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Elucidation of novel superconducting phenomena induced by parity-breaking order and fluctuations

Research Project

Project/Area Number 19J22122
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

金杉 翔太  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords非従来型超伝導 / 超伝導ギャップ / 対称性 / 多バンド超伝導 / パリティ混成超伝導 / FFLO超伝導 / エキゾチック超伝導 / 奇パリティ多極子 / 強誘電揺らぎ / 強誘電秩序 / 多軌道超伝導 / 奇周波数超伝導 / 強相関電子系 / スピン三重項超伝導 / 局所的なパリティの破れ / スピン軌道相互作用
Outline of Research at the Start

近年の物性物理学においては超伝導と他の秩序相の関係が活発に議論されてきた。例えば銅酸化物においては、スピンの揺らぎに媒介される高温超伝導の実現が提案されている。一方、近年注目されるもう1つのテーマに「空間反転対称性(パリティ)の破れ」がある。パリティの破れはトポロジカル量子相など、物性物理の多方面で重要な役割を果たす。そこで興味深いのが、自発的にパリティを破る「奇パリティ秩序」と超伝導の協奏が生み出す物性現象である。本研究ではこの未開拓領域を現象論と微視的理論の双方から理解・解明することを目的とし、奇パリティの秩序・揺らぎが誘起するエキゾチック超伝導相や新奇な超伝導応答現象を調査する。

Outline of Annual Research Achievements

本課題では、自発的に空間反転対称性を破る“奇パリティ”の秩序・揺らぎが生み出す新奇超伝導現象の探索を目的としている。その一環として今年度はカイラルなパリティ混成超伝導(例:s+ip波超伝導)の性質を前年度に引き続き調査した。このような超伝導は空間反転対称性と時間反転対称性を自発的に破る興味深い量子状態であるが、候補物質がほぼ存在しなかったために、詳細な理論研究はこれまで行われてこなかった。しかし、近年活発に研究されているスピン三重項超伝導体UTe2では、圧力下でカイラルなパリティ混成超伝導相の出現が示唆されている。このような背景のもと、本課題では前年度からカイラルなパリティ混成超伝導に着目した理論研究を行ってきた。
前年度はカイラルなパリティ混成超伝導における特異な性質として、バンド間Cooper対に由来する非対称なBogoliubov準粒子スペクトルを明らかにした。特にギャップ関数がポーラーな対称性を持つ場合には、準粒子スペクトルの非対称性がFFLO的な不均一超伝導状態をゼロ磁場で安定化することを発見し、これを新たに「アナポール超伝導」と名付けた。本年度は非対称スペクトルとアナポール超伝導の出現条件を対称性の議論からより包括的に明らかにし、前年度の結果と合わせてまとめた論文をCommunications Physics誌にて出版した。また、以上の結果に対しては国内学会での招待講演1件と、外部でのセミナー講演数件も行っている。加えて、本研究に触発された共同研究もいくつか進行しており、現在結果をまとめた論文を投稿準備中である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Nordic Institute for Theoretical Physics(スウェーデン)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Connecticut(米国)

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      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Nordic Institute for Theoretical Physics(スウェーデン)

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      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Connecticut(米国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Anapole superconductivity from $${{{{{{{\mathcal{PT}}}}}}}}$$-symmetric mixed-parity interband pairing2022

    • Author(s)
      Kanasugi Shota、Yanase Youichi
    • Journal Title

      Communications Physics

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1038/s42005-022-00804-7

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multiple odd-parity superconducting phases in bilayer transition metal dichalcogenides2020

    • Author(s)
      Kanasugi Shota、Yanase Youichi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 102 Issue: 9 Pages: 094507-094507

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.094507

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ferroelectricity-induced multiorbital odd-frequency superconductivity in SrTiO32020

    • Author(s)
      Kanasugi Shota、Kuzmanovski Dushko、Balatsky Alexander V.、Yanase Youichi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 102 Issue: 18 Pages: 184506-184506

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.184506

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 奇パリティ多極子相の分類学と電磁応答・超伝導2020

    • Author(s)
      渡邉光、栁瀬陽一、石塚淳、金杉翔太、大同暁人、角田峻太郎、下出敦夫、塩見雄毅
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 55 Pages: 535-549

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiorbital Ferroelectric Superconductivity in doped SrTiO32019

    • Author(s)
      Shota Kanasugi and Youichi Yanase
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 100 Issue: 9 Pages: 094504-094504

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.094504

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] パリティ混成ペアリングによるアナポール超伝導2021

    • Author(s)
      金杉翔太
    • Organizer
      京都大学基礎物理学研究所研究会「非自明な電子状態が生み出す超伝導現象の最前線:新たな挑戦と展望」
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 多バンド系におけるアナポール超伝導2021

    • Author(s)
      金杉 翔太
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiorbital odd-frequency pairing in a ferroelectric superconductor SrTiO32020

    • Author(s)
      Shota Kanasugi
    • Organizer
      SPICE Online Workshop: Topological Superconductivity in Quantum Materials
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二層遷移金属ダイカルコゲナイドにおける超伝導と強磁性揺らぎ2020

    • Author(s)
      金杉 翔太
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Ferroelectricity-induced Multiorbital Odd-frequency Superconductivity in SrTiO32020

    • Author(s)
      Shota Kanasugi
    • Organizer
      Asia Pacific-Nordita Meeting on Quantum Matter
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] SrTiO3 における多軌道奇周波数ペアリングと強誘電的対称性の破れ2020

    • Author(s)
      金杉 翔太
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会(現地開催中止のため、発表概要により発表成立)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiorbital Ferroelectric Superconductivity in SrTiO32019

    • Author(s)
      Shota Kanasugi
    • Organizer
      Spectroscopies in Novel Superconductors 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiorbital ferroelectric superconductivity in doped SrTiO32019

    • Author(s)
      Shota Kanasugi
    • Organizer
      Oxide Superspin Workshop 2019 and IBS-CCES Workshop on Strongly Correlated System 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SrTiO3における多軌道効果と強誘電超伝導2019

    • Author(s)
      金杉 翔太
    • Organizer
      J-Physics地域研究会-大阪
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiorbital ferroelectric superconductivity in doped SrTiO32019

    • Author(s)
      Shota Kanasugi
    • Organizer
      J-Physics 2019 International Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiorbital ferroelectric superconductivity in doped SrTiO32019

    • Author(s)
      Shota Kanasugi
    • Organizer
      Swiss-Japan bilateral workshop / Trends in Theory of Correlated Materials (TTCM2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SrTiO3 における多軌道強誘電超伝導2019

    • Author(s)
      金杉 翔太
    • 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」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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