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超伝導体におけるトポロジカルなBerry位相に起因する量子熱電輸送現象の理論研究

Research Project

Project/Area Number 14J00647
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Atomic/Molecular/Quantum electronics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

住吉 浩明  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsワイル半金属 / 量子異常 / 格子欠陥 / カイラル磁気効果 / 重力 / カイラル超伝導体 / ネルンスト効果 / 超伝導ゆらぎ
Outline of Annual Research Achievements

本年度は以下の2つの研究を行った。
[研究1]格子欠陥によって引き起こされる有効的な磁場による、chiral magnetic effect(カイラル磁気効果、CME)に類似した効果である、torsional chiral magnetic effect(TCME)を提案した。研究は、曲がった時空の場の理論およびtight-binding模型における数値計算を用いて遂行された。 本研究によって提案されたTCMEは、異なるカイラリティをもつワイル点のエネルギーが異なる場合(空間反転対称性の破れたワイル半金属)に起こる通常のCMEと違い、ブリルアンゾーンのことなる点にワイル点が存在する場合(時間反転対称性の破れたワイル半金属)に起こることがわかった。 また、CMEは現実の格子系では静的には起こらないことが先行研究[M.M.Vazifeh and M.Franz PRL(2013), N.Yamamoto PRD (2015)]によって理論的に示されているが、格子系の数値計算等によってTCMEは格子系でも起こることがわかった。先行研究のno-go theoremとTCMEの関連についても論文で議論した。
[研究2]非一様磁場によって引き起こされるCMEを議論した。一様な静的磁場では上述のno-go theoremにより、CMEは起こらないことが示されている。一方で、非一様磁場においてはこの定理の仮定が満たされず、電流が引き起こされると考え、研究を行った。本研究によって、正弦関数型等の様々な空間依存性をもつ磁場によって電流が引き起こされうることを、理論的に示された。また、この効果は、磁化測定によって実験によって検証が可能であることを示した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Chiral Magnetic Effect due to Inhomogeneous Magnetic Fields in Noncentrosymmetric Weyl Semimetals2017

    • Author(s)
      Yohei Ibe and Hiroaki Sumiyoshi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 86 Issue: 5 Pages: 054707-054707

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.054707

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Torsional Chiral Magnetic Effect in a Weyl Semimetal with a Topological Defect2016

    • Author(s)
      Hiroaki Sumiyoshi, Satoshi Fujimoto
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 116 Issue: 16 Pages: 166601-166605

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.166601

    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Colossal thermomagnetic response in the exotic superconductor URu2Si22015

    • Author(s)
      T. Yamashita, Y. Shimoyama, Y. Haga, T.D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Sumiyoshi, S. Fujimoto, A. Levchenko, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
    • Journal Title

      Nature Physics

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 17-20

    • DOI

      10.1038/nphys3170

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Giant Nernst and Hall effects due to chiral superconducting fluctuations2014

    • Author(s)
      Hiroaki Sumiyoshi, Satoshi Fujimoto
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 90 Issue: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.184518

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 転移欠陥のあるワイル半金属におけるtorsion量子異常2015

    • Author(s)
      住吉浩明
    • Organizer
      日本物理学会 第70回年次大会
    • Place of Presentation
      東京, 日本
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Topological Thermoelectric Response in Superconductors2014

    • Author(s)
      Hiroaki Sumiyoshi
    • Organizer
      Novel Quantum States in Condensed Matter 2014
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-12-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Giant Nernst Effects in Chiral Superconductors due to "Berry Phase Fluctuations"2014

    • Author(s)
      Hiroaki Sumiyoshi
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • Place of Presentation
      Grenoble, France
    • Year and Date
      2014-07-07 – 2014-07-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 超伝導ゆらぎによる巨大熱磁気効果の発見

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2014/141202_1.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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