多自由度電子系における複合フェルミオン生成とその動力学

• Project/Area Number: 13J07701
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 星野 晋太郎 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,320,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 奇周波数超伝導 / アンドレーエフ反射 / 量子渦 / 多軌道電子系 / フント結合 / スピン三重項超伝導 / 近藤効果 / Pr化合 / U化合物 / マイスナー効果

Outline of Annual Research Achievements

本研究では奇周波数超伝導と呼ばれる、特異な超伝導現象の解明を目的としてこれまで理論的研究を行ってきた。その超伝導状態は奇の時間（周波数）依存性をもつペア振幅によって特徴づけられる。本研究計画の一部ではこのような新しいタイプの超伝導について、１．トポロジカル欠陥（量子渦）の考察と、２．多軌道電子系における複合体秩序の可能性の検証を掲げた。
まず１．に関して、超伝導量子渦は常伝導金属と超伝導体を接合した系（ＮＳ接合）の振る舞い、すなわち入射電子が正孔として反射される現象（アンドレーエフ反射）と密接な関係がある。そこで、我々は以前の研究で得られた奇周波数超伝導に対する有効平均場理論を駆使し、ＮＳ接合界面における反射・透過問題について解析を行った。通常の超伝導体と異なり、理想的極限（界面のバリアポテンシャルがゼロ）においてもアンドレーエフ反射だけでなく通常反射を必ず伴うことがわかった。この結果は量子渦内の束縛状態が形成されないことを示唆する。また、ペアを対称性の観点から分類・整理することにより、マイスナー効果やジョセフソン接合の振る舞いが見通しよく理解できることを示した。
また２．に関連して、多軌道電子系を記述する有効模型である多軌道ハバードモデルも解析した。多軌道系特有の性質として、電子スピンを局所的に強磁性的に揃えようとするフント結合という電子間相互作用が存在する。本研究ではこれが誘起する（偶周波数）超伝導を理論的に見出し、さらにこれがフント金属もしくはSpin-Freezing 現象というこれまで知られていた物理概念と密接に関係していることを数値計算結果に基づいて示した。これは奇周波数超伝導とは直接の関係無いが、多軌道系における超伝導の新しい可能性を提案した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Fribourg(スイス)
• [Journal Article] Tunneling and Josephson effects in odd-frequency superconductor junctions: A study on multi-channel Kondo chain (2016)
  • Author(s): S. Hoshino, K. Yada and Y. Tanaka
  • Journal Title: arXiv, Cornell University Library Volume: arXiv:1603.02156 Pages: 1-12
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Critical Temperature Enhancement of Topological Superconductors: A Dynamical Mean Field Study (2016)
  • Author(s): Y. Nagai, S. Hoshino and Y. Ota
  • Journal Title: arXiv, Cornell University Library Volume: arXiv:1602.06087 Pages: 1-5
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Electronic orders in multi-orbital Hubbard models with lifted orbital degeneracy (2016)
  • Author(s): S. Hoshino and P. Werner
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 未定
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 奇周波数超伝導 -同時刻で消える奇妙なペア- (2016)
  • Author(s): 星野晋太郎、楠瀬博明
  • Journal Title: 日本物理学会誌 Volume: 71 Pages: 27-27
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Finite-Temperature Properties of Three-Dimensional Classical Chiral Helimagnets (2015)
  • Author(s): M. Shinozaki, S. Hoshino, Y. Masaki, J. Kishine and Y. Kato
  • Journal Title: arXiv, Cornell University Library Volume: arXiv:1512.00235 Pages: 1-9
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Superconductivity from Emerging Magnetic Moments (2015)
  • Author(s): S. Hoshino and P. Werner
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 115 Issue: 24
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.247001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phase Diagram of Pyrochlore Iridates: All-in-All-out Magnetic Ordering and Non-Fermi-Liquid Properties (2015)
  • Author(s): H. Shinaoka, S. Hoshino, M. Troyer and P. Werner
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 115 Issue: 15
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.156401
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Superconductivity from emerging magnetic moments (2015)
  • Author(s): Shintaro Hoshino and Philipp Werner
  • Journal Title: arXiv.org, Cornell University Library Volume: arXiv:1503
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phase diagram of pyrochlore iridates: all-in/all-out magnetic ordering and non-Fermi liquid properties (2015)
  • Author(s): Hiroshi Shinaoka, Shintaro Hoshino, Matthias Troyer, Philipp Werner
  • Journal Title: arXiv.org, Cornell University Library Volume: arXiv:1504
  • Open Access
