2022 Fiscal Year Annual Research 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
| Project/Area Number |
19K05253
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
安立 裕人 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (10397903)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大江 純一郎 東邦大学, 理学部, 教授 (40510251)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | スピン流 / スピンホール効果 / 超伝導渦糸 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、超伝導の量子渦糸にスピンを閉じ込めて輸送するという、全く新しいスピン輸送の原理を理論的に明らかとした。
一般に、スピン３重項超伝導体であれば超伝導の秩序変数自体がスピン偏極を持てるため、秩序変数の運動によるスピン流が自然に考えることができる。しかし世の中で知られているほぼ全ての超伝導体ではスピン１重項クーパー対が実現しており、これはスピン偏極を持てないため、これらの超伝導体では秩序変数の運動によるスピン流を考えられない。しかし、第二種超伝導体では磁場下で超伝導渦糸状態が実現し、超伝導渦糸はその内部にスピン偏極をもつことができる。そのため、超伝導渦糸の運動によってスピンを運ぶことが可能となる。このような直観的描像に基づき、超伝導渦糸の運動が引き起こすスピンホール効果を渦糸スピンホール効果と名付け、この現象を微視的に調べ上げた。
具体的には、超伝導渦糸が運ぶスピン流演算子を微視的に計算し、これが超伝導渦糸が運ぶ熱流演算子と極めて強い類似性を持つことを明らかとした。更に、このスピン流演算子を久保公式に代入して渦糸スピンホール伝導度の温度・磁場依存性を明らかとした。その結果、この渦糸スピンホール伝導度は、渦糸ネルンスト伝導度に比例することを見出した。更に、渦糸スピンホール効果と渦糸ネルンスト効果を区別する方法も提案した。
本研究の成果により、これまでにない有効なスピン情報の輸送手段が付け加えられたといえる。
|
