理論班会議：今年度活動報告 越野幹人（東北大） 科研費新学術領域研究「原子層科学」第２回全体会議 名古屋大学 2014年2月18日 　名古屋大学　2014年2月18日 理論班会議：今年度活動報告 越野幹人（東北大） 主な共同研究者 文泌景　(KIAS) 大湊友也（東北大） Edward McCann (Lancaster) 1

グラフェンの積層転位における電気伝導 AB-BA積層転位… 積層グラフェン上で頻繁に現れる構造欠陥 AB-BA積層転位上での電子の透過問題 J. S. Alden et al,　PNAS 110, 11256 (2013). AB-BA積層転位… 積層グラフェン上で頻繁に現れる構造欠陥 AB-BA積層転位上での電子の透過問題 M. Koshino, Phys. Rev. B 88, 115409 (2013) --- フェルミエネルギーに強く依存 　　（ゲート電圧によるスイッチング） --- バレー(K,K’) フィルターの可能性　

モアレ積層グラフェンの電子物性 磁場中光学吸収スペクトル 有効理論の導出＆ （Hofstadter の蝶） 光学吸収スペクトル θ P. Moon and M. Koshino　 Phys. Rev. B 88, 241412(R) (2013) P. Moon and M. Koshino　 Phys. Rev. B 87, 205404 (2013)

Graphene + h-BN系における Hofstadterスペクトルの実現 Bilayer graphene + hBN （Columbia 　との共同研究） Magnetic field Bilayer graphene + hBN Nature 497, 598 (2013)

Graphene + h-BN系における Hofstadterスペクトルの実現 Monolayer graphene + hBN （MITとの共同研究） Monolayer graphene + hBN Science 340, 1427 (2013)

グラフェンナノ構造における反磁性 Graphene (bulk): Singular diamagnetism at Dirac point Y. Ominato and M. Koshino, Phys. Rev. B 87, 115433 (2013) Solid State Commun. 175-176, 51 (2013) グラフェンナノ構造における反磁性 Graphene (bulk): Singular diamagnetism at Dirac point high T T = 0 : Fermi energy low T Susceptibility -c Finite-sized Graphene? -2

Diamagnetic current flow Y. Ominato and M. Koshino, Phys. Rev. B 87, 115433 (2013) Solid State Commun. 175-176, 51 (2013) Diamagnetic current flow Current density [Armchair (metal), EF = 0] W R L B T=0 Current flows across the entire region (reflecting the absence of characteristic wave length) L Position R (e.g., 3.3nm @ 300K) L R Position Finite T In finite temps, the current becomes localized near the edge with depth: -2

Weyl semimetal … 3D version of graphene kx ky, kz E 3D material with 3D Dirac nodes Theoretical proposals: Gapless phase between quantum spin Hall state and normal insulator phase Murakami, New J. Phys. 9, 356 (2007). Stack of topological insulator and normal insulator Burkov and Balents, PRL 107, 127205 (2011). Pyrochlore iridates (such as Y2Ir2O7) Wan et al, PRB 83, 205101 (2011). 8

Conductivity (near Weyl point) Y. Ominato and M. Koshino, Phys. Rev. B. 89, 054202 (2014) conductivity at e=0 Number of states Strong disorder … metallic Weak disorder …. insulating 1/Wc

今年度の研究活動まとめ Electronic transmission through AB-BA domain boundary in bilayer graphene M. Koshino, Phys. Rev. B 88, 115409 (2013) Electronic properties of moire stacked graphene P. Moon and M. Koshino, Phys. Rev. B 88, 241412(R) (2013) P. Moon and M. Koshino, Phys. Rev. B 87, 205404 (2013) Observing Hofstadter butterfly graphene-hBN (experiment) B. Hunt, J. D. Sanchez-Yamagishi, A. F. Young, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Moon, M. Koshino, P. Jarillo-Herrero, R. C. Ashoori , Science 340, 1427 (2013) C. R. Dean, L. Wang, P. Maher, C. Forsythe, F. Ghahari, Y. Gao, J. Katoch, M. Ishigami, P. Moon, M. Koshino, T. Taniguchi, K. Watanabe, K. L. Shepard, J. Hone, and P. Kim, Nature 497, 598 (2013) Orbital magnetism of graphene nanostructures Y. Ominato and M. Koshino, Phys. Rev. B 87, 115433 (2013) Y. Ominato and M. Koshino, Solid State Commun. 175-176, 51 (2013) 3D Weyl electron Y. Ominato and M. Koshino, Phys. Rev. B. 89, 054202 (2014) Reviews: “The electronic properties of bilayer graphene ” E. McCann and M. Koshino, Rep. Prog. Phys. 76, 056503 (2013) “Stacking-dependent optical absorption in multilayer graphene” M. Koshino, New J. Phys. 15, 015010 (2013) 10

来年度の研究計画 Moire graphene systems (collaboration with P. Moon and Y-W. Son in KIAS) --- Effective theory for graphene-hBN system --- CDW / SDW instability in graphene moire system --- Biased twisted bilayer graphene (topologically protected 1D states) Dichalcogenides (MoS2 etc) --- Effective tight-binding Hamitonian --- Electronic transmission in junction (spin polarized current?) 3D Weyl electron (3D version of graphene) --- Electron transport in magnetic field, Hall effect --- Dynamical conductivity, optical absorption 11