強相関理論研究グループ

固体における電子状態を、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。

研究分野

物理学 / 工学 / 材料科学

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：ヘリカ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。磁場と温度平面 でのスピン構造の相図をモンテカルロ計算で明らかにするとともに、それぞれの相でのスピン励起につ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

1. Bahramy,, M. S., Yang, B. -J., Arita, R., Nagaosa, N.,
   Emergence of non-centrosymmetric topological insulating phase in BiTeI under pressure
   Nature Communications 3, 679 (2012).
2. K. Ishizaka, et al. Giant Rashba-type spin splitting in bulk BiTeI, Nature Mater. 2011, 10, 521.
3. N. Nagaosa, J. Sinova, S. Onoda, A. H. MacDonald, N. P. Ong, Anomalous Hall effect, Rev. Mod. Phys. 2010, 82, 1539.
4. Y. Onose, et al. Observation of the Magnon Hall Effect, Science 2010, 329, 297.
5. P. A. Lee, N. Nagaosa, X. G. Wen, Doping a Mott insulator: Physics of high-temperature superconductivity, Rev. Mod. Phys. 2006, 78, 17.
6. S. Murakami, N. Nagaosa, S. C. Zhang, Dissipationless quantum spin current at room temperature, Science 2003, 301, 1348.
7. Z. Fang, et al. The anomalous Hall effect and magnetic monopoles in momentum space, Science 2003, 302, 92.
8. Y. Taguchi, Y. Oohara, H. Yoshizawa, N. Nagaosa, Y. Tokura, Spin Chirality, Berry Phase, and Anomalous Hall Effect in a Frustrated Ferromagnet, Science 2001, 291, 2573.
9. Y. Tokura, N. Nagaosa, Orbital Physics in Transition-Metal Oxides, Science 2000, 288, 462.
10. S. Ishihara, M. Yamanaka, N. Nagaosa, Orbital Liquid in La1-xSrxMnO3, Phys. Rev. B 1997, 56, 686.