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初貝 安弘
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ResercherID: Y. Hatsugai
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Web 記事 - 201309のエントリ

久しぶりにグラフェンとは?

カテゴリ : 
研究解説:  » グラフェン
執筆 : 
hatsugai 2013-9-16 23:19
グラフェンとは炭素原子が蜂の巣格子状に結晶化した2次元つまり絨毯状の 物質である。単体の炭素にはグラファイト、ダイヤモンド、C60等 幾つもの同素体 が存在するが、 グラフェンもその1つである。 蜂の巣格子は 周期格子であるが、ある単位胞を2次元の並進操作で並べて蜂の巣格子を つくるとき、単位胞には必ず2種類の原子が含まれる。よって固体物理学の一般論に 従えば、そのエネルギーバンドは2つからなり、中性のグラフェンは 半導体(絶縁体)となるはずであるが、 実際のグラフェンは、種々の意味で対称性が 高く、そのバンドギャップは消失し、ゼロギャップ半導体となる。 よって通常の半導体において使われる有効質量近似は破綻し その有効理論は P. Dirac が特殊相対論と整合的な量子力学のために導入したDirac 方程式の2次元版 となり、 特異な物理現象が期待されていた。 その一方で、ランダウ以来の結晶の安定性の理論によると1,2次元のマクロな完全結晶は 熱力学的に不安定であり、存在し得ないと考えられていた。 それにも、関わらず英国マンチェスター大学の A.Geim と K. Novoselov は剥離法という 驚くべき手法で実際にマクロで単層のグラフェンを合成することに成功し、 その功績により2010年のノーベル物理学賞を受賞した。百聞は一見にしかずである。 ゼロギャップ半導体である グラフェンのフェルミエネルギー近くでの エネルギー分散は$E=\pm cp$ と相対論的な形となるが「光速$c$」は光の速度$c_{light}$ではなく$c\sim c_{light}/300$と実際の光速より大幅に小さい(遅い光!)。 よって、グラフェン中の電子が動き回る世界は、 まさに G. Gamow の不思議の国のトンプキンスが住む 「遅い光」の世界である。グラフェンで観測された原子崩壊はその一つの例である。
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今年もやります。まずは量子力学3. 冬は 統計力学2. 平成31年の新年あけましておめでとうございます。今年もあと79日!
最新ニュース
投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2019-09-30 11:19:28 (106 ヒット)

Exact flatness of energy bands implies some reasons behind. Here we present one of them, "molecular orbital (MO) representation", which seems to be applied for various classes of tight binding models. Mathematically if the rank of the hamiltonian as a linear operator is less than the number of atomic sites, the kernel of the linear operator has a finite dimension. This is the zero mode flat band. The MO rep. presents nice physical reasons for it. Original proposal by YH with Isao Maruyama in 2011 in EPL and arXiv is counting dimensions of non-orthogonal projections but the hopping of the MO's is allowed as we pointed out (it should be). It's a fun to guess what kinds of the MO representation is possible for a known flat band system. Try ! Also several physical reason why the flat band crosses/touches to dispersive bands in many cases are discussed. Our new paper has appeared in EPL, "Molecular-orbital representation of generic flat-band models", by T. Mizoguchi and Y. Hatsugai , also arXiv.


投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2019-09-10 11:03:57 (101 ヒット)

I wrote a small article "So Small Implies So Large: For a Material Design" in the "News and comment" section of the JPSJ in relation to a recent interesting paper by Toshikaze Kariyado. Material deformation induces a gauge field that modifies electronic structure and may result in the Landau levels without breaking time reversal. Have a look at.


投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2019-09-09 22:11:58 (107 ヒット)

Our paper "Higher-Order Topological Phase in a Honeycomb-Lattice Model with Anti-Kekulé Distortion" by Tomonari Mizoguchi, Hiromu Araki, and Yasuhiro Hatsugai, has appeared in J. Phys. Soc. Jpn. 88, 104703 (2019). One can access also via arXiv:1906.07928. Z6 quantization in honeycomb structure is the key. Have a look at.


投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2019-08-26 14:24:32 (149 ヒット)

Ryo Okugawa (WPI-AIMR, Tohoku Univ.) will be telling us on his recent work as a title "Chiral-symmetry protected second-order topological phases" on Sep. 18 (2019). Rm. D301 from 13:30pm. Join us.


投稿者 : hatsugai 投稿日時: 2019-08-08 00:43:18 (151 ヒット)

Due to an intrinsic symmetry of a mechanical system with friction governed by the Newton equation, exceptional rings appear in two dimensions. We have demonstrated it and classification of symmetry-protected non-Hermitian degeneracies is addressed putting a focus on the symmetry. The paper is published in Physical Review B, "Exceptional rings protected by emergent symmetry for mechanical systems" by Tsuneya Yoshida and Yasuhiro Hatsugai. You may find also here arXiv:1904.10764.


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