2013年度 青木・常行研コロキウム

日時 2013年10月22日(火) 15:30-
場所 東京大学本郷キャンパス理学部1号館9階431号室
講師 Prof. Tobias Brandes (Technische Universität Berlin, Institut für Theoretische Physik)
演題 Excited-state quantum phase transitions in Dicke superradiance models
内容 We derive analytical results for various quantities related to the excited-state quantum phase transitions in a class of Dicke superradiance models in the semiclassical limit. Based on a calculation of a partition sum restricted to Dicke states, we discuss the singular behavior of the derivative of the density of states and find observables such as the mean (atomic) inversion and the boson (photon) number and its fluctuations at arbitrary energies.
日時 2013年2月6日(水) 15:00-
場所 東京大学本郷キャンパス理学部1号館9階933号室
講師 江澤 雅彦 (東京大学工学系研究科)
演題 Controllable Topological Phase Transitions in Silicene
内容 Silicene is a monolayer of silicon atoms forming a two-dimensional honeycomb lattice, which was experimentally manufactured the last year. The low energy theory is described by Dirac electrons, but they are massive due to a relatively large spin-orbit interaction. I will explain the following properties of silicene:
1) The band structure is controllable by applying an electric field[1]. Silicene undergoes a phase transition from a topological insulator to a band insulator by applying external electric field.
2) The topological phase transition can be detected experimentally by way of diamagnetism[7].
3) There is a novel circular dichroism and valley-spin selection rules by way of photon absorption[6].
4) Silicene shows a quantum anomolous Hall effects when ferromagnet is attached onto silicone[3].
5) Silicene shows a photo-induced quantum Hall effects when we apply strong laser onto silicene[8].
6) Single Dirac cone state emerges when we apply photo-irradiation and electric field, where the gap is open at the K point and closed at the K' point[8]. The state evades the Nielsen-Ninomiya fermion doubling problem.
7) We have newly discovered a hybrid topological insulator named the quantum-spin-quantum-anomalous Hall insulator, where the quantum anomalous Hall effect occurs at one valley and the quantum spin Hall effect occurs at the other valley[10].

[1] M. Ezawa, New J. Phys. 14, 033003 (2012)
[2] M. Ezawa, J. Phys. Jpn. 81, 064705 (2012)
[3] M. Ezawa, Phys. Rev. Lett. 109, 055502 (2012)
[4] M. Ezawa, Europhysics Letters 98, 67001 (2012)
[5] M. Ezawa, J. Phys. Soc. Jpn. 81, 104713 (2012)
[6] M. Ezawa, Phys. Rev. B 86, 161407(R) (2012)
[7] M. Ezawa, Eur. Phys. J. B 85, 363 (2012)
[8] M. Ezawa, Phys. Rev. Lett. 110, 026603 (2013)
[9] M. Ezawa, cond-mat/arXiv: 1209.2580
[10] M. Ezawa, cond-mat/arXiv:1301.0971
日時 2013年2月5日(火) 15:30-
場所 東京大学本郷キャンパス理学部1号館9階933号室
講師 Victor Manuel Bastidas Valencia (Technische Universitaet Berlin)
演題 AC-driven Quantum Phase Transitions: nonequilibrium aspects of criticality
内容 This talk focuses on the description of quantum criticality under the effect of monochromatic driving in (d+1)-dimensional systems ranging from the Dicke and Lipkin-Meshkov-Glick models in d=0, the transverse Ising model in d=1, and the Wen-plaquette model in d=2. We discuss a method to describe QPTs in these models based on effective Hamiltonians. Furthermore, we show that when the external control is close to resonance with the excitation energies of the undriven system, novel quantum phases are generated as a result of the effective interactions.
日時 2013年1月24日(木) 15:30-
場所 東京大学本郷キャンパス理学部1号館2階233号室
講師 Ville Pietila (Aalto University, Helsinki)
演題 Pairing and radio-frequency spectroscopy in two-dimensional Fermi gases
内容 In this talk, I will discuss the normal phase properties of strongly interacting two-component Fermi gases in two spatial dimensions based on my recent work [1,2]. In the limit of weak attraction, I will argue that the gas can be described in terms of effective polarons. As the attraction between fermions increases, there is a crossover from a gas of non-interacting polarons to a pseudogap regime characterized by a BCS-like dispersion. I will discuss how this crossover is manifested in the radio-frequency (rf) spectroscopy experiments. In particular, I will show that the crossover between polaron and pseudogap regimes qualitatively explains the differences in the recent rf spectroscopy measurements of two-dimensional Fermi gases reported in Refs. [3,4].

[1] V. Pietila, Phys. Rev. A 86, 023608 (2012)
[2] R. Schmidt, T. Enss, V. Pietila, and E. Demler, Phys. Rev. A 85, 021602(R) (2012).
[3] A.T. Sommer et al., Phys. Rev. Lett. 108, 045302 (2012) [4] Y. Zhang, W. Ong, I. Arakelyan, and J.E. Thomas, Phys. Rev. Lett. 108, 235302 (2012).

