2018 Fiscal Year Final Research Report

Magnetism, multipole order, and superconductivity in locally noncentrosymmetric crystals

Research Project

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Project/Area Number	15K05164
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Research Field	Condensed matter physics II
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	Yanase Youichi 京都大学, 理学研究科, 准教授 (70332575)
Research Collaborator	Peters Robert Takashima Rina Shiozaki Ken Shitade Astuo Ishizuka Jun Takasan Kazuaki Daido Akito Sumita Shuntaro Watanabe Hikaru Kanasugi Shota Hitomi Takanori Nakamura Yasuharu
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords	空間反転対称性 / スピン軌道相互作用 / 奇パリティ多極子秩序 / エキゾチック超伝導 / スピントロニクス / マルチフェロイクス
Outline of Final Research Achievements	Space inversion symmetry, namely parity, is a fundamental symmetry in physics. In the modern condensed matter physics, various phenomena arising from inversion symmetry breaking have attracted attention. In this research project we aimed further developments in this field. We revealed various phenomena in locally noncentrosymmetric materials where the global inversion symmetry is preserved while local inversion symmetry on atomic sites is violated. Examples are odd-parity multipole order and emergent electromagnetic responses, antiferromagnetic spintronics, and exotic superconductivity related to multipole order.
Free Research Field	物性理論
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	空間反転対称性は物理学における基本的な対称性である。高エネルギー物理学においても空間反転対称性は破れているが、物性物理学が対象とする固体電子系においてはより普遍的な現象として空間反転対称性が自発的に破れる。局所的な空間反転対称性が欠如した結晶はその代表的な舞台である。本研究では、古典電磁気学における基礎概念である多極子モーメントを用いて、統一的かつ普遍的に空間反転対称性の自発的破れた物質相を記述する理論を構築した。その結果により、特異や電磁応答や超伝導現象も発見された。