多自由度モデルに基づく重い電子系超伝導の理論的研究

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 21102506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 柳瀬 陽一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70332575)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2010: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2009: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: FFLO超伝導 / スピンコ重項超伝導 / スピン軌道相互作用 / 重い電子系超伝導 / ルテニウム酸化物超伝導体 / 隠れた秩序 / 不純物効果

Research Abstract

今年度は主に重い電子系超伝導体CeColn5におけるFFLO超伝導と反強磁性の共存相の可能性について研究を行った。超伝導の標準理論であるBCS理論では、クーパー対が運動量を持たないことが仮定されている。それに対して、有限の運動量を持つクーパー対の量子凝縮による超伝導相がFFLO超伝導である。CeCoIn5の低温高磁場において新しく見つかった超伝導相がFFLO超伝導相であるという指摘があったが、その相において反強磁性秩序が見つかったため、その正体は混迷を深めていた。
この新しい超伝導相の正体を探るため、スイス連邦工科大学のManfred Sigrist教授と共同で理論研究を行った。d波超伝導と反強磁性の多重量子臨界点を記述する有効モデルを平均場近似によって解析した結果、この新しい超伝導相の正体がFFLO超伝導と反強磁性の共存相であることが分かった。我々の計算結果は相図の特徴をよく再現し、中性子散乱や核磁気共鳴の実験結果から得られた磁性の特徴とも一致した。理論的提案から40年以上を経たFFLO超伝導が重い電子系において初めて実現したことを強く示唆する研究成果となった。この研究成果に関する解説記事が科学雑誌「パリティ」に掲載された。
他に、多軌道系超伝導体におけるスピン軌道相互作用と電子相関効果の協奏現象について研究を行った。ルテニウム酸化物超伝導体を念頭において構成した3軌道ハバード模型を動的平均場理論に基づいて解析した結果により、パウリ帯磁率とヴァン・ブレック帯磁率に対する繰りこみ効果を調べた。
また、京都大学の実験グループとの共同研究により、重い電子系超伝導体URu2Si2における隠れた秩序下で起こる超伝導について研究を行った。4回対称性の破れに伴う超伝導2段転移の可能性を提案した。

