Physics of Spin-triplet superconductivity

• Project/Area Number: 19H00657
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 鄭 国慶 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (50231444)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 俣野 和明 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (70630945) ; 川崎 慎司 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (80397645) ; 市岡 優典 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (90304295)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥44,590,000 (Direct Cost: ¥34,300,000、Indirect Cost: ¥10,290,000); Fiscal Year 2022: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000); Fiscal Year 2021: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000); Fiscal Year 2020: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2019: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: スピン三重項超伝導 / トポロジカル超伝導 / 核磁気共鳴 / トポロジカル量子現象 / 量子臨界点

Outline of Research at the Start

（Cu,Sr)xBi2Se3や(K,Rb)2Cr3As3、RPtBi等では、強いスピン軌道相互作用が物性科学の新しいフロンテイアを生み出している。CuxBi2Se3においては、スピン三重項超伝導という際立った物性の発現が申請者らによって明らかにされた。しかし、スピン三重項超伝導の物理の多くはまだ解明されていない。本研究では、これらの物質群においてNMR測定や磁化測定等を行い、スピン三重項の特有な新奇物性を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

（１）強磁性スピンゆらぎが存在するスピン三重項超伝導体K2Cr3As3の高品質単結晶の作製に成功した。
（２）K2Cr3As3の関連物質Cs2Cr3As3において、１K以下の低温まで磁化率測定を行い、この物質の本質的な超伝導転移が1.2Kで起こるが、磁場をc軸に平行にかけると、フィラメント的な超伝導が現れることを明らかにした。
（３）カゴメ構造をもつ超伝導体CsV3Sb5における電荷密度波の構造がダビット星型であることを明らかにした。
（４）スピン三重項超伝導体CuxBi2Se3において、磁場によってベクトル秩序変数の制御に成功した。スピン三重項超伝導体CuxBi2Se3のベクトル秩序変数の方向が結晶軸からずれることを発見した。また、その理由はフォノンとの結合であることを明らかにした。
（５）スピン三重項超伝導体CuxBi2Se3の超伝導軌道関数（ギャップ対称性）がpxの対称性を持つことを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上述のように、多くの成果を得た。

