計算物質機能研究ユニット

主宰者

主宰者名

Yong Xu

学位

Ph.D.

役職

ユニットリーダー

略歴

2010	中国清華大学凝縮系物理学博士学位取得
2013	ドイツフリッツハーバー研究所アレクサンダーフォンフンボルトフェロー
2015	米国スタンフォード大学研究員
2015	中国清華大学助教
2015	理化学研究所創発物性科学研究センター統合物性科学研究プログラム計算物質機能研究ユニットユニットリーダー（現職）
2018	中国清華大学准教授
2021	中国清華大学教授（現職）

研究室概要

当ユニットは、理論物性物理学、計算物質科学の研究を行う。主たる研究の興味は、第一原理電子状態計算の方法によって異常量子効果、新奇物性を理解、予言することにある。特に層状物質系、表面界面系などの低次元系や非自明な位相幾何学的秩序を持つ系の電子的、熱的、光学的、磁気的性質の研究を行い、低散逸のエレクトロニクス、高性能熱電材料、高効率太陽電池などの高機能物質の設計を目指す。メゾスケールでの電子伝導、熱伝導、熱起電力などの輸送現象を取り扱う方法論の開発にも取り組む。

研究分野

凝縮系物理学、材料科学

キーワード

第一原理計算
トポロジカル量子物質
熱電効果
薄膜・界面
理論物質設計

研究紹介

新しいグラフェン関連物質の発見：スタネン

物性物理学における最大の挑戦の一つは、室温で散逸のない電気伝導を実現することにある。我々は第一原理計算に基づき、グラフェンの関連物質であるスタネンが有力な候補物質であることを見出した。スタネン（ラテン語の錫を意味するstannumに由来する）は錫原子が２次元の歪んだ蜂の巣格子を形成することによってできる層状物質である。このスタネンやその誘導体では大きなギャップをもつ量子スピンホール状態が実現し、熱散逸がない電気伝導が実現するということがわかった。さらに巨大熱起電力やトポロジカル超伝導、室温に近い温度での量子異常ホール効果などの可能性があることも明らかにした。より最近では、分子線エピタキシー法によって単層のスタネンを合成することに成功している。これらの成果によってスタネンの異常物性の観測に向けた実験が大いに活性化することが期待される。

(a) 錫（元素記号はSn）。缶のメッキの材料などとして知られている
(b)スタネンと呼ばれる錫の2次元膜をハロゲン元素で修飾したもの。室温でも端の矢印に沿って完全伝導性を示す
(c) Bi₂Te₃(111) 面上のスタネンの STM 像とその原子構造模型
(d)原子構造模型を横から見た図

メンバー一覧

Yong Xu	ユニットリーダー

主要論文

H. Li, Z. Wang, N. Zou, M. Ye, R. Xu, X. Gong, W. Duan, and Y. Xu

Deep Neural Network Representation of Density Functional Theory Hamiltonian

Nat. Comput. Sci. 2, 367 (2022)
Y. Li, J. Li, M. Ye, F. Zheng, Z. Zhang, J. Fu, W. Duan, and Y. Xu

High-Temperature Quantum Anomalous Hall Insulators in Lithium-Decorated Iron-Based Superconductor Materials

Phys. Rev. Lett. 125, 086401 (2020)
C. Liu, Y. Wang, H. Li, Y. Wu, Y. Li, J. Li, K. He, Y. Xu, J. Zhang, and Y. Wang

Robust axion insulator and Chern insulator phases in a two-dimensional antiferromagnetic topological insulator

Nat. Mater. 19, 522 (2020)
C. Wang, B. Lian, X. Guo, J. Mao, Z. Zhang, D. Zhang, B.-L. Gu, Y. Xu, and W. Duan

Type-II Ising Superconductivity in Two-Dimensional Materials with Spin-Orbit Coupling

Phys. Rev. Lett. 123, 126402 (2019)
J. Li, Y. Li, S. Du, Z. Wang, B.-L. Gu, S.-C. Zhang, K. He, W. Duan, and Y. Xu

Intrinsic magnetic topological insulators in van der Waals layered MnBi₂Te₄-family materials

Sci. Adv. 5, eaaw5685 (2019)

主宰者