Theoretical study of interplay between superconducting fluctuation and Pauli paramagnetism in vortex phase diagram
Project/Area Number |
21K03468
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
池田 隆介 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60221751)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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Keywords | 超伝導 / 渦糸 / パウリ常磁性 / 弾性揺らぎ / FFLO / 超伝導揺らぎ |
Outline of Research at the Start |
磁場下の超伝導の理論はこれまで、普遍的な形では定式化されないままとなっている。超伝導揺らぎの強い系を対象にした場合は常磁性対破壊(ゼーマン効果)を無視した近似で渦糸状態の理論が構築され、常磁性対破壊効果に関しては超伝導揺らぎの効果の見えない状況を仮定してその平均場理論内でのみ調べられてきた。最近の鉄系超伝導体 FeSe が示す磁場・温度相図は、渦糸格子が融解して生じた渦液体状態と常磁性対破壊が作る高磁場新奇超伝導相との奇妙な共存、あるいは棲み分けを示している。本研究では、この鉄系超伝導体で見られた磁場下の超伝導現象を理論的に解明し、常磁性効果を含む超伝導渦糸状態の普遍的な理論の構築を目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、特定の方向の磁場下で鉄系超伝導体 FeSe において発現が確認された高磁場低温超伝導相の正体を、この系に特徴的な強い超伝導揺らぎ効果と無矛盾な形で明らかにし、磁場下の超伝導の基礎理論の視野を広げることである。本研究課題を立ち上げてから一年ほどして、準2次元構造を有する FeSe の層に垂直な磁場下でも高磁場低温相の存在が確認され、 層に平行磁場下での相と特徴が違うことから、これら二つの新奇超伝導相の詳細は異なると想定し、両者を無矛盾な形の解明という目標に重点を置いて研究を進めている。その結果、まず層に垂直磁場下での渦糸格子融解線を記述する理論研究を進め、この場合の高磁場低温相は磁場に沿って、つまり渦糸が延びる方向に秩序パラメタが空間変調するFFLO 渦糸格子であることを結論することができた。 しかし、パウリ常磁性の強い状況での渦格子融解転移線を記述する理論はこれまで報告されたことがなかった。実際、FeSeの実験で見た磁場温度相図での不可逆線(電気抵抗がゼロになる磁場)は、30年ほど前に銅酸化物高温超伝導体で見られた相図において下に凸の転移線ではなく、渦糸液体領域が広く、Hc2線(平均場近似転移線)と同様に上に凸の転移線を示していた。今回、パウリ常磁性効果の強い超伝導体の渦糸融解転移線を渦格子の弾性揺らぎの低エネルギーモードの解析を通して導出することに成功し、実験事実で見られた上に凸の転移線がパウリ常磁性効果の存在の証拠であることを明らかにすることができた。この成果は米国雑誌に投稿され、発表された。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和3年度(2021年度)の成果から、高次ランダウ準位渦糸状態の理論的な研究を進めることを研究題材の一つに据えていたが、渦糸状態における電気抵抗の消失の理論という、より実験事実との関連が深い題材に多くの時間を費やし、この研究を共同で行っていた大学院生の修士論文の題材として整理するのに多くの時間を要したのが主な理由である。この電気抵抗消失の理論は補足的な計算を現在も加えており、その成果を令和5年度前半に投稿論文にまとめる予定である。
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Strategy for Future Research Activity |
渦糸状態における電気抵抗の消失の理論を投稿論文にまとめ、前年度に本来予定していた高次ランダウ準位渦糸状態の理論に着手する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)