The magnetic properties are investigated at themolecular level, by constructing and solving realisticmodel, extracted from first-principles calculations.

Emergent magnetic properties of complex oxide materials

Keywords: Electronic structure, magnetism, transition-metal oxides

Solovyev Igor

SOLOVYEV.Igor@nims.go.jp | http://samurai.nims.go.jp/SOLOVYEV_Igor-e.html

Search for new magnetic materials with new functionalities, which can be used in a new generation of electronic devices, is an important strategic goal.

The magnetic oxides are regarded as one of the key materials in this research. The first-principles calculations is the powerful tool of the materials science.

Understanding magnetic properties on the basis of first-principles calculations. Theoretical search for new magnetic materials with new functionalities. Building microscopic theories for magnetic properties of real materials.

I.V. Solovyev, J. Phys.: Condens Matter 20, 293201 (2008) [Topical Review] S.A. Nikolaev and I.V. Solovyev, Phys. Rev. B 90, 184425 (2014) I.V. Solovyev, Phys. Rev. B 95, 214406 (2017)

Electronic and magnetic properties of the wide class of magnetic materials are systematically studied on the microscopic level, by combining first-principles calculations with the model Hamiltonian techniques.

New theoretical approach for studying electronic and magnetic properties

Microscopic theory of electric polarization induced by complex magnetic order

Theoretical prediction of new functionalities of the magnetic materials

Microscopic theories of inversion symmetry breaking and electric polarization induced by complex magnetic order.

Orbital ordering, low-dimensional magnetism, and multiferroic phase in NaO2: new molecular p-electron analog of transition-metal oxides.

Novel aspects of orbital magnetism: itinerant magnetization in prototype Mott insulators and its possible implications.

Nano-Theory Field / Emergent Materials Property Theory Group

クラスター非平衡緩和法の新展開

磁化と相関長に基づくクラスター非平衡緩和の定式化：

左図は無限レンジ（＝無限次元）イジングモデルの磁化の時間依存性の解析的表式と数値計算の⽐較、右図は現象論的に導出された２次元イジングモデルの相関⻑のスケーリング型の数値計算への適⽤例

Keywords: 相転移、クラスターアルゴリズム、非平衡緩和、相関長、Binder比、量子相転移

ナノセオリー分野 機能創成理論グループ

野々村 禎彦NONOMURA.Yoshihiko@nims.go.jp | http://www.nims.go.jp/research/mana/index.html

相転移研究の新手法「クラスター非平衡緩和法」を提唱し、さまざまな古典スピン系に適用した

この手法の基礎となる、非平衡臨界緩和の関数型「引き伸ばされた指数緩和」の理論的導出

適用範囲の拡張、特にクラスターアルゴリズムが標準的な手法である量子スピン系への拡張

相関長に基づいた定式化：無限次元系で解析的・有限次元系で現象論的に緩和関数型を導出

Binder比に基づいた定式化：初期臨界緩和のガウス分布的な振舞を磁化分布の計算で示した

量子相転移への拡張：ダイマー化した２次元S=1/2反強磁性ハイゼンベルク系の高精度計算

・Y. Nonomura and Y. Tomita, Physical Review E 93, 012101 (2016).

・Y. Nonomura and Y. Tomita, arXiv:1801.10315 (2018).

・Y. Tomita and Y. Nonomura, unpublished.

クラスター非平衡臨界緩和型を理論的に導出した

クラスター非平衡臨界緩和のガウス分布性の指摘

クラスター非平衡緩和法を量子相転移に拡張した

緩和関数型の理論的導出の拡張と一般化

ガウス分布・平衡分布の推移、初期状態依存性

未解決・未知の量子相転移への本手法の適用

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

B 2,1

(t,L)

t- log L

(b)

L = 1000

L = 2000

L = 4000

L = 8000

10-3

10-2

10-1

100

101

102

103

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014

P(|m

|;t)

|m|2

(a) 1 MCS

2 MCS

4 MCS

8 MCS

磁化とBinder比に基づくクラスター非平衡緩和の定式化：

左図は２次元イジングモデルのBinder⽐を相関⻑と同様のスケーリング変数でスケールした数値計算、右図は２次元イジングモデルの初期緩和では磁化の分布関数がガウス分布になることを⽰す数値計算

ダイマー化した２次元S=1/2反強磁性ハイゼンベルクモデルにおけるネール／ダイマー量⼦相転移の模式図

左図のモデルの量⼦相転移点においてBinder⽐を本⼿法で解析すると⾼精度でスケールし、量⼦相転移への拡張に成功

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国際ナノアーキテクトニクス