Details of the Researcher

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Yukihiro Shimizu
Section
Graduate School of Engineering
Job title
Associate Professor
Degree

  • 博士(理学) (Tohoku University)

Committee Memberships 2

  • 日本物理学会　磁性分科世話人

    1995/05 - 2000/04

  • 日本物理学会　磁性分科世話人

    1995/05 - 2000/04

Professional Memberships 2

  • CATALYSIS SOCIETY OF JAPAN

  • 日本物理学会

Research Areas 1

  • Natural sciences / Magnetism, superconductivity, and strongly correlated systems / Highly Correlated Electron Systems

Papers 53

  1. In Situ TEM study of Rh particle sintering for three-way catalysts in high temperatures

    Hiroki Nakayama, Makoto Nagata, Hideki Abe, Yukihiro Shimizu

    Catalysts　11　(1)　1-16　2021/01

    DOI： 10.3390/catal11010019 　

    eISSN： 2073-4344

  2. Activation energy calculation of NO–CO reaction on rhodium surface by density functional theory

    Taisei Ito, Yukihiro Shimizu

    Catalysis Today　272-279　2019/07/15

    DOI： 10.1016/j.cattod.2018.07.056 　

    ISSN： 0920-5861

  3. Application of Matrix Poduct States to the Hubbard Model in One Spatial Dimension Peer-reviewed

    Yukihiro SHIMIZU, Koji MATSUURA, Hikaru YAHAGI

    JPS Conference Proceedings　1　016011-1-016011-5　2014/03/26

    DOI： 10.7566/JPSCP.1.016011 　

  4. Band calculations for 4f systems based on the dynamical mean field theory Peer-reviewed

    Osamu Sakai, Yukihiro Shimizu

    JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER　19　(36)　365213　2007/09

    DOI： 10.1088/0953-8984/19/36/365213 　

    ISSN： 0953-8984

    eISSN： 1361-648X

  5. Band calculation for Ce-pnictides on the basis of dynamical mean field theory Peer-reviewed

    Osamu Sakai, Yukihiro Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　76　(4)　044704　2007/04

    DOI： 10.1143/JPSJ.76.044707 　

    ISSN： 0031-9015

    eISSN： 1347-4073

  6. DMFT band calculation for Ce compounds Peer-reviewed

    O. Sakai, Y. Shimizu

    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　310　(2)　374-376　2007/03

    DOI： 10.1016/j.jmmm.2006.10.083 　

    ISSN： 0304-8853

  7. Theory of multiplet effect in the photoemission spectrum of Pr-skutterudites Peer-reviewed

    Y Shimizu, Y Kuramoto, O Sakai

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　378-80　(SPEC. ISS.)　250-251　2006/05

    DOI： 10.1016/j.physb.2006.01.415 　

    ISSN： 0921-4526

  8. Band calculation for ce-compounds on the basis of dynamical mean field theory Peer-reviewed

    O Sakai, Y Shimizu, Y Kaneta

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　74　(9)　2517-2529　2005/09

    DOI： 10.1143/JPSJ.74.2517 　

    ISSN： 0031-9015

  9. Kondo effect in systems with two-electron occupancy Invited Peer-reviewed

    Y Shimizu, O Sakai

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　74　(1)　27-33　2005/01

    DOI： 10.1143/JPSJ.74.27 　

    ISSN： 0031-9015

    eISSN： 0031-9015

  10. An application of the dynamical mean-field approximation to ferromagnetic alloys Peer-reviewed

    Y Shimizu

    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　272　(I)　513-514　2004/05

    DOI： 10.1016/j.jmmm.2003.11.218 　

    ISSN： 0304-8853

  11. Theory of the amplitude of the de Haas-van Alphen oscillation in the superconducting mixed state: Effects of the eddy currents Peer-reviewed

    T Kikuta, Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　71　(10)　2520-2525　2002/10

    DOI： 10.1143/JPSJ.71.2520 　

    ISSN： 0031-9015

  12. Dynamical cluster approximation for the periodic Anderson model: Competition between local and non-local correlations Peer-reviewed

    Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　71　(4)　1166-1173　2002/04

    DOI： 10.1143/JPSJ.71.1166 　

    ISSN： 0031-9015

  13. Dynamical Cluster Approximation for study of Non-local Correlations in the Periodic Anderson Model Peer-reviewed

    Y. Shimizu

    Suppl. J. Phys. Soc. Jpn.　71　(SUPPL.)　228-230　2002/03

    DOI： 10.1143/JPSJ.71.228 　

    ISSN： 0031-9015

    eISSN： 1347-4073

  14. Effect of non-local correlations in the periodic Anderson model studied by the dynamical cluster approximation Peer-reviewed

