Magnetic-field tuning of nematic superconductivity and precise measurements

Publicly Offered Research

Project Area	Physical Properties of Quantum Liquid Crystals
Project/Area Number	22H04482
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	Okayama University
Principal Investigator	鄭国慶岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (50231444)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000) Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000) Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords	スピン三重項超伝導 / トポロジカル量子現象 / 核磁気共鳴 / 電子対液晶 / トポロジカル超伝導
Outline of Research at the Start	本研究では、代表者らが明らかにしたスピン三重項超伝導体CuxBi2Se3やK2Cr3As3における電子対液晶状態を外部磁場によって制御し、その物性や液晶状態の形成メカリズムを核磁気共鳴（NMR）や角度分解帯磁率等の精密測定によって明らかにする。スピン三重項超伝導体では、電子対を特徴付けるdベクトルは液晶状態のデイレクタ方向を定め、外部磁場と結合する。本研究では、異なる磁場下における電子対液晶状態のデイレクタとその変化に伴う物性を解明する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、ネマテイックな物性を示すスピン三重項超伝導体CuxBi2Se3やK2Cr3As3等における電子対液晶状態を外部磁場によって制御し、その物性や液晶状態の形成メカリズムを核磁気共鳴（NMR）や角度分解帯磁率等の精密測定によって明らかにすることであった。本研究において、まずスピン三重項超伝導体CuxBi2Se3 (x=0.15-27)の電子対液晶の方向を外部磁場によって制御することに成功した[1]。H =0.5 Tの低磁場では、上部臨界磁場Hc2が二回対称性を示し、その最大値の方向が結晶軸から数度ずれる。しかし、H = 1.5 T 以上の高磁場では、Hc2が6回対称性を示し、しかも最大値の方向が結晶軸に一致するようになることを発見した。この結果は元々結晶の特定方向にピン止めされていた電子対液晶が磁場によってピン止めが外され、印加磁場の方向に追随するようになることを意味する。6回対称性は通常のBCS超伝導体（一成分超伝導）では禁止されているので、この結果はCuxBi2Se3の秩序変数が2成分からなることを意味し、スピン対称性を明らかにしたNMRの結果と相補的である。特に、CuxBi2Se3におけるスピン三重項超伝導の軌道波動関数の性質を明らかにした意義は大きい。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初予定していた研究をほぼ達成できたが、所属研究機関のヘリウム液化機が故障したために一部の研究に遅延が生じた。
Strategy for Future Research Activity	現在はヘリウム液化機が復活したので、遅延していた研究を再開することができたので、その部分の研究の成果も期待できる。