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空間反転対称性の破れた電子系のトポロジカル相とマヨラナ・フェルミオン

Publicly Offered Research

Project AreaTopological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
Project/Area Number 25103714
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 (2014)
Kyoto University (2013)

Principal Investigator

藤本 聡  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10263063)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsトポロジカル超伝導 / カイラル超伝導 / マヨラナ粒子 / 熱電効果 / ベリー位相 / スカーミオン
Outline of Annual Research Achievements

平成26年度は以下の研究を行い、本課題をまとめた。
(1) カイラル超伝導体におけるベリー位相揺らぎに依る巨大熱電応答...昨年度より継続して推進していたカイラル超伝導体におけるベリー位相揺らぎによる巨大熱電効果の研究を、実験グループと協力して、さらに発展させ、重い電子系超伝導体URu2Si2における巨大ネルンスト効果の観測として実証することに成功した。これは従来のローレンツ力によるネルンスト効果とは機構が異なり、カイラル超伝導揺らぎによる電子の非対称散乱に由来する、全く新しい効果である。本研究によって、この新しいトポロジカル巨大熱電応答現象を理論・実験両面から確立することができた。
(2) 1次元トポロジカルモット絶縁体の研究...トポロジカル相への電子間相互作用の効果に関する研究は、この分野のフロンティアである。我々は自明なバンド絶縁体からトポロジカルモット絶縁体へのトポロジカル相転移について調べ、転移点でエネルギーギャップの無いスピノン励起が現れることを明らかにした。スピノンは電子の持つ自由度のうち、スピンのみを担う励起であり、相互作用のない場合のトポロジカル相転移ではあらわれない。この結果はトポロジカルモット転移の特徴を捉えた初めての研究成果である。また、トポロジカルモット絶縁体相では、電子の1粒子描像が破綻しているにも関わらず、相互作用のないトポロジカルバンド絶縁体相を特徴づけるトポロジカル不変量が、非自明な値になっていることが分かった。すなわち、相互作用のない場合に導入されたトポロジカル不変量が、強相関極限でも、トポロジカルモット相を特徴づける量として、有効に用いることが出来ることを意味しており、強相関系のトポロジカル相の理解をさらにすすめることができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Colossal thermomagnetic response in the exotic superconductor URu2Si22015

    • Author(s)
      T. Yamashita, Y. Shimoyama, Y. Haga, T.D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Sumiyoshi, S. Fujimoto, A. Levchenko, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
    • Journal Title

      Nature Physics

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 17-20

    • DOI

      10.1038/nphys3170

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Giant Nernst and Hall effects due to chiral superconducting fluctuations2014

    • Author(s)
      Hiroaki Sumiyoshi, Satoshi Fujimoto
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 90 Issue: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.184518

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Characterization of a topological Mott insulator in one dimension2014

    • Author(s)
      T.Yoshida, R. Peters, S. Fujimoto, and N. Kawakami
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 112 Issue: 19

    • DOI

      10.1103/physrevlett.112.196404

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Electrodynamics in Slyrmion Merging2014

    • Author(s)
      Rina Takashima and Satoshi Fujimoto
    • Journal Title

      Journal of the Physical Socety of Japan(掲載決定)

      Volume: 未定

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamical axion in topological superconductors and superfluids2014

    • Author(s)
      Ken Shiozaki and Satoshi Fujimoto
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Issue: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.054506

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topological phase in a two-dimensional netallic heavy-fermion system2013

    • Author(s)
      T. Yoshida, R. Peters, S. Fujimoto, N. Kawakami
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 87 Issue: 16

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.165109

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Giant Nernst effect due to Berry phase fluctuation in chiral superconductors2014

    • Author(s)
      藤本聡
    • Organizer
      Novel Quantum Phenomena 2014
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2014-11-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Dynamical Axion in noncentrosymmetric topological superconductors2014

    • Author(s)
      藤本聡
    • Organizer
      International conference on strongly correlated electron systems
    • Place of Presentation
      Grenoble
    • Year and Date
      2014-07-07 – 2014-07-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 超伝導体におけるマヨラナ粒子2014

    • Author(s)
      藤本聡
    • Organizer
      日本物理学会2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Thermal responses of topological superconductors2013

    • Author(s)
      Satoshi Fujimoto
    • Organizer
      IMR workshop "superconductivity research advanced by new materials and spectroscopies"
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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