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カイラルp波超伝導の磁束フローホール効果と渦にかかる力

Research Project

Project/Area Number 16J03224
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

正木 祐輔  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsカイラルp波超伝導 / 渦電荷 / 準古典理論 / 磁束フロー
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、カイラルp波超伝導体の単一渦のダイナミクスについて準古典理論を用いて調べることにある。Hall効果には渦の帯電効果が重要と考えられるが、通常の準古典理論では常に粒子正孔対称性が存在するために、それを記述することができない。本年度は、渦の帯電効果を準古典理論で扱うことを目標とした。具体的には平衡状態の記述に便利な松原形式で準古典理論に粒子正孔非対称性を取り入れた拡張準古典理論の数値解析をした。Bogoliubov-de Gennes方程式により、平行渦は帯電し、反平行渦はほとんど帯電しないことが知られているが、まずこれらについて再現することに成功した。この傾向は低温に行くほど顕著である。渦電荷はクーパー対の全角運動量Lzに比例した主要項をもち、Lz=0である反平行渦はこれにより著しく抑えられる。一方でLz=2の平行渦とs波超伝導の渦(Lz=1)の帯電は二倍の関係にはなく、Lz=2ではペアポテンシャルが誘起成分を持つことで、原点での傾きが急峻になり、この結果全体でs波超伝導渦よりも一桁程度巨大な電荷を持つことを明らかにした。また渦電荷に対する不純物効果についてもs波とカイラルp波について調べた。結果、渦内束縛状態の散乱よりも、超伝導ギャップに対する不純物効果の違いがs波超伝導とカイラルp波超伝導の間で顕著であり、不純物が多くなると、一桁程度大きかった電荷はs波より小さくなることがわかった。これらはHall角の大小などに対して重要な影響を持つと考えらえる。準古典理論で得られた渦電荷の妥当性を調べるために、渦から十分離れたところでの力の釣り合いや局所状態密度の計算も行なった。力の釣り合いは、全領域、非平衡系での力の釣り合いを計算する土台になり、局所状態密度の計算では、準古典パラメタに対する摂動展開の妥当性はかなり制限されていることがわかった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Charged and uncharged vortices in quasiclassical theory2018

    • Author(s)
      Masaki Yusuke、Kato Yusuke
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 969 Pages: 012054-012054

    • DOI

      10.1088/1742-6596/969/1/012054

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Emergent dynamic chirality in a thermally driven artificial spin ratchet2017

    • Author(s)
      Gliga Sebastian、Hrkac Gino、Donnelly Claire、B?chi Jonathan、Kleibert Armin、Cui Jizhai、Farhan Alan、Kirk Eugenie、Chopdekar Rajesh V.、Masaki Yusuke、Bingham Nicholas S.、Scholl Andreas、Stamps Robert L.、Heyderman Laura J.
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: 16 Issue: 11 Pages: 1106-1111

    • DOI

      10.1038/nmat5007

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Magnetic anisotropy and conical phase transition in monoaxial chiral magnets2017

    • Author(s)
      Yusuke Masaki and R. L. Stamps
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 95 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.024418

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Finite-Temperature Properties of Three-Dimensional Chiral Helimagnets2016

    • Author(s)
      Misako Shinozaki, Shintaro Hoshino, Yusuke Masaki, Jun-ichiro Kishine, Yusuke Kato
    • Journal Title

      Journal of Physical Society of Japan

      Volume: 85 Issue: 7 Pages: 074710-074716

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.074710

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] カイラルp波超伝導の渦電荷における準古典的方法2018

    • Author(s)
      正木祐輔, 加藤雄介
    • Organizer
      日本物理学会73回年次大会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ハニカム格子模型によるディラック電子系の電磁応答 II2018

    • Author(s)
      寒川崇生, 正木祐輔, 加藤雄介
    • Organizer
      日本物理学会73回年次大会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] カイラル磁性体の表面バリアーの理論2018

    • Author(s)
      篠嵜美沙子, 正木祐輔, 青木瑠也, 戸川欣彦, 加藤雄介
    • Organizer
      日本物理学会73回年次大会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Augmented quasiclassical theory for single vortex in chiral p-wave superconductor2017

    • Author(s)
      Yusuke Masaki, Yusuke Kato
    • Organizer
      27th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Underlying chiral soliton in chiral magnets2017

    • Author(s)
      Yusuke Masaki
    • Organizer
      Core2Core Progress Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 傾斜磁場下での一軸性キラル磁性体の孤立ソリトンの解析2017

    • Author(s)
      正木祐輔, 加藤雄介
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ハニカム格子模型によるディラック電子系の電磁応答2017

    • Author(s)
      寒川崇生, 正木祐輔
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 準古典理論によるカイラル p 波超伝導渦の帯電効果2017

    • Author(s)
      正木祐輔, 加藤雄介
    • Organizer
      第25回渦糸物理国内会議
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin Wave and Fluctuation Effect in Monoaxial Chiral Magnet2016

    • Author(s)
      Y. Masaki and R. Stamps,
    • Organizer
      61st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      New Orleans(United States of America)
    • Year and Date
      2016-11-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 局所的な空間反転対称性の破れた多層超伝導体に おけるペア密度波渦糸コアの電子構造2016

    • Author(s)
      東陽一、永井佑紀、吉田智大、正木祐輔、 柳瀬陽一
    • Organizer
      日本物理学会 2016 年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県、金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Skyrmion Resonance in Coupled Films2016

    • Author(s)
      正木祐輔, Robert Stamps
    • Organizer
      日本物理学会 2016 年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県、金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] カイラルらせん磁性体中のファン構造2016

    • Author(s)
      篠嵜美沙子、星野晋太郎、正木祐輔、岸根順一郎、加藤雄介
    • Organizer
      日本物理学会 2016 年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県、金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Skyrmion resonance in bilayer system2016

    • Author(s)
      Y. Masaki and R. Stamps
    • Organizer
      JEMS2016 8th Joint European Magnetic Symposia
    • Place of Presentation
      Glasgow(United Kingdom)
    • Year and Date
      2016-08-23
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bi-skyrmion Resonance2016

    • Author(s)
      Y. Masaki and R. Stamps
    • Organizer
      IEEE Magnetics Summer School
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県、仙台市)
    • Year and Date
      2016-07-11
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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