    Yukihiro Shimizu

    Physica B: Condensed Matter　312-313　516-518　2002/03

    DOI： 10.1016/S0921-4526(01)01147-4 　

    ISSN： 0921-4526

  15. Effect of band dispersion for renormalized gap on periodic Anderson model in infinite dimensions Peer-reviewed

    Y Shimizu, O Sakai, AC Hewson

    PHYSICA B　281　317-318　2000/06

    DOI： 10.1016/S0921-4526(99)00853-4 　

    ISSN： 0921-4526

  16. Effect of lattice distortion on non-Fermi liquid state of two channel Kondo model Peer-reviewed

    O Sakai, Y Shimizu, S Suzuki

    PHYSICA B　281　404-405　2000/06

    DOI： 10.1016/S0921-4526(99)01052-2 　

    ISSN： 0921-4526

  17. The effects of band dispersion and interactions on the excitation gaps in the periodic Anderson model in infinite dimensions Peer-reviewed

    Y Shimizu, O Sakai, AC Hewson

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　69　(6)　1777-1787　2000/06

    DOI： 10.1143/JPSJ.69.1777 　

    ISSN： 0031-9015

  18. Barrier height and film thickness dependence of the TMR Peer-reviewed

    Y Utsumi, Y Shimizu, H Miyazaki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　68　(10)　3444-3455　1999/10

    DOI： 10.1143/JPSJ.68.3444 　

    ISSN： 0031-9015

  19. Specific heat and magnetisation of impurity Anderson model with non-Kramers doublet lowest state subject to the tetragonal crystalline electric field Peer-reviewed

    Y Shimizu, A Hewson, O Sakai

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　68　(9)　2994-2998　1999/09

    DOI： 10.1143/JPSJ.68.2994 　

    ISSN： 0031-9015

  20. Non-Fermi-liquid behavior of impurity Anderson model with non-Kramers doublet ground state Peer-reviewed

    Y Shimizu, O Sakai, S Suzuki

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　259-61　366-367　1999/01

    DOI： 10.1016/S0921-4526(98)00646-2 　

    ISSN： 0921-4526

  21. Kondo effects in quantum dots systems Peer-reviewed

    W Izumida, O Sakai, Y Shimizu

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　259-61　215-216　1999/01

    DOI： 10.1016/S0921-4526(98)00999-5 　

    ISSN： 0921-4526

  22. Numerical Renormalization Group Study on the Non-Fermi-liquid Behavior of Impurity Anderson Model with Non-Kramers Doublet State Peer-reviewed

    O. Sakai, Y. Shimizu, S. Suzuki

    JJAP Series 11　11　148-150　1999

    Publisher: Japanese Journal of Applied Physics

  23. Temperature and Bias Dependence of the TMR Peer-reviewed

    Y. Utsumi, Y. Shimizu, H. Miyazaki

    J. Magn. Soc. Japan　23　(1-2)　58-60　1999

    Publisher: The Magnetics Society of Japan

    DOI： 10.3379/jmsjmag.23.58 　

    ISSN： 0285-0192

  24. Kondo effect in single quantum dot systems - Study with numerical renormalization group method Peer-reviewed

    W Izumida, O Sakai, Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　67　(7)　2444-2454　1998/07

    ISSN： 0031-9015

  25. Numerical renormalization group study of non-Fermi-liquid state on dilute uranium systems Peer-reviewed

    Y Shimizu, O Sakai, S Suzuki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　67　(7)　2395-2407　1998/07

    DOI： 10.1143/JPSJ.67.2395 　

    ISSN： 0031-9015

  26. Analysis of non-Fermi-liquid behavior in dilute uranium alloy based on numerical renormalization group method Peer-reviewed

    Y Shimizu, O Sakai, S Suzuki

    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　177　316-318　1998/01

    DOI： 10.1016/S0304-8853(97)00338-7 　

    ISSN： 0304-8853

  27. T-1/2 decreasing resistivity with decreasing temperature: A two-channel impurity Anderson model with an extra local spin Peer-reviewed

    O Sakai, S Suzuki, Y Shimizu

    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　177　327-328　1998/01

    DOI： 10.1016/S0304-8853(97)00407-1 　

    ISSN： 0304-8853

  28. An extended Anderson model that shows decreasing resistivity with decreasing temperature Peer-reviewed

    S Suzuki, O Sakai, Y Shimizu

    SOLID STATE COMMUNICATIONS　104　(7)　429-433　1997/11

    DOI： 10.1016/S0038-1098(97)00291-3 　

    ISSN： 0038-1098

  29. Competition and transitions of the ground state properties of the impurity Anderson model with multi-electron occupancy Peer-reviewed

    O Sakai, S Suzuki, Y Shimizu

    SOLID STATE COMMUNICATIONS　101　(11)　791-796　1997/03

    DOI： 10.1016/S0038-1098(96)00739-9 　

    ISSN： 0038-1098

    eISSN： 1879-2766

  30. Many body effects on electron tunneling through quantum dots in an Aharonov-Bohm circuit Peer-reviewed

    W Izumida, O Sakai, Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　66　(3)　717-726　1997/03

    DOI： 10.1143/JPSJ.66.717 　

    ISSN： 0031-9015

  31. Magnetic excitation and transport coefficients of the impurity Anderson model - Comparison between the 2-fold and 4-fold models Peer-reviewed

    S Suzuki, O Sakai, Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　65　(12)　4034-4044　1996/12

