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Searching and understanding of exotic superconducting state induced by multipole order

Research Project

Project/Area Number 17J09908
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

角田 峻太郎  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords異方的超伝導 / 多極子揺らぎ / 対称性 / 群論 / 強相関電子系 / スピン軌道相互作用 / 超伝導ギャップ / トポロジー / K理論 / 磁気多極子秩序 / 超伝導ギャップ構造 / FFLO超伝導 / 非共型対称性
Outline of Annual Research Achievements

本課題では、多極子秩序に誘起される新奇超伝導状態に関する普遍的な性質を探索することを目的としている。前年度までは、主に多極子秩序によって対称性が破れた相に注目し、FFLO超伝導や非自明ギャップ構造といった様々な新奇超伝導状態を明らかにしてきた。特に、非自明ギャップ構造とトポロジーの関係を包括的に分類した研究については、結果をまとめた論文が今年度4月に出版されたため、宣伝として国際会議において1件の口頭発表、3件のポスター発表を行った。さらに、近年発見された異方的超伝導体UTe2を対象として、第一原理計算をもとに非自明ギャップ構造やトポロジカル超伝導の可能性について議論した。論文はPhysical Review Letters誌に掲載されている。
今年度は、むしろ多極子が秩序する"寸前"に注目し、その多極子揺らぎを媒介とした新奇超伝導状態を探索する研究を行った。具体的には、特にスピン軌道相互作用が強い系に注目し、波数基底で表示した様々な対称性の多極子に関して強的な多極子間相互作用からどのような超伝導状態が安定になるかを網羅的に計算した。結果として、電気多極子揺らぎの場合には通常のs波超伝導の他に、その多極子と同じ対称性をもつ異方的超伝導が安定になることが分かった。一方磁気多極子揺らぎの場合、等方的な系では超伝導が安定にならないが、結晶場の効果を考慮することで異方的なペアリングが現れうることが明らかになった。また、候補物質としてSrTiO3, PrTi2Al20, Li2(Pd, Pt)3Bなどの超伝導体に関する議論も行った。これらの成果については3件の口頭発表、1件のポスター発表を行い、成果をまとめた論文はPhysical Review Research誌に投稿中である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results)

  • [Journal Article] Classification of topological crystalline superconducting nodes on high-symmetry lines: Point nodes, line nodes, and Bogoliubov Fermi surfaces2019

    • Author(s)
      Sumita Shuntaro、Nomoto Takuya、Shiozaki Ken、Yanase Youichi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 99 Issue: 13 Pages: 134513-134513

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.134513

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Insulator-metal transition and topological superconductivity in UTe2 from a first-principles calculation2019

    • Author(s)
      Jun Ishizuka, Shuntaro Sumita, Akito Daido, Youichi Yanase
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 123 Issue: 21 Pages: 217001-217001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.217001

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Symmetry-protected line nodes and Majorana flat bands in nodal crystalline superconductors2018

    • Author(s)
      Kobayashi Shingok, Sumita Shuntaro, Yanase Youichi, Sato Masatoshi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 97 Issue: 18 Pages: 180504-180504

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.180504

    • NAID

      130007646248

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unconventional superconducting gap structure protected by space group symmetry2018

    • Author(s)
      Sumita Shuntaro、Yanase Youichi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 97 Issue: 13 Pages: 134512-134512

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.134512

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multipole Superconductivity in Nonsymmorphic Sr2IrO42017

    • Author(s)
      Sumita Shuntaro、Nomoto Takuya、Yanase Youichi
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 119 Issue: 2 Pages: 027001-027001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.027001

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
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  • [Presentation] 波数基底の多極子揺らぎに誘起される超伝導ペアリングの分類2020

    • Author(s)
      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
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      「J-Physics: 多極子伝導系の物理」令和元年度領域全体会議
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 多極子揺らぎに媒介される非従来型超伝導機構2020

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      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Classification theory of topological crystalline gapless superconductivity2019

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita
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      3rd EPiQS-TMS Alliance Workshop on Topological Phenomena in Quantum Materials
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Topological classification of superconducting nodes on rotational axes2019

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita, Takuya Nomoto, Ken Shiozaki, and Youichi Yanase
    • Organizer
      Spectroscopies in Novel Superconductors 2019
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Topological Gapless Superconductivity with Rotation Symmetry2019

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita, Takuya Nomoto, Ken Shiozaki, and Youichi Yanase
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Classification of topological crystalline nodal superconductivity2019

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita
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      Trends in Theory of Correlated Materials 2019
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 波数基底の多極子揺らぎが媒介する異方的超伝導2019

    • Author(s)
      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
    • Organizer
      J-Physics 地域研究会─大阪
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 波数基底の多極子揺らぎに誘起される超伝導2019

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      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
    • Organizer
      日本物理学会 2019年秋季大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] クラスター磁気多極子揺らぎに媒介される超伝導機構2019

    • Author(s)
      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
    • Organizer
      日本物理学会 2019年秋季大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 波数基底の多極子揺らぎに媒介される超伝導2019

    • Author(s)
      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
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      電子相関が生み出す超伝導現象の未解決問題と新しい潮流
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Classification of topological crystalline superconducting nodes on high-symmetry line2019

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita, Takuya Nomoto, Ken Shiozaki, and Youichi Yanase
    • Organizer
      APS March Meeting 2019
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高対称線上におけるトポロジカル結晶超伝導ノードの分類2019

    • Author(s)
      角田 峻太郎,野本 拓也,塩崎 謙,柳瀬 陽一
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高対称線上におけるトポロジカル結晶超伝導ノードの分類2019

    • Author(s)
      角田 峻太郎,野本 拓也,塩崎 謙,柳瀬 陽一
    • Organizer
      「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」第4回領域研究会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Unconventional gap structure depending on angular momentum2018

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita and Youichi Yanase
    • Organizer
      21st International Conference on Magnetism
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unconventional superconducting gap structure protected by space group symmetry2018

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita and Youichi Yanase
    • Organizer
      12th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Topological classification of symmetry-protected superconducting point nodes2018

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita, Takuya Nomoto, Ken Shiozaki, and Youichi Yanase
    • Organizer
      Trends in Theory of Correlated Materials 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3回回転対称性に守られた角運動量に依存するノードのある超伝導2018

    • Author(s)
      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
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      電子相関が生み出す新規な秩序と超伝導現象:トポロジー,液晶状態,動的現象
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 空間群対称性に守られた非自明超伝導ギャップ構造2018

    • Author(s)
      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
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      「J-Physics: 多極子伝導系の物理」平成30年度領域全体会議
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  • [Presentation] 奇パリティ磁気多極子揺らぎに誘起される超伝導2018

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      角田 峻太郎,柳瀬 陽一
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  • [Presentation] 3回回転対称性がある系における角運動量に依存するWeyl超伝導状態2018

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  • [Presentation] Multipole superconductivity in nonsymmorphic Sr2IrO42017

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  • [Presentation] 空間群によって守られる非自明な超伝導ギャップノード2017

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      角田 峻太郎
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  • [Presentation] Superconductivity coexisting with magnetic multipole orders in Sr2IrO42017

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      Shuntaro Sumita
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      J-Physics 2017: International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
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  • [Presentation] Multipole Superconductivity and Unusual Gap Closing --- Application to Sr2IrO4 and UPt3 ---2017

    • Author(s)
      Shuntaro Sumita
    • Organizer
      Novel Quantum States in Condensed Matter 2017
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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