2016 Fiscal Year Annual Research Report
非断熱ダイナミクスにより創発されるトポロジカル量子現象
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15J01700
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高嶋 梨菜 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 超伝導近接効果 / スピン移行トルク / 磁気転移 / 超伝導電流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，超伝導の近接効果に着目し，磁気モーメントと超伝導電流が絡み合うことで生じる量子現象について研究を行った。電流を用いた磁気モーメントの操作法は，磁気デバイスなどへの応用に向けて精力的に研究されてきた。また，近年，超伝導近接効果をスピントロニクスに用いることが注目されており，スピン・電荷の新しい輸送現象の実現が期待されている。しかし，これまで超伝導電流が磁気モーメントにどのように作用し，どのような現象を与えるかは詳しく調べられていなかった。そこで本研究では， (i)スピントリプレット超伝導電流を用いた磁気スピンの操作法，と(ii)超伝導電流による磁気転移の制御についての研究を行った。
より具体的には，以下のとおりである。(i)では，強磁性体とトリプレット超伝導体の接合系を考え，超伝導電流によって生じるスピントルクを解析的な摂動計算により導出した。トルクによって生じる磁壁運動の解析を行い，正常電流によって駆動するときよりも，高効率に駆動できる場合があることを示した。 (ii)では，相関電子系と超伝導体の接合系を考え，超伝導電流があるもとでの磁気転移現象を調べた。超伝導電流による磁気不安定性の計算や，変分計算を用いた磁気相図の導出を行った。
また，前年度に行った研究に関して二件の論文を出版し，国際会議で三件の発表（うち招待講1件）を行ったほか，国内研究会・日本物理学会で三件の発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は超伝導の近接効果に着目し，磁気モーメントと超伝導電流の与える現象について研究を行い，スピントルクや磁気不安定性などを明らかにできた。（i）では，前年度の研究結果を発展させることで，スピンシングレットとトリプレットの両方の場合に関して，超伝導電流を用いたスピントルクを微視的な表式を得ることができた。特に，トリプレット超伝導電流を用いたスピン移行トルクが，正常金属のものと定性的に異なる性質を持つことを微視的に示したのは重要な成果だと考えられる。また，(ii)の磁気転移に関しては，超伝導電流による磁気モーメント間の有効相互作用の変化を明らかにすることができた。これにより，電流を用いた磁気相の新しい制御が可能となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究結果を論文として出版し，研究発表を行う。そして，以下の2つの方向性で研究を進める予定である。(1)これまでに提案してきた超伝導電流の与えるスピントルクや磁気不安定性に関し，より物質に即した計算を行い，実験的実現を目指したセットアップの提案を行う。(2)ワイル点などのトポロジカルバンド構造をもつ超伝導準粒子の輸送現象などを調べ，スピントロニクスへの応用の可能性を調べる。
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