    DOI： 10.1143/JPSJ.65.4034 　

    ISSN： 0031-9015

  32. An extended impurity Anderson model showing divergent susceptibility and decreasing resistivity with decreasing temperature Peer-reviewed

    O Sakai, S Suzuki, Y Shimizu, H Kusunose, K Miyake

    SOLID STATE COMMUNICATIONS　99　(7)　461-465　1996/08

    DOI： 10.1016/0038-1098(96)00311-0 　

    ISSN： 0038-1098

  33. Analysis for softening of elastic constant and specific heat in CePd2Al3 - Quadrupole response induced by the Kondo effect Peer-reviewed

    Y Shimizu, O Sakai

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　65　(8)　2632-2639　1996/08

    DOI： 10.1143/JPSJ.65.2632 　

    ISSN： 0031-9015

  34. Numerical Renormalization-Group Study of Particle-Hole Symmetry Breaking in Two-Channel Kondo Problem: Effect of Repulsion among Conduction Electrons and Potential Scattering and Potent ial Scattering Peer-reviewed

    H. Kusunose, K. Miyake, Y. Shimizu, O. Sakai

    Phys. Rev. Lett.　76　(2)　271-274　1996/02

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.76.271 　

  35. Numerical renormalization group study for a 5f(2) singlet system Peer-reviewed

    Y. Shimizu, O. Sakai, Y. Kuramoto

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　206　135-137　1995/02

    DOI： 10.1016/0921-4526(94)00386-A 　

    ISSN： 0921-4526

    eISSN： 1873-2135

  36. Excitation spectrum of the impurity Anderson model with finite orbital degeneracy at finite temperatures Peer-reviewed

    O. Sakai, S. Suzuki, Y. Shimizu

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　206　141-143　1995/02

    DOI： 10.1016/0921-4526(94)00388-C 　

    ISSN： 0921-4526

    eISSN： 1873-2135

  37. Study on the Excitation Spectra of the Strongly Correlated Electron Systems based on the Numerical Renormalization Group Method - Single Impurity and Infinite Dimensional Lattice Models - Peer-reviewed

    Y. Shimizu, O. Sakai

    Computational Physics as a New Frontier in Condensed Matter Research　42-50　1995

  38. NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP STUDY OF MAGNETIC-IMPURITIES IN SUPERCONDUCTORS .2. DYNAMICAL EXCITATION-SPECTRA AND SPATIAL VARIATION OF THE ORDER-PARAMETER Peer-reviewed

    O SAKAI, Y SHIMIZU, H SHIBA, K SATORI

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　62　(9)　3181-3197　1993/09

    DOI： 10.1143/JPSJ.62.3181 　

    ISSN： 0031-9015

  39. EXCITATION-SPECTRA OF THE 2-CHANNEL ANDERSON MODEL Peer-reviewed

    Y SHIMIZU, O SAKAI

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　891-894　1993/05

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90735-O 　

    ISSN： 0921-4526

    eISSN： 1873-2135

  40. EXCITATION-SPECTRA OF 2-IMPURITY AND MULTICHANNEL KONDO SYSTEMS BY THE NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP METHOD Peer-reviewed

    O SAKAI, Y SHIMIZU, N KANEKO

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　323-327　1993/05

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90565-N 　

    ISSN： 0921-4526

    eISSN： 1873-2135

  41. MAGNETIC IMPURITY IN NONMETALLIC SYSTEMS Peer-reviewed

    K TAKEGAHARA, Y SHIMIZU, N GOTO, O SAKAI

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　381-383　1993/05

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90579-U 　

    ISSN： 0921-4526

  42. THE UNIFORM AND STAGGERED MAGNETIZATION AND INTERSITE INTERACTION OF THE 2-IMPURITY ANDERSON MODEL Peer-reviewed

    N KANEKO, J KATO, O SAKAI, Y SHIMIZU

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　888-890　1993/05

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90734-N 　

    ISSN： 0921-4526

  43. NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP STUDY OF THE KONDO EFFECT IN SUPERCONDUCTORS Peer-reviewed

    H SHIBA, K SATORI, O SAKAI, Y SHIMIZU

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　239-241　1993/05

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90540-M 　

    ISSN： 0921-4526

  44. QUANTUM MONTE-CARLO AND NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP STUDIES OF MAGNETIC-IMPURITIES IN NONMETALLIC SYSTEMS Peer-reviewed

    K TAKEGAHARA, Y SHIMIZU, O SAKAI

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　61　(10)　3443-3446　1992/10

    DOI： 10.1143/JPSJ.61.3443 　

    ISSN： 0031-9015

  45. NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP STUDY OF MAGNETIC-IMPURITIES IN SUPERCONDUCTORS Peer-reviewed

    K SATORI, H SHIBA, O SAKAI, Y SHIMIZU

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　61　(9)　3239-3254　1992/09

    DOI： 10.1143/JPSJ.61.3239 　

    ISSN： 0031-9015

  46. EXCITATION-SPECTRA OF THE 2 IMPURITY ANDERSON MODEL .1. CRITICAL TRANSITION IN THE 2 MAGNETIC IMPURITY PROBLEM AND THE ROLES OF THE PARITY SPLITTING Peer-reviewed