2012年度 青木・常行研コロキウム

日時 2012年12月5日(水) 15:00-16:30
場所 東京大学本郷キャンパス理学部1号館4階431号室
講師 中村 正明
演題 分数量子ホール状態を記述する厳密に解ける一次元格子模型
内容 我々は、最低ランダウ準位の占有率が \nu=1/q となる分数量子ホール状態(ラフリンシリーズ)を記述する、厳密に解ける一次元格子模型を見出した[1,2]。磁場中の2次元系は、ランダウゲージとトーラス型の境界条件を用いて第二量子化を行うことで、長距離相互作用を持つ一次元格子模型として表示ができることが知られているが、(Thin-TorusあるいはTao-Thouless極限と呼ばれる)トーラスが細い極限において系が電荷密度波状態となることから、ここを起点として、主要な短距離相互作用を段階的に取り込んでいき、射影演算子で書き換えることで厳密基底状態を持つハミルトニアンの構築が可能となる。この厳密に解ける模型はラフリンの波動関数と等価なTrugman-Kivelson型擬ポテンシャルと同じ解析的構造を持ち、ラフリンの波動関数の一般的な性質、たとえば占有率の分母の偶奇による性質の違い、フェルミ系とボーズ系の対応関係などが自然に導かれる。また、得られる厳密基底状態は有限系においてラフリンの波動関数と大きなオーバーラップを持ち、さらに行列積の方法により、密度関数、相関関数、エンタングルメントスペクトルなどの物理量を解析的に計算することができる。これらの結果から、我々の模型はラフリンの波動関数の性質をよく記述していることがわかる。
[1] Nakamura, Wang and Bergholtz, Phys. Rev. Lett. 109 (2012) 016401
[2] Wang and Nakamura, arXiv:1206.3071

2010年度 青木・常行研コロキウム

日時 2011年 1月 24日(月) 16:00 - 17:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館2階233号室
講師 Philipp Werner (ETH Zurich)
演題 Interaction quenches and ramps in the Hubbard model
内容 We use nonequilibrium dynamical mean field theory in combination with a diagrammatic real-time impurity solver to study the relaxation dynamics after an interaction quench in the Hubbard model and the heating associated with different ramp shapes. The heating produced by (sudden) quenches can be considerable. In the case of ramp times of a few inverse hoppings, the ramp shapes which minimize the excitation energy are characterized by large-amplitude oscillations with an oscillation frequency related to the bandwidth. The origin of these oscillations can be understood using a perturbative analysis for infinitesimal ramp amplitude.

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日時 2010年 12月 17日(金) 17:00 - 18:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 北川 拓也(Harvard大学)
演題 Topological characterization of periodically driven systems
内容 Topological properties of physical systems can lead to robust behaviors that are insensitive to microscopic details. Such topologically robust phenomena are not limited to static systems but can also appear in driven quantum systems. In this talk, we will first review the examples of systems in both static and adiabatically driven systems that display topological phenomena, and briefly explain a basic concept of topological phases.

In the main part of this talk, we give a unified approach to study the topological behaviors of periodically driven systems. We show that the Floquet operators of periodically driven systems can be divided into topologically distinct (homotopy) classes, and give a simple physical interpretation of this classification in terms of the spectra of Floquet operators. Systems whose Floquet operators belong to the trivial class simulate the dynamics generated by time-independent Hamiltonians, which can be topologically classified according to the schemes developed for static systems. One set of examples of such dynamics are provided by quantum walks, which we previously showed to realize all of the topological phases classified in 1 and 2 dimensions.

We demonstrate these principles through an example of a periodically driven two--dimensional hexagonal lattice model which exhibits several topological phases. Remarkably, one of these phases supports chiral edge modes even though the bulk is topologically trivial.

Reference: T.Kitagawa, E.Berg, M.Rudner, E.Demler, arXiv 1010:612
See also T.Kitagawa et al, Phys.Rev. A 82, 033429 (2010)

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日時 2010年 10月 28日(木) 15:00 - 16:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館4階445号室
講師 宇治進也(物質・材料研究機構)
演題 2次元超伝導における面内磁場効果
内容 有機物k-(ET)2Cu(NCS)2はTc=10Kクラスの2次元有機超伝導体である。
伝導面内に精密に磁場を入れると、抵抗測定で決めた(抵抗の落ちはじめ温度) 超伝導転移温度(Tc)は磁場の増加とともに減少するが、磁気トルク測定で決め たTcは減少するどころかむしろ磁場とともに増大する傾向にあることが分 かった。本実験データは、2次元超伝導体において超伝導ゆらぎが面内磁場に より大きく影響を受けていることを示唆するものであるが、その原因は不明で ある。実験データを示し、その原因について議論したい。

