| Project/Area Number |
22KJ1984
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| Project/Area Number (Other) |
22J22520 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北村 泰晟 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 量子幾何効果 / 超伝導 / FFLO超伝導 / アナポール超伝導 |
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| Outline of Research at the Start |
量子幾何効果とはブロッホ電子の波数空間上の性質が物理現象に与える影響である.近年の研究により，様々な物理現象において量子幾何効果が現れることが明らかになったが，現実の物質に即した研究はほとんど行われていない.本研究では現実の物質における量子幾何効果の解明を目指す.特に，量子幾何効果に特有な新規物理現象，トポロジカル物質における量子幾何効果，多体・強相関効果の量子幾何効果への影響，の3つの解明を目指す.
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は量子幾何効果の現実の物質への影響を解明することを目的としている．初年度である本年度では特に，量子幾何効果による新規な物理現象の解明を目指し，量子幾何効果が新規な超伝導相を誘起することを明らかにした.
超伝導体においては，超伝導現象において本質的な役割を担う超流動密度に量子幾何効果が現れることが先行研究で知られており，フラットバンド系や単層FeSeにおいて量子幾何効果が主要な寄与を持つことが明らかにされてきた．しかしながら，超流動密度は様々な超伝導現象に現れる一方で，量子幾何効果によりそれらの超伝導現象がどのような影響を受けるかは明らかにされてこなかった．
本年度では，超流動密度が自由エネルギーにおける，クーパー対の重心運動量の係数であることに注目し，有限重心運動量を持つ超伝導体に対する量子幾何効果を明らかにした．主な結果としては以下に述べる二つである．
(1)超流動密度はクーパー対の重心運動量に関する2次の係数であるため，超流動密度が負である時，有限重心運動量を持つ超伝導相(FFLO相)が最安定となる．先行研究では，量子幾何効果は正の寄与を持つと考えられてきたが，本研究において，非従来が超伝導体においては量子幾何効果が負の寄与を持つことを明らかにし，これによりFFLO相が安定となることを示し，量子幾何誘起FFLO相の存在を予言した．
(2)超流動密度は2次の係数であるのに対して，運動量1次の係数であるリフシッツ不変量にも量子幾何効果が現れることを示した．リフシッツ不変量が有限の時は，有限重心運動量を持つ超伝導状態(ヘリカル超伝導相またはアナポール超伝導相)が安定となる．トポロジカル超伝導体の候補物質であるUTe2において，量子幾何効果によりアナポール超伝導が安定なることを示し，量子幾何誘起アナポール超伝導の存在を予言した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，量子幾何効果による新規物理現象(量子幾何誘起FFLO相)の解明に成功した．これに加え，量子幾何効果がリフシッツ不変量に現れることも解明し，それによる量子幾何誘起アナポール超伝導の解明にも成功した．これに関しては，UTe2が具体的な候補物質であることも示しており，UTe2の超伝導対称性の決定にもつながる可能性がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度では有限重心運動量を持つ超伝導相への量子幾何効果に注目して研究を行ってきた．これは自由エネルギーによる超伝導の安定性に関する研究である．そこで今後は，超伝導の出現機構，いわゆるクーパー対の対形成機構に対する量子幾何効果を明らかにすることを目指す．非従来型超伝導はスピン揺らぎを媒介とする引力機構により対形成が生じることが知られている．スピン揺らぎにの公式にはBloch波動関数が現れるためそれを通して，量子幾何効果が対形成に影響を与える可能性がある．これにより量子幾何効果と強相関効果の協奏による新規な物理現象の解明を目指す．また特にトポロジカルに非自明な系を対象として研究を行い，トポロジカル物質での量子幾何効果の解明も目指す．
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