    O SAKAI, Y SHIMIZU

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　61　(7)　2333-2347　1992/07

    DOI： 10.1143/JPSJ.61.2333 　

    ISSN： 0031-9015

  47. EXCITATION-SPECTRA OF THE 2 IMPURITY ANDERSON MODEL .2. INTERPLAY BETWEEN THE KONDO EFFECT AND THE INTER SITE INTERACTIONS Peer-reviewed

    O SAKAI, Y SHIMIZU

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　61　(7)　2348-2358　1992/07

    DOI： 10.1143/JPSJ.61.2348 　

    ISSN： 0031-9015

  48. EXCITATION-SPECTRA OF THE IMPURITY ANDERSON MODEL CALCULATED BY THE NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP METHOD Peer-reviewed

    O SAKAI, Y SHIMIZU, T KASUYA

    PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT　108　(108)　73-88　1992

    ISSN： 0375-9687

  49. Calculation of Excitation Spectra Based on the Numerical Renormalization Group Method Peer-reviewed

    Y. Shimizu, O. Sakai

    Computational Approaches in Condensed-Matter Physics, Springer-Verlag　92-96　1992

  50. EXCITATION-SPECTRA OF 2 IMPURITY ANDERSON MODEL Peer-reviewed

    O SAKAI, Y SHIMIZU, T KASUYA

    SOLID STATE COMMUNICATIONS　75　(2)　81-87　1990/07

    DOI： 10.1016/0038-1098(90)90346-D 　

    ISSN： 0038-1098

  51. THEORY OF THE KONDO EFFECT FOR SM-LIKE SYSTEMS Peer-reviewed

    Y SHIMIZU, O SAKAI, T KASUYA

    PHYSICA B　163　(1-3)　401-404　1990/04

    ISSN： 0921-4526

  52. EXCITATION-SPECTRA OF THE DEGENERATE ANDERSON MODEL WITH FINITE F-F COULOMB INTERACTION Peer-reviewed

    O SAKAI, Y SHIMIZU, R TAKAYAMA, T KASUYA

    PHYSICA B　163　(1-3)　695-698　1990/04

    ISSN： 0921-4526

  53. SINGLE-PARTICLE AND MAGNETIC EXCITATION-SPECTRA OF DEGENERATE ANDERSON MODEL WITH FINITE F-F COULOMB INTERACTION Peer-reviewed

    O SAKAI, Y SHIMIZU, T KASUYA

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　58　(10)　3666-3678　1989/10

    DOI： 10.1143/JPSJ.58.3666 　

    ISSN： 0031-9015

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Misc. 1

  1. Calculation of the non-linear current through the ferromagnetic tunnel junction.

    内海裕洋, 清水幸弘, 宮崎博司, 松原史卓

    日本物理学会講演概要集(年会)　53　(1)　1998

    ISSN： 1342-8349

Books and Other Publications 1

  1. Study on the Excitation Spectra of the Strongly Correlated Electrom Systems based on the Numerical Renormalization Group Mothod -Single Impurity and Infinite Dimensional Lattice Models-

    SHIMIZU Yukihiro

    1995

Presentations 16

  1. ハバード模型における行列積状態変分波動関数とその数値計算法の開発

    日本物理学会　2013/09/25

  2. Application of Matrix Product States to the Hubbard Model in One Spatial Dimension International-presentation

    The 12th Asic Pacific Physics Conference　2013/07/14

  3. 遷移金属酸化物における電場誘起抵抗変化機構と非平衡電流の理論

    日本物理学会　2009/03/27

  4. Mn酸化物を用いた電場誘起抵抗変化素子の動作機構の理論 II

    日本物理学会　2007/09/21

  5. Theory of Electric-induced Resistance-change Effect in Perovskite Manganite International-presentation

    CERC-2007　2007/05/22

  6. Mn酸化物を用いた電場誘起抵抗変化素子の動作機構の理論

    日本物理学会　2007/03/18

  7. PrOs4Sb12の重い電子状態における多重極子近藤効果の役割

    日本物理学会　2006/03/27

  8. Estimation of pf-hybridization in Pr skutterudites by using the LMTO band calculation International-presentation

    workshop on NQS-skutterudies　2005/11/21

  9. Prスクッテルダイトのpf混成のバンド計算による評価

    日本物理学会　2005/09

  10. Theory of multiplet effect in the photoemission spectrum of Pr skutterudites International-presentation

    SCES05　2005/07/26

  11. Pr不純物系の非フェルミ流体異常の理論

    日本物理学会　2005/03/24

  12. Prスクッテルダイトの光電子分光と電気抵抗における多重項効果

    日本物理学会　2004/09/12

  13. Prスクッテルダイトの光電子分光における多重項効果の理論

    日本物理学会　2004/03/27

  14. An application of the dynamical mean field approximation to ferromagnetic alloys International-presentation

    ICM2003　2003/07/27

  15. 動的平均場近似による遷移金属合金の電子状態

    日本物理学会　2003/03/28

  16. Numerical renormalization group study of non-Fermi-liquid behaviour of dilute Uranium systems International-presentation