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日時 2010年 10月 12日(火) 14:00 -
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 草部浩一(大阪大学)
演題 Pair-Hopping Mechanism for Layered Superconductors
内容 We proposed a possible charge fluctuation effect expected in layered superconducting materials. Relevant fluctuation channels for the Josephson coupling between superconducting layers include the interlayer pair hopping derived from the Coulomb repulsion. When interlayer single-electron tuneling processes are irrelevant in the Kohn-Sham electronic band structure calculation within LDA or GGA, the two-body effective interactions stabilize a superconducting phase. Relevant materials structures favorable for the pair-hopping mechanism are discussed. Possible hidden order parameters are also discussed.

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日時 2010年 9月 6日(月) 15:00 - 16:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 Martin Eckstein(スイス連邦工科大学)
演題 Dynamical mean-field theory for the real-time evolution of correlated electron systems
内容 Dynamical mean-field theory (DMFT) can be formulated within the Keldysh framework to investigate strongly correlated quantum many-body systems in a variety of nonequilibrium situations. As an impurity solver for nonequilibrium DMFT we have recently implemented a self-consistent hybridization expansion [1], which allows us to access the regime of strong Coulomb repulsion and relatively long times. In this talk we discuss two recent applications of this approach: First, we study the excitation of a Mott insulator by a short laser pulse, and its subsequent relaxation. We find a strong dependence of the relaxation on the interaction strength, similar to the behavior of the system after an interaction quench [2]. Furthermore, we study the behavior of a Mott insulator in a strong electric field. In this case we observe the formation of a current carrying state, indicating the dielectric breakdown of the Mott insulator [3].

[1] M. Eckstein and Ph. Werner, arXiv:1005.1872.
[2] M. Eckstein, M. Kollar, and P. Werner, PRL 103, 056403 (2009).
[3] M. Eckstein, T. Oka, and Ph. Werner, arXiv:1006.3516.

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日時 2010年 8月 10日(火) 16:00 - 17:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 Werner Dietsche(Max-Planck-Institut fur Festkorperforschung)
演題 The Exciton Condensate in Quantum-Hall Bilayers
内容 By adjusting the magnetic field and the electron densities in a 2d electron gas one can achieve the half filling of the lowest Landau level. If there are two layers in close proximity then one can consider the filled and unfilled states of these Landau levels as electrons and holes forming an excitonic gas. It had been shown theoretically that these excitons may undergo a transition to a BCS-like superfluid state. Experiments on the tunneling between the two layers will be presented demonstrating the nearly total collapse of the tunnel resistance in the excitonic state which can be explained by the excitons undergoing the predicted BCS transition. Longitudinal resistance data demonstrate most likely the role of vortices (merons) in describing the temperature dependence of the dissipation at transport along the planes.

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日時 2009年 10月 20日(水) 13:00 - 14:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館4階447号室
講師 P. Werner(スイス連邦工科大学)
演題 Monte Carlo approach to transport and non-equilibrium problems
内容 I will discuss the implementation of the diagrammatic Monte Carlo technique on the L-shaped Keldysh contour. This machinery will be applied to quantum dots and used as an impurity solver in non-equilibrium DMFT calculations. Specifically, I will present results on the current-voltage characteristics of the Anderson impurity model and on the relaxation dynamics of the Hubbard model after a sudden change in the interaction strength.

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日時 2009年 10月 19日(月) 15:30 - 17:00
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 出田真一郎(東京大学理学部)
演題 ARPES study of the tri-layer Cuprate superconductor Bi2Sr2Ca2Cu3O10+d
内容  We have performed an angle-resolved photoemission study of the tri-layer cuprate Bi2Sr2Ca2Cu3O10+d (Bi2223), and successfully observed the outer and inner CuO2 planes (OP and IP) separately. The superconducting gap of OP shows a simple d-wave gap while that of IP shows deviation from d-wave, so-called two-gap behavior [1]. In addition to the ordinary BCS gaps, a gap opens at the crossing point of the IP and OP bands, implying inter-layer Cooper pair.

[1] S. Ideta et al., arXiv:0905.1223v1.

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日時 2009年 10月 1日(木) 14:00 - 15:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 Dmitri G. Fedorov氏(産総研・計算科学研究部門・主任研究員)
演題 フラグメント分子軌道法の開発と適用
内容

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日時 2009年 7月 27日(月) 16:00 - 17:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 Yshai Avishai(Ben-Gurion University also at Nihon Univ)
演題 Spin-orbit effects in one dimensional metallic wires
内容 When a one dimensional metallic wire forms a ring, a perpendicular (and static) magnetic field leads to the beautiful phenomenon of persistent current due to the Aharonov-Bohm (AB) effect. The wave function of an electron encircling the ring acquires a phase which affects the energy spectrum. On the other hand, a magnetic field acting on an open one dimensional metallic wire has no observable effect (as far as the orbital motion is concerned).

