2016 Fiscal Year Annual Research Report
Topological phases of strongly correlated materials
| Project Area | Frontiers of materials science spun from topology |
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| Project/Area Number |
15H05852
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
前野 悦輝 京都大学, 理学研究科, 教授 (80181600)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 祐司 京都大学, 理学研究科, 教授 (50199816)
高木 英典 東京大学, 理学系研究科, 教授 (40187935)
鄭 国慶 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (50231444)
藤本 聡 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10263063)
浅野 泰寛 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20271637)
宇田川 将文 学習院大学, 理学部, 准教授 (80431790)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | トポロジー / 強相関電子 / トポロジカル超伝導 / トポロジカル磁性体 / トポロジカル半金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
以下(1)-(3)の分類で研究の焦点が定まった。
(1) トポロジカル超伝導体：【ネマティック超伝導】の最初の例を、ドープしたトポロジカル絶縁体CuxBi2Se3で発見した。瀬川（B）・安藤（B）の試料で、鄭、俣野らのNMRからスピン三重項超伝導性を実証し、米澤・前野らの比熱測定から結晶の回転対称性を破る超伝導ギャップ振幅を明らかにし、永井（D01公募）が相図の理論解析を行い、トポロジカル超伝導を実証した。【カイラル超伝導現象】に関し、前野・米澤らが、トポロジカル超伝導接合素子での異常雑音から、カイラル超伝導に伴う複数秩序変数の存在を明確にした。【マヨラナ準粒子】の実証に向け、松田・寺嶋・笠原らが超伝導人工超格子のトポロジカル量子相転移を論文発表した。前野・米澤らは微小リングでの半整数量子化磁束観測を進めた。浅野らは微小単結晶での常磁性マイスナー効果の理論、マヨラナ・フラットバンドを介した完全伝導の量子化理論を展開した。【奇周波数超伝導】に関連し、前野・米澤らは近接効果による強磁性金属へのスピン三重項超伝導の誘起に成功し論文発表した。
(2) トポロジカル磁性体：【パイロクロア酸化物】のスピン液体状態の研究を松田・笠原・宇田川らが進め、フォトン・モノポール等のトポロジカル励起を熱輸送現象から検出することに成功した。【ハニカム格子化合物】でのキタエフ・スピン液体の実現に関し、高木・北川らがスピン液体状態を実現した。
(3) トポロジカル半金属等：【アンチペロブスカイト酸化物】の物質群で初めての超伝導を前野・米澤らが発見し、佐藤昌(D) らとの共著論文を発表した。トポロジカル結晶絶縁体の候補物質である母体にホールドープしたSr3-xSnOがトポロジカル超伝導性をもつ可能性を理論提案した。【ワイル半金属】に螺旋欠陥がある場合に、カイラル磁気効果が観測可能となることを藤本らが予言した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
新超伝導体・新奇超伝導状態の発見については、前もっての予想は容易ではないが、以下のような顕著な成果を挙げることができた。トポロジカル超伝導の一つに分類できる【ネマティック超伝導】の最初の例を、ドープしたトポロジカル絶縁体CuxBi2Se3において計画研究B01・公募研究D02との連携で発見して論文発表した。また、トポロジカル結晶絶縁体の候補物質にキャリアドープすることで、【アンチペロブスカイト酸化物】の物質群では初めての超伝導を発見し、計画研究D01との共著論文を発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
強相関電子物質でのトポロジカル相を開拓する上で、これまでの成果から、(1) トポロジカル超伝導体、（２） トポロジカル磁性体、(3)トポロジカル半金属等、に系統づけて推進する視点が明確になってきた。これらの新しい視点に立ち、公募研究および他の研究項目との共同研究も一層進めることで、H29年度以降の研究を推進する。
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[Journal Article] Strong peak in Tc of Sr2RuO4 under uniaxial pressure2017
Author(s)
Alexander Steppke, Lishan Zhao, Mark E. Barber, Thomas Scaffidi, Fabian Jerzembeck, Helge Rosner, Alexandra S. Gibbs, Yoshiteru Maeno, Steven H. Simon, Andrew P. Mackenzie, Clifford W. Hicks
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Journal Title
Science
Volume: 355
Pages: eaaf9398-1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Tuning the Magnetic Quantum Criticality of Artificial Kondo Superlattices CeRhIn5=YbRhIn52016
Author(s)
T. Ishii, R. Toda, Y. Hanaoka, Y. Tokiwa, M. Shimozawa, Y. Kasahara, R. Endo, T. Terashima, A. H. Nevidomskyy, T. Shibauchi, Y. Matsuda
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 116
Pages: 206401-1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Direct penetration of spin-triplet superconductivity into a ferromagnet in Au/SrRuO3/Sr2RuO4 junctions2016
Author(s)
M. S. Anwar, S. R. Lee, R. Ishiguro, Y. Sugimoto, Y. Tano, S. J. Kang, Y. J. Shin, S. Yonezawa, D. Manske, H. Takayanagi, T. W. Noh, Y. Maeno
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 7
Pages: 13220-1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Orbital-Dependent Band Narrowing Revealed in an Extremely Correlated Hund’s Metal Emerging on the Topmost Layer of Sr2RuO42016
Author(s)
Takeshi Kondo, M. Ochi, M. Nakayama, H. Taniguchi, S. Akebi, K. Kuroda, M. Arita, S. Sakai, H. Namatame, M. Taniguchi, Y. Maeno, R. Arita, S. Shin
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 117
Pages: 247001-1-6
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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