    International Workshop on FERMI-LIQUID INSTABILITIES IN CORRELATED METALS　1998/09/23

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Research Projects 14

  1. RRAMにおける電場誘起抵抗変化効果の理論 Competitive

    2004/04 - Present

  2. Theoretical Study of Highly Correlated Electron Systems Competitive

    System: Grant-in-Aid for Scientific Research

    2002/04 - Present

  3. Study of catalytic surface reaction developed by tensor network in correlation electron systems

    SHIMIZU Yukihiro

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    Institution: Tohoku University

    2016/04/01 - 2019/03/31

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    The purpose of this study was to establish a guideline for reducing the amount of precious metals used in catalysts for automobile exhaust gas purification and for developing alternative materials for precious metals from the viewpoint of electronic state calculation. We have carried out electronic state calculations incorporating the electron correlation effects of the d electrons of the precious metal catalyst and the 4f electrons of the co-catalyst, and clarified the relationship between the catalyst function and the electron correlation effect. First-principles calculations of precious metal catalysts, transition metal catalysts, and ceria reveal the mechanism that the electron correlation effect of 4f electrons of cerium contributes to the enhancement of catalytic function in noble metal and ceria metal-support interactions did. We also constructed a tensor network of the ground state of the lattice model incorporating the electron correlation effect.

  4. Study of dynamics in non-equilibrium state and nanoscale quantum transport

    SHIMIZU Yukihiro

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    Institution: Tohoku University

    2012/04/01 - 2014/03/31

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    In order to understand the dynamics of non-equilibrium state in nanoscale systems such as spintronics device, we develop the numerical solution for the time evolution of non-equilibrium state. For the continuum model we develop the self-consistent computation of the density of states and the probability distribution function by employing the quantum transport theory. For the correlated lattice model, we employ the so called matrix product states (MPS) and the time evolving block decimation (TEBD) for the Hubbard model. We show that the electron correlation blocks the spin current at the interface of paramagnetic and ferromagnetic states.

  5. Development of the dynamical cluster approximation far the strongly correlated lattice model on the parallel computers

    SHIMIZU Yukihiro, SAKAI Osamu

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Institution: Tohoku University

    2002 - 2004

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    1.Development of a parallel computer system and the computer programs We develop a PC cluster system with 16 CPUs, which are connected by the gigabit ethernet each other, for parallel computation by the MPI programs. We develop the computer programs of the quantum Monte Carlo method to solve the cluster impurity Anderson model. We continue the development of the programs suited for lager parallel computer systems. 2.Study of local correlation in the binary ferromagnetic alloy The effect of the fluctuation of local correlation in the phase diagram of binary ferromagnetic alloy is investigated by using the coherent potential approximation and the dynamical mean field theory. The Curie temperature varies smoothly as the function of the concentration. This behavior is different from the phase diagram that is calculated by the Hartree-Fock approximation. 3.Study of electronic state of the filled skutterudites We analyze the resonant photoemission spectrum of f-electron in filled Pr skutterudites. We find the resonance peak at the Fermi level with satellite structures from the excited states of multiplet in Pr ion. We also examine the ground state of an impurity Anderson model, which has a singlet as the lowest state and multiplets as excited states of an f2 configuration subject to a cubic CEF. 4.Study of LMTO band calculation and the dynamical mean field theory In order to combine the dynamical mean filed theory and the electronic structre we develop the programs of LMTO band calculations.

  6. Development of the Band Calculation based on the Dynamical Mean Field Theory

    SAKAI Osamu, SHIMIZU Yukihiro, SASO Tetsuro, KANETA Yasunori, SHIINA Ryousuke, IMADA Shin

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Institution: Tokyo Metropolitan University

    2002 - 2004

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    The main purposes of this project were to development the band calculation method based on the dynamical mean field theory for general use, and to study related phenomena of strongly correlated electron systems. (1) A method named as NCAf2v' was developed to solve the auxiliary single site Kondo problem. This enables us to include the correct exchange process through the f1-f2 valence fluctuation along with the f1-f0 fluctuation. The usual NCA method restricts the latter one. (2) The band calculation program was developed by the combination of the LMTO and the NCAf2v' method. The spin-orbit (SO) splitting and the crystalline filed splitting (CF) of the self energy were included in the calculation. (3) The method was applied to Ce metal and CeSb. In the y-phase of Ce metal, the CF splitting energy is larger than the Kondo temperature, while in the a-phase the Kondo temperature is larger than the CF splitting. The SO side peak becomes conspicuous in photo-emission-spectra similarly to the experimental results. In CeSb two peaks structure of PBS was reproduced. A rather higher Kondo temperature is expected because a small peak appears at the Fermi energy in the effective hybridization, which is caused by the strongly correlated 4f band. The magnetic alloy problem of 3d metals was also studied. The Curie temperature id decreased by the correlation type fluctuation effects. The optical and thermoelectric effects of Kondo insulator materials such as YbB12 were studied based on the tight biding model which reproduces the main features of band structures. The dynamical excitation of multipolar ordering systems such as PrOs4Sb12 was also studied.