What happens if we consider the action of an electric field (such as gate voltage) instead of a magnetic field? Due to the spin-orbit coupling, there will be a spin analog of the AB effect, that is the Aharonov Casher (AC) effect. Instead of a simple phase, the two-component electron wave function undergoes a unitary transformation in spin space.

I will discuss two systems where the physics of the spin orbit interaction is rather rich and still, can be easily elucidated. First, a system of two coupled rings (like 8) will be studied, where the energy spectrum and the persistent current can be calculated analytically. The AB and AC effects are shown to interlace in a peculiar way: An AC effect in which $S_z$ is not conserved is possible only if there is also an AB effect.

Second, it will be shown that the AC effect can be employed to generate spin pumping in open one dimensional systems which results purely from an electric field. This might be considered as a useful device for generating polarization without the use of magnetic field and without charge transfer.

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日時 2009年 6月15日(月) 16:00 - 17:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部4号館3階1320号室
講師 江口 豊明 氏 (東京大学 物性研究所)
演題 放射光励起STMによるナノスケール元素マッピング
内容  走査トンネル顕微鏡(STM)は表面の原子構造を調べるための 有効な手法であり、ナノサイエンスに欠くことのできない手法である。
しかし、STMは表面上での原子種を同定することはできないという 欠点を持つ。もちろんSTMでも、トンネル分光やバリアハイト測定 などにより、異なる元素を見分ける方法がいくつか報告されている。
しかし、これらはいずれも特定の系において元素を区別するだけの 方法であり、汎用性のある方法とは言えない。これは、原理的にSTMが フェルミ準位近傍の価電子のみをプローブすることによるものであり、 一般的な元素分析手法とするためには、オージェ電子分光や X線光電子分光のように内殻電子に関する情報を得る必要がある。
そこで、我々は、放射光を照射し内殻励起により放出される光電子を STM探針で局所的にプローブすることにより、高空間分解能で 元素分析を行うことを目的としている。
 STMは探針-試料原子間に流れるトンネル電流を検出することで 表面の原子構造を調べる方法である。この測定の際、試料原子の 内殻準位のエネルギーに一致する光を試料に照射すれば、 光電効果で発生する光電子を探針電流として検出することも 可能である。それゆえ、入射光のエネルギーを変化させつつ 探針-試料間の電流値を測定し、さらに表面上を二次元走査 することで、特定元素の分布をマッピングすることができる。
 本装置は、放射光施設のビームラインに接続し放射光を 照射した状態においてもSTMで原子分解能観察が可能なほどの 安定性を有しており[1]、ロックイン法の導入など検出手法の 改良[2]や、絶縁体(ガラス)被覆探針を用いることで プローブ領域を制限する[3]といった工夫を凝らすことで、 光誘起電流を高感度に検出し、その二次元分布を画像化する ことが可能となっている。本装置を用いて、Au蒸着Si基板上に 作製したNiドットを観察したところ、Ni吸収端直上の エネルギーの放射光照射下では、Niドット上で光誘起電流が 増加している様を画像化することに成功した[4]。
その空間分解能は14nmと、既に、これまで光電子顕微鏡で 実現された最高分解能(22nm)を超える値を得ている。
ごく最近、同一基板上にあるNiおよびFe領域の選択的可視化にも 成功しており、本手法が汎用性のある元素同定手法であることが 示された[5]。
 本講演では、これまでに得られて上記の結果に加え、 現在抱える問題点・改善点、ならびに今後の展望について述べる。
[1] T. Matsushima et al., Rev. Sci. Instrum. 75, 2149 (2004). [2] T. Okuda et al., J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 144-147, 1157 (2005). [3] K. Akiyama et al., Rev. Sci. Instrum. 76, 083711 (2006). [4] T. Eguchi et al., Appl. Phys. Lett. 89, 243119 (2006). [5] T. Okuda et al., Phys. Rev. Lett. 102, 105503 (2009).

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日時 2008年7月27日(月)4pm
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 Yshai Avishai (Department of Physics, Ben-Gurion University, Beer Sheva 84105, Israel, also at Nihon Univ)
演題 Spin-orbit effects in one dimensional metallic wires
内容 Abstract:
When a one dimensional metallic wire forms a ring, a perpendicular (and static) magnetic field leads to the beautiful phenomenon of persistent current due to the Aharonov-Bohm (AB) effect. The wave function of an electron encircling the ring acquires a phase which affects the energy spectrum. On the other hand, a magnetic field acting on an open one dimensional metallic wire has no observable effect (as far as the orbital motion is concerned).

