2017 Fiscal Year Annual Research Report
Possible high-temperature superconductivity from orbital nematic fluctuations
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15K05189
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
山瀬 博之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (10342867)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「軌道ネマチックと反強磁性の協奏による超伝導」の可能性を追求した。昨年度からの研究をさらに推し進め、軌道ネマチック揺らぎと反強磁性揺らぎの両方の効果を取り込んだ有効模型を決定した。軌道ネマチック揺らぎのみが存在する場合は昨年度に解析済みである。その逆極限にあたる反強磁性揺らぎのみが存在する場合の超伝導不安定性を最初に解析した。その結果、たとえ反強磁性相のごく近傍で磁気揺らぎが強くなっても、超伝導不安定性が生じないことが分かった。その原因として、電子の自己エネルギー効果が挙げられるが、それ以外に超伝導不安定性に対する「自己抑制効果」という驚くような効果があることを見出した。つまり、鉄系超伝導体で期待されるフェルミ面に対しては、ネスティングベクトルに対応する波数(pi,0)近傍の磁気揺らぎによって超伝導不安定性が増強される一方、その波数から大きくずれた小さな波数成分を持つ弱い磁気揺らぎが超伝導不安定性を著しく抑制する効果があることが分かった。次に、軌道ネマチック揺らぎと反強磁性揺らぎの両方が存在した場合の超伝導不安定性を調べた。その結果、予想に反して両者は超伝導不安定性に対しては協奏関係にはなく、互いに競合することが分かった。つまり、高い超伝導転移温度は、軌道ネマチック揺らぎによって引き起こされ、反強磁性揺らぎの存在によってその転移温度は低下する傾向があることが判明した。鉄系超伝導体における比較的高い超伝導転移温度は、軌道ネマチック揺らぎが支配的である状況で期待され、逆に低い転移温度は軌道ネマチックと反強磁性揺らぎの競合の結果、または反強磁性揺らぎが支配的である場合に実現している可能性がある、という予想外の知見が得られた。
その他、関連する以下の2つの成果を得た：銅酸化物高温超伝導体の電荷励起スペクトラルの解明及び磁気秩序相におけるスピン磁化率の非自明な性質の解明。
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