新しい対称性の破れを伴う重い電子系新奇超伝導の理論研究

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 23102709
• 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): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: エキゾチック超伝導 / スピン軌道相互作用 / FFLO超伝導 / スピン三重項超伝導 / 重い電子系 / ルテニウム酸化物

Outline of Annual Research Achievements

空間反転対称性がない系の物性物理学が広く注目を集めている。エキゾチック超伝導、カイラル磁性、トポロジカル絶縁体、マルチフェロイクスなどその華やかな具体例には事欠かない。これらに共通する特徴は、スピン軌道相互作用を通じて興味深い現象が生じる、ということである。
本研究課題では、「空間反転対称性がない系の超伝導」の概念を拡張し、「局所的な空間反転対称性がない系の超伝導」という概念を提唱した。結晶構造全体には空間反転対称性がないが、主要な原子サイトが反転中心にならない物質が「局所的な空間反転対称性がない系」である。簡単な具体例として多層系超伝導を考え、局所的な空間反転対称性が破れて結晶構造に由来するスタッガードなラシュバスピン軌道相互作用が超伝導に与える影響を調べた。その結果、（１）超伝導秩序変数にもパリティ混成が起こること、（２）スピン軌道相互作用と面間ホッピングの比を大きくすることで「空間反転対称性がある超伝導」から「空間反転対称性がない超伝導」へのクロスオーバーが起こること、（３）クロスオーバー領域において、ペア密度波相、複素ストライプ相、非ユニタリースピン三重項超伝導、時間反転対称性を破るパリティ混成超伝導、など様々なエキゾチック超伝導相が安定になること、などを発見した。また、実験グループとの共同研究により、CeCoIn5/YbCoIn5人工超格子においてこれらの兆候が見られることを示した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Spin-orbit Coupling in Multilayer Superconductors with Charge Imbalance (2013)
  • Author(s): D. Maruyama, M. Sigrist, and Y. Yanase
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 82 Issue: 4 Pages: 043703-043703
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.043703
  • NAID: 40019628868
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pair-density wave states through spin-orbit coupling in multilayer superconductors (2012)
  • Author(s): T. Yoshida, M. Sigrist, and Y. Yanase
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 86 Issue: 13 Pages: 134514-134514
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.134514
  • NAID: 120006748875
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous upper critical field in CeCoIn5/YbCoIn5 superlattices with a Rashba-type heavy fermion interface (2012)
  • Author(s): S. K. Goh, et al.
  • Journal Title: Physical Review Letter Volume: 109 Issue: 15 Pages: 157006-15
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.157006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Locally Non-centrosymmetric Superconductivity in Multi-layer Systems (2012)
  • Author(s): D.Maruyama, M.Sigrist, Y.Yanase
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. Volume: 80 Issue: 3 Pages: 34702-34702
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.034702
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 強相関電子系の異方的超伝導-BCS理論からエキゾティック超伝導へ- (2012)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Journal Title: 物性研究 Volume: 97 Pages: 824-874
• [Journal Article] Ginzburg-Landau Analysis for the Antiferromagnetic Order in the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov Superconductor (2011)
  • Author(s): Y.Yanase, M.Sigrist
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. Volume: 80 Issue: 9 Pages: 94702-94702
  • DOI: 10.1143/jpsj.80.094702
  • NAID: 40018996922
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiferromagnetic Phases in the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State of CeCoIn_5 (2011)
  • Author(s): Y.Yanase, M.Sigrist
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn.Suppl. Volume: 80 Issue: Suppl.A Pages: SA005-SA005
  • DOI: 10.1143/jpsjs.80sa.sa005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] スピン三重項超伝導体のdベクトル (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Journal Title: 物性研究 Volume: 97 Pages: 99-148
• [Presentation] SrTiO3界面における多軌道型超伝導の理論 (2013)
  • Author(s): 中村康晴，柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-29
• [Presentation] スピン軌道相互作用が誘起するスピン三重項超伝導 (2013)
  • Author(s): 吉田智大，Manfred Sigrist，柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 強相関電子系におけるラシュバ型スピン軌道相互作用 (2013)
  • Author(s): 丸山大輔，柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] 局所的に反転対称性の欠如した系における超伝導 (2013)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-27
  • Invited
• [Presentation] Exotic superconductivity in locally non-centrosymmetric systems (2013)
  • Author(s): Y. Yanase
  • Organizer: The IMR-ASRC 3rd REIMEI International Workshop
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2013-02-19
  • Invited
• [Presentation] フェルミ面のトポロジカル転移を伴う空間反転対称性が破れた超伝導体の磁化率；Li2Pt3Bへの応用 (2012)
  • Author(s): 丸山大輔，柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] 局所的に空間反転対称性が破れている多層系超伝導体における複素ストライプ相 (2012)
  • Author(s): 吉田智大，Manfred Sigrist，柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] Exotic quantum phases with local inversion symmetry breaking (2012)
  • Author(s): Y. Yanase
  • Organizer: Swiss - Japan Workshop 2012
  • Place of Presentation: Wako, Japan
  • Year and Date: 2012-09-11
  • Invited