What happens if we consider the action of an electric field (such as gate voltage) instead of a magnetic field? Due to the spin-orbit coupling, there will be a spin analog of the AB effect, that is the Aharonov Casher (AC) effect. Instead of a simple phase, the two-component electron wave function undergoes a unitary transformation in spin space.

I will discuss two systems where the physics of the spin orbit interaction is rather rich and still, can be easily elucidated. First, a system of two coupled rings (like 8) will be studied, where the energy spectrum and the persistent current can be calculated analytically. The AB and AC effects are shown to interlace in a peculiar way: An AC effect in which $S_z$ is not conserved is possible only if there is also an AB effect.

Second, it will be shown that the AC effect can be employed to generate spin pumping in open one dimensional systems which results purely from an electric field. This might be considered as a useful device for generating polarization without the use of magnetic field and without charge transfer.

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日時 2008年12月25日3:30pm-
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 長田俊人(物性研究所)
演題 層状伝導体の層間磁気抵抗:磁気貫通系と多層Dirac電子系
内容 層状物質の磁場中層間伝導の問題において、層間結合が弱い(インコヒーレントな)場合は、これを摂動として扱う描像が有用である。
有機導体k-(ET)2KHg(SCN)4とa-(ET)2I3の磁気抵抗の振舞いが、磁気貫通系および多層Dirac電子系の特性として理解できることをこの描像を用いて示す。関連してグラファイトの磁気抵抗の振舞いについても述べる。

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日時 2008年10月18日(火)午後4時より
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館447号室
講師 Alessandro Toschi(ウィーン工科大学)
演題 Optical sum rules and specific heat anomalies in the proximity of the Mott-Hubbard transition
内容 A hallmark of electronic correlations is the strong renormalization of the quasiparticle peak in the spectral function, and, as it has been recently demonstrated [1], the appearance of kinks in the self-energy at low frequency. As a consequence, strong renormalization of the Drude peak, of the temperature dependence of the optical sum rules and of the specific heat can be expected in the vicinity of the Mott-Hubbard transition. Indeed similar features have been observed in cuprates and, more generally, in transition metal oxides. Dynamical Mean Field Theory calculations, using exact diagonalization as an impurity solver and a large number of sites in the electronic bath, allow us to perform a detailed comparison with experiments [2,3]. Our calculations unveil also the existence of an anomalous deviation from Fermi-liquid-behavior at temperatures much lower than expected[4]. Finally, we consider the effects of non-local correlations[5], which determine important corrections in the low-temperature optical and thermodynamical properties in the case of lower dimensional (e.g., quasi 2d) systems.

[1] K. Byczuk, M. Kollar, K. Held, Y.-F. Yang, I.A. Nekrasov, Th. Pruschke, and D. Vollhardt, 3, 168 Nature Physics 2007.
[2] A. Toschi, M. Capone, M. Ortolani, P. Calvani, S. Lupi, and C. Castellani, Phys. Rev. Lett., 95, 097002 (2005); A. Toschi and M. Capone, Phys. Rev. B 77, 014518 (2008).
[3] L. Baldassarre, A. Perucchi, D. Nicoletti, A. Toschi, G. Sangiovanni, K. Held, M. Capone, M. Ortolani, L. Malavasi, M. Marsi, P. Metcalf, P. Postorino, and S. Lupi, Phys. Rev. B 77, 113107 (2008).
[4] A. Toschi, M.Capone, C. Castellani, and K. Held, airXiv:0712.3723.
[5] A. Toschi, A.A. Katanin, and K. Held, Phys. Rev. B 75 045118 (2007); A.A. Katainin, A. Toschi, and K. Held, arXiv:0808.0689.

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日時 2008年 10月 9日(木) 13:30 - 15:00
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 Philipp Werner (ETH)
演題 Diagrammatic Monte Carlo simulation of quantum impurity models
内容 Quantum impurity models play an important role as representationsof molecular conductors and in the ``dynamical mean field" method,currently one of the most promising tools for studying the physicsof fermionic lattice models. Despite their zero-dimensional nature,the numerical simulation of impurity models remains a challenging task.Progress has been achieved with the recent development of diagrammaticMonte Carlo techniques. This simulation approach relies on adiagrammatic expansion of the partition function and the stochasticsampling of collections of diagrams. I will explain the key ideasfor the diagrammatic method and illustrate its power and flexibility with(cluster) dynamical mean field results for single-band and multi-orbital models.I will also discuss the adaptation of the diagrammatic Monte Carlo techniqueto real-time dynamics in non-equilibrium systems.

