| Project/Area Number |
23K19030
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0202:Condensed matter physics, plasma science, nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
今井 渉平 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (20982929)
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| Project Period (FY) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 超伝導 / 超高速現象 / スピントロニクス |
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| Outline of Research at the Start |
近年のレーザー技術の発展により、これまでは素早い緩和によって観測が難しかったアト秒スケールの物理現象が議論できるようになった。本研究は、このアト秒現象の起源となるバンド内駆動ダイナミクスを超伝導体で実現することを目指す。特に超伝導体の準粒子駆動に、スピントロニクスの分野で用いられてきたスピン依存ゲージ場を応用することで、新たな超伝導超高速ダイナミクスを模索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、近年のアト秒科学の発展を契機として、固体系の場合に重要となるバンド内駆動ダイナミクスを超伝導体で実現することを目指している。特にスピンに依存したゲージ場を用いることで、準粒子を壊さない駆動が実現できる可能性に注目をしたアプローチを検討している。
初年度である2023年では、まずその基礎原理となる、半導体のバンド内駆動ダイナミクス制御による固体アト秒パルス発生法について、学術論文の出版を行った。さらに当該内容についての成果報告を、国内招待講演や国際会議の場において積極的に取り行い、これからも推進予定である。その中で、我々が提案した駆動プロトコルの実験的実現可能性について議論を行い、本研究課題の実験検証にもつながる指針が得られた。また今後の固体アト秒科学において、強相関系やスピン系への拡張が広く求められていることがわかった。
その中で我々は、トポロジカルスピン構造を有した磁性金属における高次高調波発生の研究を行った。これにより、これまで注目されてこなかった時間反転対称性の破れに伴う幾何学的位相の効果によって、バンド内駆動ダイナミクスに新たな質的変化が生じることがわかった。
さらに本研究課題で対象とする非平衡系における超伝導状態の安定性に関する研究を行った。ここでは電子対形成に必要とされるクーロン相互作用が、非平衡状態では反対に電子対の不安定化に作用しうることがわかった。さらにその電子対間の相互作用が、粒子三つ以上に働く三体力や四体力などを適切に導入することで打ち消すことができることが明らかとなった。これにより非平衡状態において超伝導ペア状態を安定化させる新たな方法論を確立できた。この成果は現在プレプリントサーバに投稿済みで、学術誌出版に向けた作業に取り組んでいる。
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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
上記の成果により、本研究課題遂行に向けた基礎理論の構築や周辺知識の基礎固めが達成された。具体的には非平衡状態にもかかわらず熱化しにくい超伝導状態の実現方法やスピン自由度が重要となる系におけるバンド内駆動ダイナミクスの取り扱い方法などが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の成果を基に、超伝導状態においてスピンに依存したバンド内駆動ダイナミクスの具体的な数値解析に取り組む。特に我々の固体アト秒パルス発生法で重要な役割を果たした電子波束の制御方法が、超伝導体中の準粒子波束に拡張できないかを模索する。
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