Strategy for Future Research Activity

当初の予定に沿って進める。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ロスアラモス国立研究所(米国)
• [Int'l Joint Research] 中国科学院物理研究所(中国)
• [Int'l Joint Research] Institute of Physics,/Chinese Academy of Sciences(中国)
• [Journal Article] Spin-triplet superconductivity in K2Cr3As3 (2021)
  • Author(s): Yang Jie、Luo Jun、Yi Changjiang、Shi Youguo、Zhou Yi、Zheng Guo-qing
  • Journal Title: Science Advances Volume: 7 Issue: 52
  • DOI: 10.1126/sciadv.abl4432
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Antiferromagnetic spin fluctuations and superconductivity in NbRh$_2$B$_2$ and TaRh$_2$B$_2$ with a chiral crystal structure (2021)
  • Author(s): Kazuaki Matano, Ryo Ogura, Mateo Fountaine, Harald O. Jeschke, Shinji Kawasaki, and Guo-qing Zheng
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 104 Issue: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.104.224508
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Microscopic evidence for the intra-unit-cell electronic nematicity inside the pseudogap phase in YBa2Cu4O8 (2021)
  • Author(s): Wang Wen、Luo Jun、Wang ChunGuang、Yang Jie、Kodama Yasuharu、Zhou Rui、Zheng Guo-Qing
  • Journal Title: Science China Physics, Mechanics & Astronomy Volume: 64 Issue: 3
  • DOI: 10.1007/s11433-020-1615-y
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] NMR and NQR studies on transition-metal arsenide superconductors LaRu₂As₂, KCa₂Fe₄As₄F₂, and A₂Cr₃As₃* (2020)
  • Author(s): Luo Jun、Wang Chunguang、Wang Zhicheng、Guo Qi、Yang Ji、Zhou Rui、Matano K、Oguchi T、Ren Zhian、Cao Guanghan、Zheng Guo-Qing
  • Journal Title: Chinese Physics B Volume: 29 Issue: 6 Pages: 067402-067402
  • DOI: 10.1088/1674-1056/ab892d
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Localized-to-itinerant transition preceding antiferromagnetic quantum critical point and gapless superconductivity in CeRh0.5Ir0.5In5 (2020)
  • Author(s): Kawasaki Shinji、Oka Toshihide、Sorime Akira、Kogame Yuji、Uemoto Kazuhiro、Matano Kazuaki、Guo Jing、Cai Shu、Sun Liling、Sarrao John L.、Thompson Joe D.、Zheng Guo-qing
  • Journal Title: Communications Physics Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/s42005-020-00418-x
  • NAID: 120006884910
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Landau diamagnetism and Weyl-fermion excitations in TaAs revealed by <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mmultiscripts><mml:mi>As</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>75</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:math> NMR and NQR (2020)
  • Author(s): Wang C. G.、Honjo Yoshiaki、Zhao L. X.、Chen G. F.、Matano K.、Zhou R.、Zheng Guo-qing
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 101 Issue: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.241110
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Direction and symmetry transition of the vector order parameter in topological superconductors CuxBi2Se3 (2020)
  • Author(s): Kawai T.、Wang C. G.、Kandori Y.、Honoki Y.、Matano K.、Kambe T.、Zheng Guo-qing
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-019-14126-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Relation of Superconducting Pairing Symmetry and Non-Magnetic Impurity Effects in Vortex States (2020)
  • Author(s): Sera Yasuaki、Ueda Takahiro、Adachi Hiroto、Ichioka Masanori
  • Journal Title: Symmetry Volume: 12 Issue: 1 Pages: 175-175
  • DOI: 10.3390/sym12010175
  • NAID: 120006826005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tuning the Distance to a Possible Ferromagnetic Quantum Critical Point in A2Cr3As3 (2019)
  • Author(s): Luo J.、Yang J.、Zhou R.、Mu Q.G.、Liu T.、Ren Zhi-an、Yi C.J.、Shi Y.G.、Zheng Guo-qing
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 123 Issue: 4
  • DOI: 10.1103/physrevlett.123.047001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] spin-triplet topological superconductivity in K2Cr3As3 (2021)
  • Author(s): 鄭国慶
  • Organizer: 京都大学基礎物理学研究所研究会
• [Presentation] 重い電子系反強磁性超伝導体CeRh0.5Ir0.5In05における局在・遍歴転移と ギャップレス超伝導 (2021)
  • Author(s): 川崎慎司, 岡利英, 反り目章, 小亀雄司, 上本和宏, 俣野和明, J. Guo, L.L.Sun, J.D.Thompson, J.L. Sarrao
  • Organizer: 日本物理学会第76回年次大会
• [Presentation] 銅酸化物高温超伝導体Bi2Sr2-xLaxCuO6の一軸圧力下Cu-NMRによる研究 (2021)
  • Author(s): 吉田翔伍, 川崎慎司, Chengtian Lin, 鄭国慶
  • Organizer: 日本物理学会第76回年次大会
• [Presentation] トポロジカル超伝導体CuxBi2Se3の作製と物性測定III (2021)
  • Author(s): 横山武蔵, 西垣颯, 俣野和明, 神戸高志, 鄭国慶
  • Organizer: 日本物理学会第76回年次大会
• [Presentation] トポロジカル超伝導体CuxBi2Se3におけるネマチック状態ーカイラル状態転移 (2020)
  • Author(s): 鄭国慶
  • Organizer: 京都大学基礎物理学研究所研究会
• [Presentation] NMR studies of topological superconductors (2019)
  • Author(s): K. Matano
  • Organizer: The 5th Conference on Condensed Matter Physics (CCMP2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] NMR studies of topological superconductors (2019)
  • Author(s): K. Matano
  • Organizer: Materials Research Meeting 2019(MRM2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Topological superconductivity in correlated and non-correlated electron systems (2019)
  • Author(s): Guo-qing Zheng
  • Organizer: Asia Pacific Workshop on Highlights of Condensed-Matter Physics (APW2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] opological spin-triplet superconducting states in bulk materials (2019)
  • Author(s): Guo-qing Zheng
  • Organizer: Nature Conference on Emergence Materials and Device: Electronic Structures and Properties
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Charge-density-wave order in single-layered Bi2Sr2-xLaxCuO6+δ superconductor (2019)
  • Author(s): S. Kawasaki, D. Kamijima, M. Kitahashi, Z. Li, C. T. Lin, P. L. Kuhns, A. P. Reyes, and Guo-qing Zheng
  • Organizer: Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Transition of the gap symmetry in topological superconductors CuxBi2Se3 (2019)
  • Author(s): K. Matano, T. Kawai, C. G. Wang, Y. Kandori, Y. Honoki, T. Kambe, Guo-qing Zheng
  • Organizer: International Conference on Topological Materials Science 2019 (TopoMat2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Unconventional Gapless Superconductivity at the Quantum Critical Point in CeRh0.5Ir0.5In5 (2019)
  • Author(s): S. Kawasaki, T. Oka, A. Sorime, Y. Kogame, K. Uemoto, K. Matano, J. Guo, S. Cai, L. L. Sun, J. L. Sarrao, J. D. Thompson, and Guo-qing Zheng
  • Organizer: International conference on strongly correlated electron systems 2019 (SCES2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NMR studies of chiral noncentrosymmetric superconductor TaRh2B2 (2019)
  • Author(s): Ryo Ogura, Mateo Fountaine, Kazuaki Matano, Shinji Kawasaki, Guo-qing Zheng
  • Organizer: International conference on strongly correlated electron systems 2019 (SCES2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A2Cr3As3 における強磁性揺らぎと非従来型超伝導 (2019)
  • Author(s): 鄭国慶
  • Organizer: 京都大学基礎物理学研究所研究会「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
• [Presentation] Crystal-dependent d-vector direction and gap-symmetry transition in topological superconductors CuxBi2Se3 (2019)
  • Author(s): Guo-qing Zheng
  • Organizer: Spectroscopy on Novel Superconductors 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 重い電子系反強磁性体 Ce3Pt4In13 の低温高圧下 115In-NQR 法による研究 (2019)
  • Author(s): 小亀雄司, 伊藤大河, 足立智樹, J. Yang, 川崎慎司, 鄭国慶
  • Organizer: 日本物理学会 2019 年秋季大会
• [Presentation] 空間反転対称性の破れた超伝導体 TaRh2B2 の NMR による研究 (2019)
  • Author(s): 小椋亮, 俣野和明, 川崎慎司, 鄭国慶
  • Organizer: 日本物理学会 2019 年秋季大会
• [Presentation] CuxBi2Se3 超伝導体の作製と物性測定 II (2019)
  • Author(s): 神鳥吉史, 河合哲大, 厚朴優樹, 俣野和明, 神戸高志, 鄭国慶
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] 超伝導体Sr2RuO4におけるスピン軌道相互作用を考慮したスピン分極 (2019)
  • Author(s): 小田向志, 市岡優典
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Book] 超伝導を詩う (2021)
  • Author(s): 鄭国慶
  • Total Pages: 205
  • Publisher: 岡山大学出版会
• [Remarks] http://www.physics.okayama-u.ac.jp/zheng_homepage/