2017 Fiscal Year Research-status Report
局所的な空間反転対称性が欠如した結晶における磁性・多極子秩序と超伝導
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15K05164
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
柳瀬 陽一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (70332575)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 奇パリティ多極子 / 多極子超伝導 / 磁気圧電効果 / 対称性に守られた超伝導ギャップ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年マルチフェロイクスやスピントロニクス、空間反転対称性が欠如した超伝導、など様々な研究分野において、空間反転対称性の破れに起因する諸現象の研究が行われてきた。なかでも空間反転対称性が欠如した結晶においては相対論的なスピン軌道相互作用により電子の内部自由度が非自明に絡み合い、興味深い輸送現象やエキゾチックな超伝導を生み出すことが知られている。最近、大局的には空間反転対称性を保存しているけれど原子サイトの局所対称性が欠如した物質、即ち局所的に空間反転対称性が欠如した物質においてもスピン軌道相互作用に由来する新現象が存在することが示された。そのような研究を進展させることが本研究課題の目的である。本年度は以下のような研究を行った。
（１）奇パリティ多極子秩序の研究
重い電子系や鉄系超伝導体などを舞台として軌道秩序の研究が進められてきた。一方、空間反転対称性を自発的に破る磁気秩序の研究も長い歴史を持つ。近年、これらを系統的に記述する言語である多極子自由度に注目が集まっている。前者は偶パリティ多極子秩序、後者は奇パリティ多極子秩序である。我々は多極子秩序の群論的分類を行い、110を超える奇パリティ秩序物質を同定した。その一つであるBaMn2As2が磁気16極子秩序に伴う磁気圧電金属であることを発見した。
（２）多極子超伝導の研究
Sr2IrO4における磁気相を磁気四極子秩序と同定し、そこで期待される超伝導相がFFLO状態であることを示した。また、磁気八極子秩序と共存する超伝導には非共型対称性に守られたラインノードが現れることを示した。さらに、対称性に保護された超伝導ラインノードの完全な分類を行った。そして、電子の角運動量に依存する超伝導ポイントノードを発見した。
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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
多極子秩序の研究においては、群論的分類学を完成させることができた。その結果として110を超える奇パリティ多極子物質を発見したことは、今後の研究に大いに役立つと期待される。
また、超伝導の研究においては、異方的超伝導体の普遍的な性質である超伝導ラインノードに対して厳密な分類を与えることに成功した。これは、近年進められている超伝導ギャップ構造の数理的研究に決定打を与えるものである。そして、超伝導ギャップのポイントノードが実は超伝導対称性だけでなく電子の内部自由度に依存することを示したことは、これまでの超伝導研究における常識を打ち破る発見である。
以上に挙げた発見は、当初の計画で期待していた成果を超える進展である。
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| Strategy for Future Research Activity |
群論的分類学に基づいて同定した数多くの奇パリティ多極子物質における創発電磁応答および超伝導の研究を行う。様々な特徴を持つ物質の比較研究から物質科学における新基軸の創出を目指す。
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| Causes of Carryover |
（理由）
本年度の研究においては解析的な研究が主体となったため、既存の計算機を利用することで十分に研究を遂行することが出来た。来年度は第一原理計算を行うために計算機を購入する。高性能の計算機を使用することにより研究の効率を上げることができるので、一部を次年度に使用することとした。
（使用計画）
数値計算用の計算機を購入する。また、研究成果を国内外の学会等で発表するために旅費および学会参加費等を使用する。
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