• [Journal Article] Collective excitations from composite orders in Kondo lattice with non-Kramers doublets (2015)
  • Author(s): Shintaro Hoshino and Yoshio Kuramoto
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 592 Pages: 0120981-0120989
  • DOI: 10.1088/1742-6596/592/1/012098
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mean-field description of odd-frequency superconductivity with staggered ordering vector (2014)
  • Author(s): Shintaro Hoshino
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 90 Issue: 11
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.115154
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Anisotropic Magnetic Response in Kondo Lattice with Antiferromagnetic Order (2014)
  • Author(s): Taku Kikuchi, Shintaro Hoshino, and Yoshio Kuramoto
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 83 Issue: 11 Pages: 1147061-1147068
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.114706
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superconductivity of Composite Particles in a Two-Channel Kondo Lattice (2014)
  • Author(s): Shintaro Hoshino and Yoshio Kuramoto
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 112 Issue: 16
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.167204
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Composite Orders and Lifshitz Transition of Heavy Electrons (2014)
  • Author(s): 倉本義夫、星野晋太郎
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 83(印刷中)(掲載決定済)
  • NAID: 210000133102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Strong Quasi-Particle Renormalizations in Heavy-Electron Magnets (2014)
  • Author(s): 星野晋太郎、倉本義夫
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: (印刷中)(未定)(掲載決定済)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Continuous-Time Quantum Monte Carlo Study of Strong Coupling Superconductivity in Holstein-Hubbard Model (2014)
  • Author(s): 山崎智史、星野晋太郎、倉本義夫
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: (印刷中)(掲載決定済)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superconductivity of Composite Particles in a Two-Channel Kondo Lattice (2014)
  • Author(s): 星野晋太郎、倉本義夫
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 112(印刷中)(掲載決定済)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Itinerant vs Localized Heavy-Electron Magnetism (2013)
  • Author(s): 星野晋太郎、倉本義夫
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 111
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 拡張された準古典理論による孤立超伝導量子渦系の数値解析 (2016)
  • Author(s): 星野晋太郎、加藤雄介
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東北学院大（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 拡張された準古典理論による超伝導量子渦の数値解析 (2015)
  • Author(s): 星野晋太郎、加藤雄介
  • Organizer: 第23回渦糸物理国内会議
  • Place of Presentation: 志賀島休暇村（福岡県志賀島）
  • Year and Date: 2015-12-07
• [Presentation] 重心運動量を持つバルク奇周波数超伝導のジョセフソン接合 (2015)
  • Author(s): 星野晋太郎、矢田圭司、田仲由喜夫
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 準古典理論による超伝導量子渦の帯電と不純物効果の数値解析 (2015)
  • Author(s): 星野晋太郎、加藤雄介
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 局所磁気モーメント形成が誘起するスピン三重項超伝導 (2015)
  • Author(s): 星野晋太郎、Philipp Werner
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 多軌道電子系においてフント結合が誘起するスピン三重項超伝導 (2015)
  • Author(s): 星野晋太郎、Philipp Werner
  • Organizer: 新学術特定領域研究J-Physics：多極子伝導系の物理キックオフミーティング
  • Place of Presentation: 神戸大学総合研究拠点コンベンションホール(兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-09-14
• [Presentation] Spin-triplet superconductivity induced by Coulomb interactions in multi-orbital electron systems (2015)
  • Author(s): Shintaro Hoshino and Philipp Werner
  • Organizer: The 11th International Conference on Materials & Mechanisms of Superconductivity
