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2015 Fiscal Year Research-status Report

軌道ネマチック揺らぎによる高温超伝導機構の追求

Research Project

Project/Area Number 15K05189
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

山瀬 博之  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主幹研究員 (10342867)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords物性理論 / 高温超伝導 / 電子ネマチック / 軌道揺らぎ / スピン揺らぎ
Outline of Annual Research Achievements

鉄系超伝導体では、ほぼ等方的な超伝導ギャップが観測される一方、フェルミ面上でノードを持つような超伝導ギャップも観測され、ギャップ対称性がユニバーサルではない可能性が浮上している。このことは、どのような超伝導ギャップ対称性が安定化され得るか、その階層構造がどうなっているか、という大変に興味深い問題を提起している。これらの問題に答えるために、軌道ネマチック揺らぎによる超伝導の可能性に着目し、等方的なギャップを仮定した申請者らの以前の理論を、ギャップの波数依存性を計算出来るように拡張した。フェルミ面をパッチに分割するスキームを用いて理論式を導出し、その数値的解析を行った。パッチの数が多いほど正確に波数依存性を取り込むことができるが、計算時間と計算機メモリの制約から一つのフェルミ面あたり20程度のパッチ数が現実的であった。その結果、超伝導転移温度近傍までEliashberg方程式を解くことに成功した。ホール面と電子面で超伝導ギャップの位相が同じである、いわゆるs++状態が最も安定で、それにほぼ縮退するd波状態が存在する。d波は、ky=kxとky=-kxの軸にノードを持つ。3番目に安定な超伝導は、ホール面と電子面で超伝導の位相が反転するs+-状態であり、それにほぼ縮退するd波状態も存在した。上のd波と同じ対称性であるが、ホール面と電子面での超伝導ギャップ位相の相対的な分布が異なる。波数依存性を取り入れることで、一般には超伝導転移温度が上昇することが期待されるが、その上昇は極めて小さくほぼ無視出来ることも分かった。実際、超伝導ギャップの波数依存性は高々10%未満であり、ほぼ等方的なギャップとしてよく近似できた。
関連する研究として、銅酸化物超伝導体での電荷密度波やハバード模型におけるスパイラル磁性と超伝導の共存と競合、ネマチック相に対する異方性の効果の研究に取り組んだ。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

波数依存性を取り込んでEliashberg方程式を低温まで数値的に解析することに成功し、計算結果が揃いつつある。超伝導転移は軌道ネマチック相内でも起こり得るので、その場合に対応した同様な解析を行っている。申請者らの予備的な計算結果によれば、軌道ネマチック相内では超伝導ギャップの波数依存性が極めて大きくなる可能性が示唆されている。その結果、より正確に波数依存性を議論するべく、パッチ数を20以上にすることが望ましい。しかし、その実施は計算時間と計算機メモリの観点から非現実的であるために、パッチの取り方を工夫して計算を行う見通しを得た。

Strategy for Future Research Activity

軌道ネマチック相内で、より正確に超伝導ギャップ関数の波数依存性を計算出来れば、それを以って平成27年度の実施計画を完全に行ったことになる。時間的には多少の遅れがあるが、ほぼ順調な進捗と言える。次に、軌道ネマチックと反強磁性の二つの相互作用を取り込んだ低エネルギー有効模型を平均場理論で解析し、その相図を確立する。軌道ネマチックのみを取り込んだ平均場相図は既に申請者らによって得られているので、その相図が反強磁性相互作用をゼロから大きくした時にどう変化するかを明らかにする。軌道ネマチックと反強磁性相互作用の強さを自由に変えた場合の相図を作成し、より一般的な観点から両者の協奏を明らかにする。

Causes of Carryover

謝金としての利用を年度末に計画していたが、残金が不足していたため繰越しを行った。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成28年度の物品費として使用する予定である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] マックスプランク固体物性研究所(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      マックスプランク固体物性研究所
  • [Int'l Joint Research] ロザリオ大学(UNR-CONICET)(アルゼンチン)

    • Country Name
      ARGENTINA
    • Counterpart Institution
      ロザリオ大学(UNR-CONICET)
  • [Int'l Joint Research] ハーバード大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ハーバード大学
  • [Journal Article] Coexistence of incommensurate magnetism and superconductivity in the two-dimensional Hubbard model2016

    • Author(s)
      山瀬博之、Andreas Eberlein, Walter Metzner
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 116 Pages: 096402-1,-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.116.096402

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] d-wave bond-order charge excitations in electron-doped cuprates2015

    • Author(s)
      山瀬博之、Matias Bejas, Andres Greco
    • Journal Title

      Europhysics Letters

      Volume: 111 Pages: 57005-p1, -p6

    • DOI

      10.1209/0295-5075/111/57005

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 軌道ネマチック揺らぎによる超伝導ギャップ2016

    • Author(s)
      我妻友明、山瀬博之
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学、仙台
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] 電子ドープ系銅酸化物超伝導体の電荷秩序の理論研究2016

    • Author(s)
      山瀬博之、Matias Bejas, Andres Greco
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学、仙台
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] 層状銅酸化物高温超伝導体におけるプラズモン励起2016

    • Author(s)
      山瀬博之
    • Organizer
      量子ビーム利用技術の発展と物性研究
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所、仙台
    • Year and Date
      2016-02-19 – 2016-02-20
    • Invited
  • [Presentation] 鉄系超伝導体における軌道ネマティック揺らぎによる高温超伝導2016

    • Author(s)
      山瀬博之、Roland Zeyher
    • Organizer
      理研シンポジウム:ミュオン科学応用の最先端
    • Place of Presentation
      理化学研究所、和光
    • Year and Date
      2016-02-16 – 2016-02-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 軌道ネマチック揺らぎによる超伝導のペアリングギャップ2016

    • Author(s)
      我妻友明、山瀬博之
    • Organizer
      理研シンポジウム:ミュオン科学応用の最先端
    • Place of Presentation
      理化学研究所、和光
    • Year and Date
      2016-02-16 – 2016-02-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ネマティック相転移のグリフィス翼2016

    • Author(s)
      山瀬博之
    • Organizer
      理研シンポジウム:ミュオン科学応用の最先端
    • Place of Presentation
      理化学研究所、和光
    • Year and Date
      2016-02-16 – 2016-02-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電子ドープ系銅酸化物高温超伝導体における電荷密度波の理論研究2015

    • Author(s)
      山瀬博之
    • Organizer
      量子ビームによる銅酸化物超伝導体研究の最前線
    • Place of Presentation
      KEKつくばキャンパス
    • Year and Date
      2015-11-18 – 2015-11-18
    • Invited
  • [Remarks] NIMS Condensed Matter Theory (Hiroyuki Yamase)

    • URL

      http://www.nims.go.jp/nqt/yamase/jp/index.html

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-01-24  

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