2020 Fiscal Year Research-status Report
超伝導渦糸フローが生み出す新しいスピン流の理論的探求
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19K05253
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
安立 裕人 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (10397903)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大江 純一郎 東邦大学, 理学部, 教授 (40510251)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スピン流 / 超伝導渦糸 / スピンホール効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、超伝導体中で生じる新しいスピン流現象を理論的に探求することを目的としている。特に、これまでのスピン流研究で注目されてこなかった超伝導渦糸の自由度に注目し、超伝導渦糸に閉じ込められたスピン偏極が、超伝導渦糸フローによってどのようなスピン流を駆動するのか、を理論的に解明する。
本年度は、久保公式に基づいて、超伝導渦糸スピンホール伝導度の微視的計算に取り組んだ。まず、昨年度までにスピン流バーテックスの微視的な表式を得ることに成功している。そこで、このスピン流バーテックスに基づいて、超伝導渦糸の動的な揺らぎがスピン流を運ぶプロセス（いわゆるアスラマゾフ・ラーキン項）の微視的な評価を行った。この際、ゼロ磁場の状況とは異なり、磁場中では超伝導揺らぎが一次元的な性質を獲得するために超伝導揺らぎプロパゲータが著しく繰り込まれる。そのため、ゼロ磁場で電気伝導度の発散を示すアスラマゾフ・ラーキン項は、なだらかな電気伝導度の増大のみを示すようになる。そこで、このような振る舞いを適切に再現できるハートリー近似を採用して、超伝導渦糸スピンホール伝導度の温度依存性を計算した。また、実験的に測定される逆スピンホール電圧の温度依存性も評価した。
その結果、ハートリー近似の範囲内では、逆スピンホール電圧は超伝導転移点付近で滑らかに増大し、低温極限で正常状態よりも増大した一定値に落ち着くことが判明した。また、本研究では取り入れていない渦糸ピニング効果を考慮すれば逆スピンホール電圧は低温極限でゼロとなることを結論した。
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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
１年目にスピン流バーテックスの微視的導出に成功し、更に２年目には、久保公式に基づいてスピンホール伝導度の微視的な計算を完了できている。既に本研究成果が原著論文 [T.Taira et al., "Spin Hall effect generated by fluctuating vortices in type-II superconductors", Physical Review B 103, 134417 (2021)] として出版できていることから判断しても、本研究は順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに、久保公式による超伝導渦糸スピンホール効果の微視的な計算を完了することが出来た。今後は、本研究課題のもう一つの柱である、渦糸スピンホール効果によるスピン流を数値シミュレーションによって可視化する、というテーマに挑戦する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの感染拡大により、当該年度も日本物理学会の2020年秋季大会(2020年9月)が現地開催中止となってしまい、予定していた研究室メンバーの旅費が全て未使用となった。これが、次年度使用額が生じた理由である。
(使用計画)次年度、新型コロナウィルスが収まっていれば、各種の学会・会議などへ積極的に参加し、次年度使用額はこれらの旅費に充てたいと計画している。しかし新型コロナウィルスの収束が現時点では見通せないため、明確な用途は現時点では述べられない。
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