Experimental verification of vortex Bose condensation in two-dimensional superconductors by thermal measurements

• Project/Area Number: 25K00948
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 家永 紘一郎 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (50725413)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 真一 東京科学大学, 理学院, 助教 (40301171)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2027: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2026: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2025: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: ２次元超伝導体 / 量子化磁束 / 超伝導-絶縁体転移 / 熱電効果 / エントロピー

Outline of Research at the Start

超伝導体に磁場を印加すると，内部に侵入した磁束線は渦状の超伝導電流によって束ねられ，直径数十ナノメートルの量子化磁束として振る舞う。2次元超伝導体では，極低温・高磁場域で，これらの量子化磁束がボース凝縮状態へと相転移することが予想されている。相転移の実証には，熱容量測定によって相転移温度以下で生じるエントロピーの減少を検出する必要があるが，極微小な2次元薄膜には熱容量測定を適用できない。そこで本申請では，2次元超伝導体に対して熱電効果測定を行うことで，磁束ボース凝縮の世界初の実証を行う。固体中でのボース凝縮を実証できれば，新たな物性研究の舞台となり，量子計算への応用にも大きな影響を与える。