  7. 希薄磁性半導体の磁性と電子状態のモンテカルロ法による研究

    酒井 治, 椎名 亮輔, 清水 幸弘

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 特定領域研究

    Institution: 東京都立大学

    2003 - 2003

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    本課題の目的はモンテカルロ法を援用して希薄磁性半導体の電子状態と磁性の発現の特徴を解明することである。 希薄磁性半導体は、温度や外部磁場によるスピン状態の制御に応じて電子状態が大きな摂動をうけ、様々に性質を変え、応用上から注目されている。一方では、いくつかの物理的に重要な基本問題内包されている。希薄な磁性イオンの空間分布とスピン配位の温度揺らぎから生じる、電子の感じるポテンシャルの空間的な揺らぎが大きく、電子系は強い影響を受ける。電子系のエネルギーは、また、スピン系の有効エネルギーとして、スピン配位の出現確率にフィードバックする。アンダーソン局在とその状態の電子系のエネルギーを有効相互作用とするスピングラスの問題が関連して発現することになる。自縄自縛のマグネテックポーラロン状態の出現などが予想されている。本研究では電子にたいするポテンシャルの揺らぎを出来るだけ忠実に取りいれた計算を行い、空間的な揺らぎ効果が、磁性の発現にどのような影響を持つか調べた。当初はモンテカルロ法の適用を計画していたが、スピングラス問題に関連した準安定状態の出現が計算を困難にしていることが明らかになった。このため取り扱う系のサイズは小さなものに限定されるが、計算上の信頼性は保障されるように、すべてのスピン配位を数えて、熱統計平均をとる方法を適用した。 いくつかの磁性半導体で、磁気転移温度が高くなる理由として不純物バント形成による2重交換相互作用の機構が提唱されている。これらはCPAと分子場理論に基礎を置いている。しかし、揺らぎ効果を取り入れた今回の研究では、高い強磁性転移温度が得られるのは、不純物帯の形成される領域ではないことが明らかになった。 強磁性は、バント端に共鳴的な高状態密度領域があり、RKKY的な描像と二重交換相互作用描像の遷移領域に現われる。 その他の課題として、動的平均場法による磁性合金の磁性発現への電子相関効果、量子ドットにおけるスピンクロスオーバー領域のトンネル異常の理論の発展を行なった。

  8. 周期的アンダーソン模型における非局所動的相関効果の拡張動的平均場理論による研究

    清水 幸弘

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 奨励研究(A)

    Institution: 東北大学

    2000 - 2001

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    本研究の目的は、重い電子系の物性の特徴を含む基礎的模型である周期的アンダーソン模型の一粒子励起スペクトルの計算を行うことによって、この模型の性質に局所相関と非局所相関が如何に寄与しているのかを明らかにすることであった。この模型の解法に従来から用いられて動的平均場近似において考慮が不十分な非局所相関効果を取り入れるために、動的平均場近似を拡張する手法である動的クラスター近似の手法を用いる計算機プログラムの開発を行なった。動的クラスター近似における計算プロセスは、有効媒質を自己無撞着に決めながら、有効クラスター模型を繰り返し解くことである。有効クラスター模型の解法にはNCA法を用い、多数の複素関数の連立積分方程式を自己無撞着に解くプロセスで並列スーパーコンピュータ向きのチューニングを行ない、以下の結果を得た。 ハーフフィリングモデルにおいては、f電子のバンド分散をわずかに与え、近藤絶縁体とならない場合を調べた。近藤格子極限の場合に従来の動的平均場近似計算でフェルミ準位に現れるコヒーレンスピークが、反強磁性RKKY相関によって著しく抑制され、ギャップ的構造となる。 伝導電子バンドのフィリングが小さい場合には、フェルミ準位にシャープなコヒーレントピークが現れる。このことは、反強磁性RKKY相関がハーフフィリングの場合に比べて小さくなったことにより説明できた。伝導電子バンドのフィリングが中間的な場合には、コヒーレントピークの特性エネルギーが非常に小さくなった。

  9. Study on the Kondo effect of ions with multi-electron occupancy

    SAKAI Osamu, SHIMIZU Yukihiro

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Institution: Tohoku University