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日時 2008年 9月 18日(木) 15:00 - 16:30
場所 本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 Ronald Cohen, Carnegie Institution, Washington, D.C.
演題 Quantum Monte Carlo and Dynamical Mean Field Theory for solids at high pressures
内容 Quantum Monte Carlo (QMC), which uses no approximate density functional, and dynamical mean field theory (DMFT), which includes a frequency dependent self-energy to account for non-local correlations, are being applied to obtain greater accuracy in minerals at high pressures. In spite of the great success of DFT there are still some fundamental problems that need improvement. First is the need for increased accuracy for some rather ordinary materials such as silica. Although the local density approximation (LDA) gives excellent results for individual silica phases, such as the CaCl2 transition, it is not so good for comparing energetics of very different structures, such as quartz versus stishovite. LDA predicts stishovite to be the stable ground state structure rather than quartz. One of the first great successes of the Generalized Gradient Approximation (GGA) was to give the correct energy difference between quartz and stishovite. Less well appreciated is the fact that almost all other properties, such as structure, equations of state, elastic constants, etc., are worse with the GGA than the LDA. We are applying quantum Monte Carlo (QMC), which does not use any density functional, to silica. Transition metal bearing oxides such as those containing iron are a problem for conventional band theory and conventional DFT computations. We are exploring DMFT for FeO under pressure and comparing the predictions with LDA+U and LDA/GGA using the full-potential LMTO code with DMFT of Savrasov. We are first using the Hubbard I approximation, which solves the Fe2+ ion exactly including correlations and this solution is then embedded in a bath of the rest of the crystal. This is iterated until self-consistency, resulting in a reconfigured band structures, charge densities, spin densities, total energies, etc.

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日時 2008年 9月 1日(月) 15:30 - 17:00
場所 本郷キャンパス理学部1号館4階445号室
講師 Tomo Uemura(Columbia University)
演題 Magnetic Order and Superfluid Density in FeAs superconductors --- energy-scale phenomenology and spin-fluctuation pairing ---
内容 Muon spin relaxation measurements of RE(O,F)FeAs (1111) and (A,K)Fe2As2 (122) systems [1-3] revealed: (a) static magnetic order in non-superconducting parent compounds of 1111 systems with variable moment size; (b) static magnetic order with partial volume fraction in superconducting compounds of the 122 systems in ambient and applied pressure; and (c) superfluid density scaling with Tc in the 1111 and 122 systems following a linear trend in cuprate and A3C60 superconductors. We compare these results with recent MuSR results on the Kageyama J1-J2 frustrated magents Cu(Cl,Br)LaNb2O7 [4], and consider relevance of itinerant-electron physics and frustrated-spin physics.

We also develop an energy-scale phenomenology [5], based on plots of Tc versus superfluid density, Tc versus resonance-mode energy, and the effective Fermi energy versus exchange interaction J, and propose a resonanting spin charge coupling "traffic-light resonance" as a mechanism for pairing in FeAs, CuO, heavy-fermion and other exotic superconductors.

[1] J.P. Carlo et al., Condmat arXiv:0805.2186.
[2] A.A. Aczel et al., Condmat arXiv:0807.1044.
[3] T. Goko et al., Condmat arXiv:0808.1425.
[4] Y.J. Uemura et al., Condmat arXiv:0806.2021.
[5] Y.J. Uemura, Physica B374-375 (2006)

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日時 2008年7月 23日(水) 13:30 - 15:00
場所 東京大学 本郷キャンパス理学部1号館4階445号室
講師 Stephan Roche (Institut for Nanosciences & Cryogenics, Grenoble, France)
演題 "Quantum Transport in Low Dimensional Carbon based Systems --- A playground for Mesoscopic Physics and More Surprises"
内容 In this talk, I discuss several quantum transport phenomena in fundamental quasi-1D or 2D objects of modern Nanosciences and Nanotechnologies, namely carbon nanotubes and graphene based materials.
[1] J.C. Charlier, X. Blase and S. Roche, Rev. Mod. Phys. 79, 677 (2007).
[2] R. Avriller, S. Latil, F. Triozon, X. Blase, S. Roche, Phys. Rev. B 74, 121406R (2006).
[3] A. Lherbier, B. Biel, Y.M. Niquet, S. Roche, Phys. Rev Lett. 100, 036803 (2008).
[4] L. E. F. Foa Torres and S. Roche, Phys. Rev. Lett. 97, 076804 (2006); L. E. F. Foa Torres and S. Roche, Phys. Rev. B. 75, 153402 (2007)

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日時 2008年6月30日(月)13:30-15:00
場所 東京大学 本郷キャンパス理学部1号館4階431号室
講師 Victor Kagalovsky (Sami Shamoon College of Engineering, Israel)
演題 "Various facets of Chalker-Coddington network model"
内容 We discuss in detail the original network model introduced to describe charge quantum Hall effect. We show how this model can be generalized to include either spin degree of freedom or two lowest Landau levels.
We further show its application new symmetry classes in disordered superconductors. In particular, we discuss very recent results for a D class superconductor (neither time reversal nor spin rotational symmetry). We finish by returning to the original model with strong nuclear magnetization.

