学
薄膜・表面界面物性

キーワード

第一原理計算
理論物質設計
トポロジカル物質
マヨラナフェルミオン
スピン－軌道相互作用

主要論文

「*」は、理研外のみでの成果です。

1. M. Hirayama, S. Matsuishi, H. Hosono, and S. Murakami.:
"Higher-Order Topological Crystalline Insulating Phase and Quantized Hinge Charge in Topological Electride Apatite"
Phys. Rev. Research 2, 043131 (2020).
2. Y. Aihara*, M. Hirayama*, and S. Murakami.:
"Anomalous dielectric response in insulators with the π Zak phase"
Phys. Rev. Research 2, 033224 (2020).
3. M. Hirayama, T. Tadano, Y. Nomura, and R. Arita.:
"Materials design of dynamically stable d9 layered nickelates"
Phys. Rev. B 101, 075107 (2020).
4. M. Sakano, M. Hirayama, T. Takahashi, S. Akebi, M. Nakayama, K. Kuroda, K. Taguchi, T. Yoshikawa, K. Miyamoto, T. Okuda, K. Ono, H. Kumigashira, T. Ideue, Y. Iwasa, N. Mitsuishi, K. Ishizaka, S. Shin, T. Miyake, S. Murakami, T. Sasagawa, Takeshi Kondo.:
"Radial spin texture in elemental tellurium with chiral crystal structure,"
Phys. Rev. Lett. 124, 136404 (2020). (Editors' Suggestion)
5. T. Ideue, M. Hirayama, H. Taiko, T. Takahashi, M. Murase, T. Miyake, S. Murakami, T. Sasagawa, and Y. Iwasa.:
"Pressure-induced topological phase transition in noncentrosymmetric elemental Tellurium,"
Proc Natl Acad Sci USA 1905524116 (2019).
6. T. Inoshita,* M. Hirayama,* N. Hamada, H. Hosono, and S. Murakami.:
"Topological semimetal phases manifested in transition-metal dichalcogenides intercalated with 3d metals"
Phys. Rev. B. 100, 121112(R) (2019).
7. M. Hirayama, T. Misawa, T. Ohgoe, Y. Yamaji, and M. Imada.:
"Effective Hamiltonian for cuprate superconductors derived from multiscale ab initio scheme with level renormalization"
Phys. Rev. B 99, 245155 (2019).
8. M. Hirayama, S. Matsuishi, H. Hosono, and S. Murakami.:
"Electrides as a New Platform of Topological Materials"
Phys. Rev. X 8, 031067 (2018).
9. *M. Hirayama, R. Okugawa, T. Miayake, and S. Murakami.:
"Topological Dirac nodal lines and surface charges in fcc alkaline earth metals"
Nat. Commun. 8, 14022 (2017).
10. *M. Hirayama, S. Ishibashi, R. Okugawa, S. Murakami, and T. Miayake.:
"Weyl Node and Spin Texture in Trigonal Tellurium and Selenium"
Phys. Rev. Lett. 114, 206401 (2015).