• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Dynamical response of pair liquid crystals with unconventional broken symmetries

Publicly Offered Research

Project AreaPhysical Properties of Quantum Liquid Crystals
Project/Area Number 20H05163
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

水島 健  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50379707)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
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)
Keywords超伝導 / 超流動 / 対密度波 / スピンネルンスト効果 / 量子液晶 / 動的応答 / ネマティック超伝導 / トポロジカル超伝導 / スピン輸送 / 中性子星
Outline of Research at the Start

対称性の破れとボース素励起を軸に、様々な系に現れる『超伝導液晶秩序』がもたらす特異な動的応答や輸送現象を分野横断的に明らかにする。具体的には、FFLO超伝導やネマチック超伝導など多彩な『超伝導液晶秩序』のボース素励起を網羅的に調べ、超伝導液晶秩序特有の輸送現象を明らかにする。さらに、中性子星内部では様々な超伝導ネマチック液晶状態が競合している。超伝導液晶秩序の動的揺らぎに由来した異常な輸送現象を明らかにし、中性子星の冷却機構への影響を評価する。様々な物理分野における超伝導液晶秩序について統一的に理解することで、量子液晶の概念を物性のみならず、素粒子や原子核・天文分野へ展開することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、並進対称性の破れによる液晶秩序(FFLO 超伝導・3He)や回転対称性を破った液晶秩序(ネマティック超伝導・中性子星)を舞台として、『超伝導液晶秩序』に由来する多彩な ボース素励起を網羅的に調べ、物性や天体への影響を明らかにすることを目的としている。その過程で、常磁性磁化、トポロジカル準粒子、新奇な臨界現象、 さらに非可換量子渦というトポロジカル励起の4つの要素とボソン励起の相互作用を理解することで、 電子対液晶がもたらす新奇かつ普遍的な動的現象を探求する。本年度は、主に、以下の2点について研究を行なった。(1)ヘリカル超伝導体における熱・スピン輸送、(2)制限空間中の超流動3Heにおける並進対称性を自発的に破った対液晶状態について明らかにした。(1)について、まずバルクのヘリカル超伝導体において、不純物散乱に由来した異常スピンネルンスト効果が生じることを明らかにした。これは、Cooper対の対称性を直接的に反映した異常スピン輸送現象である。さらに、ヘリカル超伝導体やネマティック超伝導体に存在するドメイン壁や表面において、熱・スピンの交差相関応答を調べた。ドメイン壁などではそこに局在する準粒子状態が異常スピンネルンスト効果を生み出すことがわかった。さらに、(2)では平行平板中の超流動3Heにおいて、超流動秩序が2次元的に結晶化したCooper対密度波状態が存在することを明らかにし、D2, D4, D6対称性を持つ対密度波状態の存在を見出した。一連の研究成果は現在論文としてまとめている。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Spin-Nernst Effect in Time-Reversal-Invariant Topological Superconductors2022

    • Author(s)
      Matsushita Taiki、Ando Jiei、Masaki Yusuke、Mizushima Takeshi、Fujimoto Satoshi、Vekhter Ilya
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 128 Issue: 9 Pages: 097001-097001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.128.097001

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spin-polarized phases of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mmultiscripts><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:none /><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>3</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:math> superfluids in neutron stars2021

    • Author(s)
      Mizushima Takeshi、Yasui Shigehiro、Inotani Daisuke、Nitta Muneto
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 104 Issue: 4

    • DOI

      10.1103/physrevc.104.045803

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radial Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state in a population-imbalanced Fermi gas2021

    • Author(s)
      Daisuke Inotani, Shigehiro Yasui, Takeshi Mizushima, Muneto Nitta
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 103 Issue: 5

    • DOI

      10.1103/physreva.103.053308

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topological nematic phase transition in Kitaev magnets under applied magnetic fields2021

    • Author(s)
      Takahashi Masahiro O.、Yamada Masahiko G.、Takikawa Daichi、Mizushima Takeshi、Fujimoto Satoshi
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 3 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.023189

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ab initio simulation of non-Abelian braiding statistics in topological superconductors2021

    • Author(s)
      T. Sanno, S. Miyazaki, T. Mizushima, S. Fujimoto
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Issue: 5 Pages: 054504-054504

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.054504

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ネマティック超伝導2020

    • Author(s)
      水島健
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 55 Pages: 479-479

    • NAID

      40022384101

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Spatially-modulated superfluid phases in confined 3He: nucleation and crystallization of polka-dots2021

    • Author(s)
      Takeshi Mizushima
    • Organizer
      UK Quantum Fluids network webinars
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 光渦レーザーを照射した超伝導薄膜におけるクーパー対ダイナミクス2021

    • Author(s)
      水島健、佐藤正寛
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 制限空間中の超流動^3^HeにおけるCooper対揺らぎと対液晶状態2021

    • Author(s)
      水島健,石浦大暉,川上拓人
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Pair-Density-Wave Fluctuation and Crystallization in Confined Superfluid 3He2021

    • Author(s)
      Takeshi Mizushima
    • Organizer
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中性子星内部のスピン偏極した3P2超流動状態2020

    • Author(s)
      水島健,安井繁宏,猪谷太輔,新田宗土
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会(素核宇)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Pair Density Waves in Superfluid 3He under Nanoscale Confinement2020

    • Author(s)
      水島健
    • Organizer
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] トポロジカル超伝導体における内因性逆スピンホール効果2020

    • Author(s)
      荻原惇,松下太樹,水島健
    • Organizer
      日本物理学会2020年年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Introduction(企画提案・趣旨説明): シンポジウム「Current Status of physics in odd frequency Cooper pairings」にて2020

    • Author(s)
      Takeshi Mizushima
    • Organizer
      日本物理学会2020年年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2022-12-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi