物理学教室 談話会(9月24日)

コロキウム・談話会 2026/09/08

講  演 者:Kamran Behnia 氏
所  属:Laboratoire de Physique et Étude de Matériaux ESPCI, Université Paris Sciences & Lettres, CNRS
タイトル:フォノン気体の熱ホール応答
     The thermal Hall response of the phonon gas
日  時:9月24日(木) 16:00~17:30 
場  所:理学部1号館 206号室

【要旨】

First observed two decades ago [1], the phonon Hall effect has now been observed in numerous insulators, including non-magnetic ones [2–4]. The observation implies a field-induced misalignment between two vectors: the thermal energy flux and the entropy flux. Phonon thermal Hall conductivity peaks when most phonon–phonon collisions become normal, indicating a link with phonon hydrodynamics and a field-induced alteration of three-phonon events. 
This conjecture is supported by the case of molecular gases subjected to a magnetic field. The Senftleben–Beenakker effect [5] arises from the field-induced modification of molecular collision cross-sections.
The breakdown of the Born–Oppenheimer approximation in a magnetic field can impart a geometric (Berry) phase to ordinary acoustic phonons and may explain the experimentally observed bound on the thermal Hall angle [6].

電気をほとんど流さない絶縁体でも、磁場をかけると熱の流れが横方向に曲がることがあります。この不思議な現象は「フォノン熱ホール効果」と呼ばれます。ここでフォノンとは、結晶をつくる原子の振動を粒子のように捉えたものです。本講演では、フォノンを多数の粒子からなる気体のように考え、フォノン同士の衝突や集団的な流れが熱ホール効果とどのように関係するのかを解説します。分子気体において磁場が分子の衝突を変化させる「Senftleben–Beenakker 効果」との類似性や、量子力学におけるベリー位相が通常の音響フォノンに与える可能性についても紹介します。
講演者のKamran Behnia博士は、ESPCI Parisおよびフランス国立科学研究センター(CNRS)の上級研究員です。トポロジカル半金属や反強磁性体における輸送現象の実験研究を牽引してきました。特に、ベリー曲率などのトポロジカルな性質が大きな熱電応答を生み出す仕組みの理解に重要な貢献をしています。著書『Fundamentals of Thermoelectricity』は、熱電物理学の重要な参考書として広く読まれています。2012年に米国物理学会フェローに選出され、学術誌『Physical Review Letters』および『Science』の編集・査読活動にも携わっています。

 
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