  • Place of Presentation: Geneva International Conference Center
  • Year and Date: 2015-08-23 – 2015-08-28
• [Presentation] Spin-triplet superconductivity induced by Coulomb interactions in multi-orbital electron systems (2015)
  • Author(s): S. Hoshino and P. Werner
  • Organizer: International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity 2015
  • Place of Presentation: Geneva Convention Center (Geneva, Switzerland)
  • Year and Date: 2015-08-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多軌道強相関電子系におけるエキゾチック超伝導 (2015)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: 第60 回物性若手夏の学校 分科会
  • Place of Presentation: ぎふ長良川ホテルパーク
  • Year and Date: 2015-07-27 – 2015-07-31
  • Invited
• [Presentation] 多軌道強相関電子系におけるエキゾチック超伝導 (2015)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: 第60回物性若手夏の学校分科会
  • Place of Presentation: ぎふ長良川温泉ホテルパーク（岐阜県岐阜市）
  • Year and Date: 2015-07-27
  • Invited
• [Presentation] 局所磁気モーメント形成が誘起するスピン三重項超伝導 (2015)
  • Author(s): 星野晋太郎、Philipp Werner
  • Organizer: 多自由度と相関効果が生み出す超伝導の新潮流 ～BCS からBEC まで～
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-06-09
• [Presentation] 拡張Eilenberger方程式による超伝導量子渦の微視的解析 (2014)
  • Author(s): 星野晋太郎、加藤雄介
  • Organizer: ２０１４年日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Odd-frequency pairing in Kondo lattice (2014)
  • Author(s): Shintaro Hoshino
  • Organizer: ２０１４年日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
  • Invited
• [Presentation] Odd-frequency superconductivity in two-channel Kondo lattice and its electromagnetic response (2014)
  • Author(s): Shintaro Hoshino
  • Organizer: New Trends in Strongly Correlated Physics
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所
  • Year and Date: 2014-06-20
  • Invited
• [Presentation] 交替的秩序ベクトルを持つ奇周波数超伝導状態の電磁応答 (2014)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-30
• [Presentation] Odd-frequency superconductivity realized in two-channel Kondo lattice (2014)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: American Physical Society March Meeting
  • Place of Presentation: コロラドコンベンションセンター(デンバー、アメリカ)
  • Year and Date: 2014-03-03
• [Presentation] Odd-frequency superconductivity induced by multi-channel Kondo effect (2014)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: RIKEN-APW joint workshop
  • Place of Presentation: 理化学研究所(埼玉県和光市)
  • Year and Date: 2014-01-23
  • Invited
• [Presentation] 多チャンネル近藤効果が生み出すs波超伝導 (2013)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: 第3回強相関電子系理論の最前線
  • Place of Presentation: 勝浦観光ホテル(和歌山県那智勝浦町)
  • Year and Date: 2013-12-16
  • Invited
• [Presentation] Odd-frequency superconductivity realized in multi-channel Kondo lattice (2013)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: Japan-Swiss workshop
  • Place of Presentation: スイス連邦工科大学(ローザンヌ、スイス)
  • Year and Date: 2013-10-04
  • Invited
• [Presentation] マルチチャンネル近藤格子における奇周波数超伝導 (2013)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学(徳島県徳島市)
  • Year and Date: 2013-09-25
• [Presentation] Itinerant vs localized magnetism in heavy-electron systems (2013)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都文京区)
  • Year and Date: 2013-08-06
• [Presentation] Itinerant-localized transition of heavy electrons inside magnetic phases (2013)
  • Author(s): 星野晋太郎
  • Organizer: IMR-ASRC 4th REIMEI international workshop
  • Place of Presentation: 日本原子力研究開発機構(茨城県東海村)
  • Year and Date: 2013-08-02
  • Invited
• [Remarks] Shintaro HOSHINO
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-lab/hoshino/index
• [Remarks]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kato-yusuke-lab/hoshino/index