Nonequilibrium phenomena in superconducting liquid crystals
Publicly Offered Research
| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
22H04480
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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 | Osaka University |
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Principal Investigator |
水島 健 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (50379707)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 超伝導 / ヒッグスモード / 光渦 / 量子液晶 / スピン液体 / エニオン / 非平衡現象 / 対密度波 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、トポロジー・揺らぎ・非線形効果といった多角的視点から 『超伝導液晶秩序』に由来した普遍的な非平衡現象を抽出することである。超伝導液晶の例として、中性子星内部に現れるネマティック超流動や、超流動3He薄膜中に存在する対密度波などがあげられる。これらの系は高い対称性を持つため、そこに生じる液晶秩序は豊かな内部自由度やトポロジーを内包する。本課題では、 内部自由度に由来する豊富な揺らぎが対密度波の長距離秩序に与える影響や、液晶秩序に固有のトポロジカル励起のダイナミクスを調べる。加えて、高強度の光渦レーザーを利用し、超伝導液晶固有の非線形光学現象やトポロジカル励起の高速生成を探求する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、主に以下の2つの研究について取り組んだ：（１）光渦を用いた超伝導体の非線形光学応答とHiggs励起の理論研究と、（２）Kitaevスピン液体におけるイジングエニオンと非局所相関の理論。(1)については、超伝導秩序とゲージ場に対するマクロな有効理論を用いて、光渦のパルスを照射した後の超伝導のダイナミクスに関する数値シミュレーションを実施した。光渦の軌道角運動量によって、Higgsを媒介とした三次高調波発生の強度が増幅することができることを見出した。この増強効果には、超伝導の位相自由度が重要な役割を担っていることも明らかにした。一連の研究成果を論文として取りまとめて発表した。さらに、微視的理論による計算を実施することで、マクロな有効理論による結果を再現するだけでなく、有効理論では無視していたBogoliubov準粒子励起の寄与を取り込んで、非線形光学応答への準粒子励起とHiggs励起の寄与について議論した。この結果は論文として取りまとめていて、近々投稿予定である。（２）については、Kitaev模型に格子欠陥を導入すると、基底状態としてマヨラナ束縛状態を伴うZ2渦が生じることを明らかにした。このマヨラナ束縛状態は非可換エニオンとして振る舞う（イジングエニオン）。このイジングエニオンの持つ特徴として、非局所相関（マヨラナテレポーテーション）があげられる。我々は、2つの格子欠陥の間のスピン相関を通して、この非可換エニオンの持つ非局所相関を検出することができることを示した。これは、金属基盤とKitaev磁性薄膜との接合系において実現することができ、非局所スピン相関は2つのSTM端子を用いることで、電気的信号として捉えることができる。
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| Research Progress Status |
令和5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5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
(23 results)