• [Presentation] Superconductivity in the locally non-centrosymmetric crystals (2012)
  • Author(s): Y. Yanase
  • Organizer: Japan - French Workshop 2012
  • Place of Presentation: Grenoble, France
  • Year and Date: 2012-09-04
• [Presentation] 多軌道模型から導出された反対称スピン軌道作用とSr2RuO4の[001]界面超伝導 (2012)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] スピン軌道相互作用を入れた多層系の超伝導特性 (2012)
  • Author(s): 丸山大輔, Manfred Sigrist, 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] スピン軌道相互作用がある多層系超伝導体における新奇FFLO超伝導相 (2012)
  • Author(s): 吉田智大, Manfred Sigrist, 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 多軌道多成分GLモデルに基づくSr2RuO4の磁場中超伝導状態の解析 (2012)
  • Author(s): 高松周平, 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 重い電子系におけるエキゾチックFFLO超伝導 (2012)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 物性研スパコン成果報告会「計算科学の課題と展望」
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-20
• [Presentation] 重い電子系のエキゾチック超伝導:Non-centrosymmetric and FFLO (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 若手理論研究会
  • Place of Presentation: 勝浦観光ホテル
  • Year and Date: 2011-12-23
• [Presentation] エキゾティック超伝導ミニマム (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 第4回基礎物理セミナー合宿
  • Place of Presentation: 箱根太陽山荘(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-04
• [Presentation] Exotic superconducting phases in CeCoIn5 and related materials (2011)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Organizer: NQS2011
  • Place of Presentation: 京都大学(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-30
• [Presentation] Magnetic properties and exotic phases in the locally non-centrosymmetric superconductors (2011)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Organizer: TOKIMEKI2011
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2011-11-26
• [Presentation] FFLO超伝導状態における反強磁秩序の磁気構造 (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ～多自由度強相関系の新しい量子相～
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-11-12
• [Presentation] 局所的に空間反転対称性が破れた系における新奇FFLO相 (2011)
  • Author(s): 吉田智大, 柳瀬陽一
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ～多自由度強相関系の新しい量子相～
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-11-12
• [Presentation] 局所的に空間反転対称性が破れている多層系の超伝導特性 (2011)
  • Author(s): 丸山大輔, Manfred Sigrist, 柳瀬陽一
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ～多自由度強相関系の新しい量子相～
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-11-12
• [Presentation] 強相関電子系の異方的超伝導:BCS理論からエキゾティック超伝導へ (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 新学術領域「重い電子系」若手秋の学校
  • Place of Presentation: 高野山大学
  • Year and Date: 2011-09-29
• [Presentation] 局所的に空間反転対称性が破れた超伝導の磁場応答 (2011)
  • Author(s): 丸山大輔, Manfred Sigrist, 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] スピン三重項超伝導体のdベクトルとスピン軌道相互作用 (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 微視的理論によるエキゾティック超伝導の研究 (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] Magnetic properties and exotic phases in locally non-centrosymmetric superconductors (2011)
  • Author(s): Y.Yanase
  • Organizer: Swiss-Japan Workshop 2011
  • Place of Presentation: ETH, Zurich, Switzerland(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Spin susceptibility in superconductors without local inversion symmetry ; Multi-layer systems (2011)
  • Author(s): D.Maruyama, M.Sigrist, Y.Yanase
  • Organizer: ICNS2011
  • Place of Presentation: PKNU, Busan. Korea
  • Year and Date: 2011-08-25
• [Presentation] Superconductivity without local inversion symmetry ; Multi-layer systems (2011)
  • Author(s): D.Maruyama, M.Sigrist, Y.Yanase
  • Organizer: LT26
  • Place of Presentation: BICC, Beijing, China
  • Year and Date: 2011-08-13
• [Presentation] 局所的に空間反転対称性が破れた超伝導:多層系超伝導体を例として (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 新学術領域「トポロジカル量子現象」集中連携研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス(招待講演)
  • Year and Date: 2011-07-26
• [Presentation] CeCoIn5の人工超格子におけるエキゾティック超伝導:局所的に空間反転対称性が破れた超伝導とFFLO超伝導 (2011)
  • Author(s): 柳瀬陽一
  • Organizer: 新学術領域「重い電子系」第3回研究会
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所
  • Year and Date: 2011-06-24
• [Presentation] Superconductivity without Local Inversion Symmetry ; Multi-layer Systems (2011)
  • Author(s): 丸山大輔, Manfred Sigrist, 柳瀬陽一
  • Organizer: 新学術領域「重い電子系」第3回研究会
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所
  • Year and Date: 2011-06-24
• [Book] Non-centrosymmetric Superconductors: Introduction and Overview (2012)
  • Author(s): E. Bauer
  • Total Pages: 354
  • Publisher: Springer
• [Remarks]
  • URL: http://bussei.gs.niigata-u.ac.jp/~yanase/
• [Remarks]
  • URL: http://bussei.gs.niigata-u.ac.jp/~yanase/study.html