    1997 - 1998

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    We have studied following subjects. (1) It is known that the impurity Anderson model (TAM), which is a fundamental model for the magnetic ion in metal, has certainly the local Fermi liquid (LFL) properties in large hybridization limit. Does the non-Fermi liquid (NFL) state appear in the LAM? If it does, what kind of transition occurs between the LFL and the NFL states. (2) The system1 U_xTh_<1-x>Ru2Si_2 shows anomalous low temperature behaviors similar to those of the NFL state of the two channel Kondo model (TCKM) type. But its resistivity decreases with decreasing temperature. Usually it is expected to increase in the TCKM.Can this resistivity be explained based on the IAM? (3) It is known that the TCKM has a residual entropy 1/ In at T=0. This will be released under the lowering of the crystal symmetry, and the specific heat will show a peak at a characteristic temperature. How the increase of the magnetic susceptibility with - In T behave near the characteristic temperature? Following conclusions are derived. (1) The IAM has various types of ground states including both LFL and NFL natures depending on the crystalline field when the hybridization is changed. (2) We can expect the decreasing resistivity when the valence fluctuation between f^2 and f^3ates dominates. (3) The characteristic temperature is about 1/10 of the crystalline field splitting. At that temperature the increase of the susceptibility saturates. The residual entropy in the NFL state is still 1/ in 2 even when the parameters are situated very near the transition point to the LFL state. Recently, the specific heat under strong magnetic field is measured for U_xTh_<1-x>Ru_2Si_2, and the residual entropy is not observed. Based on the results of the present study, we may conclude that the scenario of the TCKM type seems not applicable simply to this system. Roles of the dynamical Jahn-Teller effect are now under consideration.

  10. 強相関効果の関与したスピン制御現象の研究

    酒井 治, 清水 幸弘

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 重点領域研究

    Institution: 東北大学

    1997 - 1997

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    量子ドットを介したトンネル効果において、高温のクーロンブロッケイドから中途温度でスピン自由度による非弾性散乱が効く領域に変化し、さらに低温で近藤一重項形成にともなって干渉性が回復する領域へ移り変わる可能性は、はやくから期待されていた。しかし、このような多体系のトンネル効果を、非干渉性領域から干渉性領域にわたり具体的に統一的な計算で調べることは、従来は不可能であった。申請者らは数値繰り込み群の方法を発展させることにより、この問題の計算を可能にした。 量子コヒーレンスの問題はアハラノフ・ボ-ム(AB)効果により調べるのが適切である。ドットを含むAB回路の伝導度の印加磁束による振動を調べ、その温度依存性の詳細を明かにした。高温から温度を下げるに従い、AB振動の振幅はだんだん大きくなる。しかし、振幅が一様に増加するとは限らず、高調波振動の発生等、予想外の現象も現われることを見いだした。これは近藤効果の特性温度が外部パラメーター変化に敏感であるため、磁束の変化によりドットのスピン状態のクロスオーバーが発生することによるものである。 第二に単ドット系の回路について、ドットの複数の軌道がトンネル効果に寄与し得る場合について調べた。各軌道状態に対応する近藤温度が大きく異なることが起こり得ることを示した。この場合、異なった軌道を介するプロセスの干渉性は異なった温度依存性を持ち、トンネル効果にあらわれる干渉効果が温度により大きく変化する。従って、高温の単純なクーロンブロッケードの領域と最低温の干渉性の完全である領域の中間に、干渉性の部分的発達に対応した様々なパターンのゲート電圧依存性が現われる。 いずれの場合も、温度に応じた多彩な干渉性が発現することは相互作用系であること特徴である。

  11. 重い電子系ウラン化合物の微小磁気モーメントと近藤効果

    清水 幸弘

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 重点領域研究

    Institution: 東北大学

    1996 - 1996

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    ウランを希薄に含むU_xTh_<1-x>Ru_2Si_2等の低温領域において非フェルミ流体(NFL)異常が観測されている。本研究においては正方晶の結晶場中の6重縮退(j=5/2)のj-j結合タイプのアンダーソンモデルを用いた。f^1状態は3つの結晶場2重項に分裂し、f^2以上の結晶場状態はクーロン相互作用と交換相互作用項を採り入れ、j-j結合タイプによって生成する。f^2の非クラマ-ス二重項(Γ_5)が結晶場の基底状態となり、一重項状態(Γ_4)が第一励起状態となるようにf^1エネルギー準位とクーロン相互作用、交換相互作用の値を選ぶ。主な価数揺動がU^<4+>(f^2)-U^<5+>(f^1)間、あるいはU^<4+>(f^2)-U^<3+>(f^3)間の2通りの場合についてそれぞれ混成項の大きさを系統的に変化させた。数値繰り込み群の方法を用いて、1)基底状態にNFL状態が存在するか?2)NFL状態を記述する有効ハミルトニアンはいかなるモデルか?3)このモデルの磁化(帯磁率)の温度変化は実験の低温異常を説明するか?について調べた。 主な価数揺動がどちらの場合でも、混成が弱い場合には系の基底状態は2重項状態となり、低励起エネルギースペクトルはNFLを記述する部分と局所フェルミ流体(LFL)を記述する部分の和となる。この2つの有効モデルは、固定点において互いに独立であり同程度の低エネルギースケールをもつ。NFLを記述する部分は、共形場理論から得られるs=1/2-2チャンネル近藤モデルの固定点と同じ固定点となる。この状態に磁場をかけると、繰り込みのエネルギースケールが磁場程度より高エネルギー領域では磁場のない系と同じエネルギースペクトルの振る舞いであるが、それ以下ではエネルギースペクトルが磁場で分裂し、全系がLFLで記述されるようになる。帯磁率の低温領域でNFLに特徴的な-lnT依存性が現れる。

  12. 近藤問題に関連した非フェルミ流体論的状態の発生条件の総合的研究

    酒井 治, 清水 幸弘

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 一般研究(C)