Research Products

• [Journal Article] Magnetic structure of antiferromagnetic Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state (2011)
  • Author(s): Y.Yanase, M.Sigrist
  • Journal Title: J.Phys.: Condens.Matter Volume: 23 Pages: 94219-94219
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 有限の運動量を持つ超伝導クーパー対 (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Journal Title: パリティ Volume: 23 Pages: 44-48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous Low-Field Diamagnetic Response in the Superconducting State of Ultraclean URu_2Si_2 (2010)
  • Author(s): R.Okazaki, et.al.
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. Volume: 79 Pages: 84705-84705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Random Spin-orbit Coupling in Spin Triplet Superconductors : Stacking Faults in Sr_2RuO_4 and CePt_3Si (2010)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. Volume: 79 Pages: 84701-84701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interplay of Spin-orbit Interaction and Electron Correlation on the Van Vleck Susceptibility in Transition Metal Compounds (2010)
  • Author(s): M.Udagawa, Y.Yanase
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. Volume: 79 Pages: 123601-123601
  • NAID: 40017404372
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The disordered Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov state in d-wave superconductors (2009)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Journal Title: New J.Phys. 78 Pages: 55056-55056
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiferromagnetic Order and pi-Triplet Pairing in the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State (2009)
  • Author(s): Y.Yanase, M.Sigrist
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. 78 Pages: 114715-114715
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Angular Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in cold fermion gases in a toroidal Trap (2009)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Journal Title: Phys.Rev.B 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiferromagnetic order in the FFLO state (2009)
  • Author(s): Y.Yanase, M.Sigrist
  • Journal Title: J.Phys.Conf.Seri. 150 Pages: 52287-52287
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Angular Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov Superfluid due to Self-One-Dimensionalization in Imbalanced Cold Fermion Gases (2009)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Journal Title: Physica C http://dx.doi.org/10.1016/j.physc.2009.10.028
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CeCoIn_5の多層型人工超格子の超伝導特性;局所的に空間反転対称性の破れた超伝導 (2011)
  • Author(s): 丸山大輔、Manfred Sigrist, 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 冷却フェルミ原子気体におけるFF超流動からLO超流動へのクロスオーバー (2011)
  • Author(s): 吉田智大、柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] FFLO超伝導における反強磁性量子臨界性と反強磁性秩序 (2010)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 物性科学領域横断研究会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス(東京都)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Antiferromagnetic order and Antiferromagnetic quantumcriticality in FFLO superconducting state (2010)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: International and Interdisciplinary Workshopon Novel Phenomena in Integrated Complex Sciences : FromNon-living to Living Systems
  • Place of Presentation: コープイン京都(京都府)
  • Year and Date: 2010-10-12
• [Presentation] FFLO超伝導状態における反強磁性秩序:磁場方向依存性とフェルミ面の構造 (2010)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] Antiferromagnetic order and Antiferromagnetic quantum criticality in the FFLO superconducting state (2010)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: International Conference on Heavy Electrons 2010 (ICHE2010)
  • Place of Presentation: 首都大学東京、八王子キャンパス(東京都)
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] Superconductivity with global and local broken inverslon symmetry : CePt_3Si and Sr_2RuO_4 (2010)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本-スイス共同ワークショップ"New Trends in Theory of Correlated Materials" (NTTCM)
  • Place of Presentation: 生命の森リゾート(千葉県)
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] Antiferromagnetic order in the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state (2010)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2010)
  • Place of Presentation: サンタフェ・コンベンションセンター(アメリカ)
  • Year and Date: 2010-07-01
• [Presentation] Angular Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in Cold Fermi Gases near BCS-BEC crossover (2010)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: International Workshop "Ultracold Fermi Gas : Superfluidity and Strong-Correlation" (USS2010)
  • Place of Presentation: 原子力機構・システム計算科学センター(東京都)
  • Year and Date: 2010-05-13
• [Presentation] Microscopic theory of D-vectror in spin-triplet superconductors (2010)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Organizer: Physics of New Quantum Phases in Super clean Materials 2010
  • Place of Presentation: 浜銀ホール
  • Year and Date: 2010-03-10
• [Presentation] スピン三重項超伝導におけるランダムスピン軌道相互作用:Sr2RuO4とCePt3Si (2009)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 第3回物性科学領域横断研究会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2009-11-30
• [Presentation] 層状欠陥があるスピン三重項超伝導体のdベクトルとその安定性 (2009)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] Microscopic theory of non-centrosymmetric superconductors : Mechanism and role of magnetism (2009)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Organizer: Novel Spin Pairing 2009
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 超伝導・超流動における新しい対称性の破れ (2009)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 大阪大学GCOE若手秋の学校
  • Place of Presentation: 近江八幡休暇村
  • Year and Date: 2009-09-15
• [Presentation] Localization and Superconductivity in Doped Semiconductors (2009)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Organizer: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov State in Strongly Correlated Fermion Systems (2009)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Organizer: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] スピン三重項超伝導体のdベクトルを決定する微視的理論 (2009)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 科研費新学術領域研究「重い電子系」第2回研究会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2009-08-20
• [Presentation] Fulde-Ferrel-Larkin-Ovchinnikov state in strongly correlated fermions (2009)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Organizer: ISSP国際ワークショップ "New Developments in Theory of Superconductivity"
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所
  • Year and Date: 2009-07-10
• [Presentation] Angular-FFLO state in cold fermion gases near BCS-BEC crossover (2009)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 科研費特定領域研究「スーパークリーン」A03, A04班合同研究会
  • Place of Presentation: ホテル箱根パウエル
  • Year and Date: 2009-04-19
• [Remarks]
  • URL: http://bussei.gs.niigata-u.ac.jp/~yanase/study.html