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日時 2008年6月16日(月)14:00-15:30
場所 東京大学 本郷キャンパス理学部1号館4階445号室
講師 Philipp Hansmann (Max-Planck-Institut Stuttgart)
演題 Strong correlation effects in LaNiO3/LaAlO3 heterostructures: a LDA+DMFT analysis
内容 We study strong correlation effects in LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ heterostructures with LDA+DMFT to investigate possible analogies to isoelectronic cuprate structures. At high temperatures the system is metallic, whereas at low temperatures a tendency towards antiferromagnetic fluctuations is found.

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日時 2008年5月12日(月) 15:30-17:00
場所 東京大学 本郷キャンパス理学部1号館4階431号室
講師 平川一彦 氏(生産技術研究所)
演題 半導体超格子中のブロッホ振動と分散的テラヘルツ利得
内容 異なるバンドギャップを有する2つの半導体を周期的に積層した半導体超格子 に10 kV/cm程度の直流電界を印加すると電子は数THzの周波数でブロッホ振動 を 始める。従来、ブロッホ振動をする電子が電磁波に対して利得を有するのか どうかの議論がなされてきたが、近年新しく開発されたフェムト秒レーザパル スを用いたテラヘルツ時間領域分光法により、ブロッホ振動する電子の交流伝 導度のスペクトルを実験的に求めることができるようになった。本セミナーで は、ブロッホ利得の起源とそのスペクトルについて議論するとともに、光励起 された直後の電子が行うブロッホ振動の初期位相に関する知見についても触れたい。

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日時 2008年4月23日(水) 15:00-16:30
場所 東京大学 本郷キャンパス 理学部1号館4階445号室
講師 岸田英夫 氏(名古屋大学工学研究科)
演題 一次元モットハバード絶縁体における非線形伝導と電流発振現象の探索
内容 近年、低次元有機錯体における負性微分抵抗現象とその性質を利用した電流発振 現象が関心を集めている。これまで報告された例においては、極低温下で実験が 行われ、発振状態(周波数、電流振幅など)の制御ができていない。我々は、発 振メカニズムを理解したうえで、室温における発振および制御を試み実現した。
最新の実験結果をもとに、一次元モットハバード絶縁体における電流発振現象に ついて議論したい。

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日時 2008年1月10日(木) 16:00-17:30
場所 東京大学 本郷キャンパス 理学部1号館9階933号室
講師 小野田 勝 氏(産業技術総合研究所 強相関電子技術研究センター)
演題 内因的異常ホール効果を中心とした最近の進展
内容 磁性金属における異常ホール効果は古くから知られており、 主にスピン-軌道相互作用に起因するスピン依存散乱(外因的機構) によって理解されてきた。しかし近年、スピン・カイラリティに 起因する新しいメカニズムが提案されたのをきっかけに、 多バンド効果による内因的機構をBloch電子の幾何学的な 性質から捉え直すいう見方が広く認識されるようになってきた。
本セミナーでは異常ホール効果の歴史的背景を概観しながら、 我々の研究を含む最近の研究動向に関して報告したい。

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日時 2007年10月18日(木) 15:00-16:30
場所 東京大学 本郷キャンパス 理学部1号館2階201b号室
講師 奥村 雅彦 氏 (日本原子力研究所 、計算科学技術推進センター原子力物性計算科学研究グループ)
演題 低次元強相関中性原子フェルミ気体の密度行列繰り込み群による解析
内容 近年実験技術の発達が目覚ましい中性原子フェルミ気体は、温度、密度、閉じ込 めポテンシャルの形、相互作用の大きさなどを制御することが可能であり、高温 超伝導体などの物質のシミュレーターとして期待されている。本講演では、近い 将来実現するであろうハバード模型によって記述される光学格子中の強相関フェ ルミ気体を密度行列繰り込み群を用いて解析した結果を示す。特に、1次元系で は、最近実現したランダムポテンシャルを印加した際の基底状態の特徴的振る舞 い(ホールの局在)について、また、原子ガス特有の制御可能なインバランス効果 がこの振る舞いにどのような影響を及ぼすかについて報告し、さらに、2次元ラ ンダム系についても、間に合えば初期的結果を示すこととしたい。

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日時 2007年10月25日(木) 15:00-16:30
場所 東京大学 本郷キャンパス 理学部1号館2階201b号室
講師 Giorgio Sangiovanni氏 (Max-Planck Institut for Solid State Research Stuttgart)
演題 Electron-Phonon Interaction in Strongly Correlated Electron Systems
内容 The Hubbard-Holstein model is an ideal playground to study the interplay between phonon-mediated attraction and a strong Coulomb repulsion. When charge fluctuations are strongly suppressed, like in strongly correlated systems, one of the issues is to understand how effective the electron-phonon coupling is and how this influences the various quantities. I will present Dynamical Mean Field Theory results for half-filled and doped systems, with particular emphasis on the differences between the paramagnetic and the antiferromagnetic phases. I will argue that antiferromagnetic correlations are crucial to interpret some recent experiments on cuprates in terms of strong coupling to phonons.

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日時 2007年1月15日(月) 13:30-14:30
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館933号室
講師 岡本 博 氏 (東大新領域)
演題 強相関電子系の非線形光学応答と光誘起相転移

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日時 2006年11月16日(木) 17:00-18:00
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館933号室
講師 有田 亮太郎 氏 (理化学研究所)
演題 Projective QMCを使ったLDA+DMFT計算:LiV2O4への応用
内容 QMCを使ったLDA+DMFTの最大の問題(のひとつ)は、いかに低温の 計算を実行するかという点にある。低温における種々の多体効果を ab initioに記述することを考えた場合、この問題はどうしても 克服する必要がある。
LiV2O4はd電子系でありながら重い電子系のような振る舞いをすることが 知られており、その起源について様々な議論がなされている。実験的 には、最近、光電子分光の実験において約30Kより低温でフェルミレベル より約10meV上のところでピークが急成長することが報告されている。
このピークの発現機構について最近開発したProjective QMCを使った 解析結果を紹介したい。

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日時 2006年9月11日(月) 16:00-17:00
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館233号室
講師 Ronald Cohen 氏 (Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington)
演題 Polarization Rotation in Relaxor Ferroelectrics
内容 Theoretical and experimental studies show that the large electromechanical response of PbMg_1/3 Nb_2/3 O_3 (PMN)-PT and related perovskite materials is due to the ease of rotating the polarization with an electric field applied oblique to the polarization. The applied field rotates the polarization from a rhombohedral phase towards tetragonal through monoclinic. Underlying the large coupling is the large /c/a/ strain (about 6%) of ferroelectric PbTiO_3 . The best materials, including the most commonly used piezoelectric material, PZT (PbZrO_3 (PZ)-PT) tend to be solid solutions with PT. The other endmember is typically a relaxor, such as PMN or PZN. Is the relaxor behavior crucial to obtaining large coupling transducer materials? First-principles total energy and linear response computations for PT show the surprising prediction of a pressure induced morphotropic phase transition from tetragonal to monoclinic to rhombohedral, and finally cubic. In the transition regions the dielectric constant and piezoelectric constants become very large, in fact larger than those of the new single crystal piezoelectrics PMN-PT and relatives. This shows that large strain piezoelectricity in solutions with PT is due to the behavior of PT itself, and the other components simply tune the transition to zero pressure. This suggests that the key to finding new materials is in finding new pure compounds with pressure induced morphotropic phase transitions. First-principles and multiscale simulations will be discussed for relaxor ferroelectrics.

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日時 2006年7月5日(水) 16:00~
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館431号室
講師 中島 龍也 氏 (東北大理)
演題 Rotating Bose-Einstein condensate and quantum Hall liquid
内容 二次元粒子系にとって,回転していることと磁場がかかっていることは等価である. 本セミナーでは,回転する二次元ボーズ系の低角運動量域及び高角運動量極限での 物理について話す予定である.

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日時 2006年5月18日(木) 15:00~
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館201b号室
講師 Yshai Avishai (Ben Gurion University, JSPS fellow)
演題 Kondo effect in Nano-structures
内容 The Kondo effect was discovered more than four decades ago in metals with small concentration of magnetic impurities. Ever since, it attracts a great deal of attention both from experimentalists and theoreticians, since it involves a subtle many-body physics (that of local moment). About eight years ago the Kondo effect was realized in simple quantum dots where the role of localized moment is played by trapped electrons. Later on it was realized in single molecules and in more complex quantum dots (artificial molecules in some respect). Following a short account of the early history of the Kondo effect, I will then review some of the present day aspects of Kondo physics as it is exposed in composite nano-structures such as double and triple quantum dots or in real molecules (some key-note experiments were performed in NTT and TODAI). The relevance of Group Theory will be stressed, as these nano-objects exhibit special symmetries. Only the main features will be presented, without entering technical details. Thus, no special expertise is required beyond advanced Quantum Mechanics.

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日時 2006年4月25日(火) 15:00~
場所 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館431号室
講師 Chyh-Hong Chern (ERATO, Department of Applied Physics, University of Tokyo)
演題 An Exact Two-dimensional Lattice Hopping Model of Mott Insulator without Symmetry Breaking.
内容 Searching for true many-body insulators has attracted a lot of interests in condensed matter physics in recent years. Despite the considerable efforts, we have only less than a handful of such type of insulators. Inspired by the fractional quantum Hall effect, we construct a fractional quantum Hall state on the triangular lattice. We obtain the Hamiltonian such that the state is the exact nondegenerate ground state. The Hamiltonian can be shown to be a long-ranged pair-hoping model with additional center-of-mass conservation.

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