Research of higher-order multipole phase, nematic phase, and exotic superconductivity based on modern multipole theory
Publicly Offered Research
| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
20H05159
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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 |
柳瀬 陽一 京都大学, 理学研究科, 教授 (70332575)
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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 |
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 超伝導ダイオード効果 / スピン三重項超伝導 / アナポール超伝導 / 超伝導量子幾何学 / 多極子 / 超伝導 / ネマティック秩序 / 光学応答 / 電気四極子モーメント / 圧電効果 / 多極子揺らぎ / アナポール秩序 / 非線形光学応答 / ネマティック相 / エキゾチック超伝導 |
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| Outline of Research at the Start |
現代の物性物理学においては、量子多体系が有する豊富な対称性とその自発的破れに対する理解が特段に重要な課題となっている。応募者はエキゾチック超伝導や多極子秩序系に関する多数の研究成果を活用し、現代的な多極子理論による高次多極子／ネマティック相とエキゾチック超伝導の包括的な研究を行う。幅広い多極子・ネマティック物質やエキゾチック超伝導体を研究対象として提案し、実験グループと協力して研究を推進する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年に実験グループと共同で発表した超伝導ダイオード効果の内因的メカニズムを解明し、内因的超伝導ダイオード効果と名付けた。超伝導ダイオード効果とは、臨界電流の非相反性により、ある方向に電流を流した場合には電気抵抗ゼロであり逆方向に流した場合には電気抵抗が有限となる現象である。内因的超伝導ダイオード効果では、クーパー対の重心運動量と密接に関係したメカニズムによりダイオード効果が起こる。本研究課題では、ギンツブルグランダウ理論とBCS理論を併用して、ラシュバ超伝導体における内因的超伝導ダイオード効果の磁場温度相図を決定した。その結果、クーパー対の重心運動量が急激に増加するクロスオーバー現象に伴って、超伝導ダイオード効果が符号反転を起こすことを示した。この結果により、空間反転対称性が欠如した結晶に特有のエキゾチック超伝導相であるヘリカル超伝導相を実験的に検出する方法が見出された。
また、スピン三重項超伝導体として注目を集めている重い電子系超伝導体UTe2に関する理論研究を行った。この物質の第一原理計算を参考にして24バンド3次元周期アンダーソン模型を構築し、ランダム位相近似により超伝導不安定性を調べた。その結果により、強磁性－反強磁性クロスオーバーが圧力下で起こること、またそれに伴って超伝導相のパリティ転移が起こることを提案した。これらの結果に基づいて、圧力下の多重超伝導相図を解析した。
さらに、超伝導体のパリティ転移に伴い、偶パリティ超伝導と奇パリティ超伝導が共存する超伝導状態が安定になることを提案し、その共存相の性質を解明した。特にポーラーな対称性を持つアナポール超伝導を発見し、そこではボゴリウボフ準粒子のスペクトルが非対称になり、クーパー対が有限の重心運動量を獲得することを示した。
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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
(61 results)
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[Journal Article] Bond Directional Anapole Order in a Spin-Orbit Coupled Mott Insulator Sr2(Ir1-xRhx)O42021
Author(s)
H. Murayama, K. Ishida, R. Kurihara, T. Ono, Y. Sato, Y. Kasahara, H. Watanabe, Y. Yanase, G. Cao, Y. Mizukami, T. Shibauchi, Y. Matsuda, and S. Kasahara
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Journal Title
Phys. Rev. X
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 011021-011021
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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