    Institution: 東北大学

    1995 - 1995

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    ウラン系等ある種のf^2-配位のイオンの希薄磁性合金の極低温での異常、あるいは量子二準位系に関連して二チャンネル近藤モデルが注目されていた。本研究課題では 1)二チャンネル近藤モデルによる非フェルミ流体的状態の発生したときにそれに特有な動的励起の特徴 2)現実の系を解析する場合に、モデル科にあたり落とした相互作用の現実での効果、また、それが動的励起にどのように現れるか、 3)二チャンネル問題とは一応切り離して、結晶場と近藤効果の競合する現実の系で見いだされた興味ある現象の起源の解明、を目的とした。 1)については、散乱行列の虚部がω^<1/2>べきの異常性を持つことを示した。ウランの場合に電気抵抗がT^<1/2>べきで減少することのあることが実験で見いだされており、謎とされていた。数値繰り込み群の計算により結合定数が非常に大きいときには散乱行列がω=0での値から減少して抵抗が増大することのあり得ることを示した。現実の実験といかに関連するか現在検討中である。2)について量子二準位系では伝導電子間のクーロン相互作用がある。阪大基礎工三宅グループとの共同研究により、非フェルミ流体状態はこの相互作用にたいして安定であることを示した。しかし、スピン帯磁率にも対数異常を生じ、検証可能であることを指摘した(雑誌論文第4項)。他に、情報を交換しながら行なったた東工大斯波グループの研究でウラン系において異常の生じる領域がかなり広いことが示された。これに関連してアンダーソンモデルの立場からの理解を進める研究を実行中である。3)についてCePd_2Al_3で従来の結晶場理論にもとづく四重極応答理論では零となるべきc_<33>モードの音速のソフト化が実験で見いだされ未解決の問題であった。これにつき近藤効果を含んだ四重極応答を考えることによりソフト化の起源を明らかにした(投稿中)。

  13. 数値繰り込み群法による無限次元周期アンダーソンモデルの研究

    清水 幸弘

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 重点領域研究

    Institution: 東北大学

    1995 - 1995

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    1.無限次元モデルの励起スペクトル 電子-ホール対象なモデルの周期アンダーソンモデルに無限次元の方法と数値繰り込み群の方法を用いて一粒子励起スペクトル、磁気励起スペクトル、及び電荷励起スペクトルの数値計算を行った。フェルミ準位の位置の励起スペクトルにギャップが開き、ギャップの大きさは一粒子励起スペクトルにおいては0.5T_K程度である。磁気励起スペクトルと電荷励起スペクトルのギャップは一粒子励起スペクトルのそれの2倍程度となる。 2.CePd_2Al_3における四重極応答と近藤効果 CePd_2Al_3の磁気比熱と弾性定数の温度変化の実験結果の詳細な解析を数値繰り込み群の方法を不純物アンダーソンモデルに適用することにより行った。結晶場励起エネルギーΔと、仮にΔを0とした系の近藤温度T_K^0の比Δ/T_K^0が、1.2であることを比熱のデータの解析から評価できた。更に、歪み感受率の近藤温度以下の温度変化が、結晶場モデルを用いた従来の理論とは近藤効果を考慮すると定性的な意味においても異なる結果となることを示した。そして従来の理論では説明できないC_<33>モードの弾性定数の近藤温度以下でのソフト化が説明できることを示した。

  14. 数値繰り込み群法による無限次元周期アンダーソンモデルの研究

    清水 幸弘

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 重点領域研究

    Institution: 東北大学

    1994 - 1994

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    今年度の研究によって次の2つの研究成果が得られた。 1.不純物アンダーソンモデルの有限温度における励起スペクトルの計算。 無限次元周期アンダーソンモデルは、有効媒質中の一不純物問題に帰着される。今年度は、無限次元周期アンダーソンモデルの励起スペクトルの温度変化を数値繰り込み群(NRG)の方法を用いて計算する準備として、不純物アンダーソンモデルの有限温度における励起スペクトルをNRG法で計算するプログラムを開発した。電子間相互作用Uによる2次摂動計算の結果が信頼できるようなUの小さい場合に対して、NRG法と摂動計算の一粒子励起スペクトルの計算結果を比較し、両者がよく一致することがわかった。NRG法の計算精度はUの大きさによらないので、本研究で開発した方法により十分信頼できる計算結果が得られることがわかった。また磁気励起スペクトルに対しても十分信頼できる計算結果を得た。今後、無限次元周期アンダーソンモデルをNRG法で取り扱う方法に本研究で開発した有限温度への拡張法を組み合わせた研究を行う。 2.結晶場一重項と近藤効果の競合問題。 ウラニウム化合物中のウラニウムイオンの基底状態は、結晶場によって一重項になる可能性がある。この一重項状態と近藤効果の競合問題をアンダースクリーニングのアンダーソンモデルに対してNRG法を用いて研究した。その結果、結晶場の励起エネルギーと近藤温度が同程度の時に比熱や励起スペクトルに新しい低エネルギースケールが現れることがわかった。

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