Thermodynamics of anisotropic self-organization occurring in quantum liquid crystals investigated by multi-axes simultaneous strain measurements
Publicly Offered Research
| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
20H05158
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
米澤 進吾 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30523584)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | ネマティック超伝導 / Fiber Bragg grating / 電子ネマティック状態 / 磁気光学カー効果 / 磁場方向分解比熱測定 / 回転対称性 / 時間反転対称性 / ひずみ測定 / FBG / 一軸ひずみ / fiber Bragg grating / 多軸ひずみ同時測定技術 / ドープしたBi2Se3 / 一軸性ひずみ / ピエゾ圧力素子 / ネマティック電子状態 |
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| Outline of Research at the Start |
「量子液晶」では、電子の集団が自発的に特徴的な方向を持つようになる「回転対称性の破れ」が非常に重要である。本研究では、回転対称性の破れを熱力学的に検出する手法として、fiber Bragg grating（FBG）を用いた多軸ひずみ同時測定技術を提案する。FBGは光ファイバー内に周期変調を書き込んだもので、そこで起こるブラッグ反射を光学測定で精緻に検出できる。FBGの長さが変わるとブラッグ波長も変化するため、FBGを試料に複数張り付ければ、多方向のひずみが同時に測定できる。この技術を応用し、種々の量子液晶系の回転対称性の破れを検出し、そのメカニズムを熱力学の観点から解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度はFiber Bragg gratingを用いた多軸同時ひずみ測定の研究を進めた。ネマティック超伝導体については、これまでのSrxBi2Se3に加え、CuxBi2Se3についても測定を行い、超伝導転移温度Tc以下で自発的なひずみは生じないことが分かった。この結果については現在論文投稿の準備中である。さらに、Ising強磁性体であるURhGeがPiezomagnetismという効果を示すという理論予測に着目し、この物質の磁場中でのひずみ測定に着手した。その結果、強磁性転移の前後でひずみの磁場依存性が興味深いふるまいをすることを示しつつある。
他に、年度途中からネマティック電子液晶状態が実現していると考えられているカゴメ金属CsV3Sb5の研究に着手した。この物質で94K以下で実現する電荷秩序状態において時間反転対称性破れを検出する磁気光学カー効果の測定を行い、自発的な時間反転対称性の破れが生じており、さらにそれと磁場が強く結合していることも明らかにした。本成果は現在論文投稿間近である。磁気光学カー効果に関しては、そのほかにも時間反転対称性を破るカイラル超伝導の候補物質であるSr2RuO4-RuやFe(Se,S)についても実験を着手している。
また、CsV3Sb5の回転磁場下での比熱測定を行い、比熱の伝導面内角度依存性や上部臨界磁場の伝導面内異方性に6回振動と2回振動が生じることを明らかにした。これらの結果から、超伝導状態にネマティシティーが生じていることと、6回対称なノード構造を持つこと、多成分超伝導の実現が示唆されることなどが明らかになった。本成果についても論文投稿を準備している。
他に、Sr2RuO4において「スメクティック液晶のような空間並進対称性を破った超伝導」であるFFLO状態を示す共同研究の成果について論文執筆を進め、2022年度初頭にScience誌に論文を発表した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(41 results)
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[Presentation] Polar Kerr effect study on the charge ordered state in Kagome superconductor CsV3Sb52022
Author(s)
Yajian Hu, S. Yamane, G. Mattoni, Y. Li, Y. Yao, Z. Wang, J. Wang, C. Farhang, J. Xia, S. Yonezawa, Y. Maeno
Organizer
新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
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Yajian Hu, 山根聡一郎, Giordano Mattoni, 矢田歌菜絵, Yongkai Li, Yugui Yao, Zhiwei Wang, Jingyuan Wang, Camron Farhang, Jing Xia, 米澤進吾, 前野悦輝
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] 磁気Kerr効果測定による超伝導体の時間反転対称性の破れの探索2022
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山根聡一郎, Yajian Hu, 小畑慶人, Giordano Mattoni, Yongkai Li, Yugui Yao, Zhiwei Wang, Jingyuan Wang, Camron Farhang, Jin Xia, 米澤進吾, 前野悦輝
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日本物理学会第77回年次大会
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Soichiro Yamane, Y. Hu, G. Mattoni, Y. Li, Y. Yao, Z. Wang, J. Wang, C. Farhang, J. Xia, S. Yonezawa, Y. Maeno
Organizer
応用物理学会 量子ビームによる表面界面の光機能探究研究会
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