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ラインノード半金属およびその超伝導物質の理論的探索

Publicly Offered Research

Project AreaFrontiers of materials science spun from topology
Project/Area Number 18H04224
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

山影 相  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (90750290)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywords線ノード / トポロジカル超伝導 / マヨラナ粒子 / トポロジカル物質 / トポロジカル半金属 / ラインノード / マヨラナ / トポロジカル不変量
Outline of Annual Research Achievements

バンドギャップの零点(ノード)がブリルアン域中の線上でつながっている線ノードは新しいタイプのトポロジカル半金属として興味深い対象となっている.その基本的な性質はこれまでの研究でその大部分が明らかにされつつある.
本研究では,磁性体においてはこれまでに知られていないタイプの線ノードが現れうることを指摘した[Y. Ominato, A. Yamakage, and K. Nomura, J. Phys. Soc. Jpn. 88, 114701 (2019)].この線ノードの安定化には磁性体がもっている磁気鏡映対称性が重要な役割を果たしており,その対称性を破らない限りは容易面内で磁化を回転させても線ノードは存在し続ける.磁性体の磁化の向きはスピントロニクスなどの輸送現象に影響を与えるので,本研究の結果は線ノードに由来する現象の基礎研究として重要である.
また,線ノード半金属物質における超伝導状態,特に,トポロジカル超伝導状態におけるマヨラナ粒子を解析するための基礎理論について進展があった.マヨラナ粒子は電荷中性なので,観測が難しいというのがこの分野の根本的な困難の一つである.本研究はトポロジカル超伝導物質の対称性とマヨラナ粒子がもつ電磁多極子演算子の関係を一般的に明らかにした[S. Kobayashi, A. Yamakage, Y. Tanaka, and M. Sato, Phys. Rev. Lett. 123, 097002 (2019); Y. Yamazaki, S. Kobayashi, and A. Yamakage, J. Phys. Soc. Jpn. 89, 043703 (2020)].これは外部電磁場によるマヨラナ粒子の測定方法の基礎を与えるものであり,今後の実験研究への展開が期待される.

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Magnetic Response of Majorana Kramers Pairs Protected by Z2 Invariants2020

    • Author(s)
      Yamazaki Yuki、Kobayashi Shingo、Yamakage Ai
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 89 Issue: 4 Pages: 043703-043703

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.043703

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase Diagram of a Magnetic Topological Nodal Semimetal: Stable Nodal Line in an Easy-Plane Ferromagnet2019

    • Author(s)
      Ominato Yuya、Yamakage Ai、Nomura Kentaro
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 88 Issue: 11 Pages: 114701-114701

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.114701

    • NAID

      40022062694

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Majorana Multipole Response of Topological Superconductors2019

    • Author(s)
      Kobayashi Shingo、Yamakage Ai、Tanaka Yukio、Sato Masatoshi
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 123 Issue: 9 Pages: 097002-097002

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.097002

    • NAID

      130007737184

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] トポロジカル物質の現状と展望2020

    • Author(s)
      山影相
    • Organizer
      科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」令和元年度報告会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 線ノード半金属の基本的性質と理想的な候補物質CaAgX (X=P, As)2019

    • Author(s)
      山影相
    • Organizer
      JPSJフレンドシップミーティング
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 歪みを導入したラインノード半金属におけるバンド構造2019

    • Author(s)
      中山那由太,山影相
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] トポロジカル結晶超伝導体におけるZ2トポロジカル不変量とマヨラナ粒子の磁気応答の分類理論2019

    • Author(s)
      山崎勇樹,山影相
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] トポロジカル結晶超伝導体におけるZ2トポロジカル不変量とマヨラナクラマース対の磁気応答2019

    • Author(s)
      山崎勇樹,山影相
    • Organizer
      第4回TMS領域研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Classification theory of Z2 topological invariants in topological crystalline superconductors and magnetic response of Majorana particles2019

    • Author(s)
      Yuki Yamazaki, Ai Yamakage
    • Organizer
      International School on Spintronics and Korea-Japan Spintronics Workshop - Topological Phenomena in Magnetism -
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nodal-Line Semimetals and Topological Insulators2019

    • Author(s)
      山影相
    • Organizer
      トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア 第4回 領域研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Octupole-type magnetic response of Majorana fermions in j=3/2 systems2019

    • Author(s)
      Ai Yamakage
    • Organizer
      Emergent Condensed-Matter Physics 2019 (ECMP2019)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Topological semimetals2018

    • Author(s)
      Ai Yamakage
    • Organizer
      Oxide Superspin International School 2018 (OSS-IS 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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