乱れたジョセフソン接合ネットワークにおけるカイラルグラス状態の性質

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14740235
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 川口 高明 島根大学, 教育学部, 助教授 (10273913)
• Keywords: ジョセフソン接合 / グラス状態 / ネットワーク / 計算機シミュレーション

Research Abstract

乱れのあるジョセフソン接合の配列した系における特異なグラス状態等の物理的性質を理論解析および計算機シミュレーションの方法で研究した。系を超伝導位相に関する多自由度を持ったネットワーク回路とみなし,位相の時間発展ダイナミクスを拡張resistively shunted junction(RSJ)モデルで記述することでモデルを構築した。そして分子動力学的アルゴリズムを応用した計算機シミュレーション技法によって系の電気特性および位相等の静的・動的振る舞いを解析した。また,モデルを,考慮する乱れの種類等に依存して,カイラルグラス,ゲージグラス等のモデルに分類し,それぞれの電流-電圧特性,電圧-電圧相関,vorticityの揺らぎ等を調べることで各種グラス状態の同定および諸性質を明らかにした。具体的研究成果は以下のようになる。
2次元的なジョセフソン接合ネットワークを考え,その電気的特性を駆動電流に対する応答として見るために,直流駆動電流を供給した時にネットワーク両端に生じる電位差を解析した。そして有限電位差が発生する臨界電流強度とvortex格子の塑性-弾性流動状態間遷移に関する臨界電流強度の両方について,ネットワークの乱れ強度および接合臨界電流強度に対する変化を調べた。その結果,電荷密度波および磁束格子のピン止め現象に関して有効なスケーリング則に類似した振る舞いが確認できた。この詳細な解析から,乱れのあるジョセフソン接合系におけるグラス状態に依存しない臨界電流強度の普遍性等が明らかになった。さらにグラス状態の電圧相関の解析等から,ジョセフソン接合ネットウークの乱れと位相の結合効果等が複雑に影響した結果生じる協力現象が有限電位差状態に存在し,これは多自由度系の非線形ダイナミクスの視点から理解できることも明らかになった。

Research Products

• [Publications] T.Kawaguchi: "Collective vortex pinning and flow in a Josephson junction network"Physica C. (In press). (2004)
• [Publications] T.Kawaguchi: "Numerical Simulation of Collective Phenomena in Josephson Junction Networks"Computational Materials Science. (In press). (2004)
• [Publications] T.Kawaguchi: "Plastic vortex flow in current-driven disordered Josephson junction networks"Physica C. Vols.388-389. 669-670 (2003)
• [Publications] T.Kawaguchi: "Vortex excitations and dynamics in disordered Josephson junction networks"Journal of Low Temperature Physics. Vol.131. 913-917 (2003)
• [Publications] T.Kawaguchi: "Depinning mechanism and driven dynamics of vortices in disordered Josephson junction arrays"Physica C. Vols.392-396. 364-368 (2003)