Study on time-reversal symmetry-breaking superconductors by controlling the rotational symmetry

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20349
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0202:Condensed matter physics, plasma science, nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Ishihara Kota 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (00961690)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 時間反転対称性の破れ / 超伝導 / ボゴリューボフフェルミ面 / カイラル超伝導 / カゴメ超伝導体 / 一軸歪み

Outline of Final Research Achievements

I have elucidated the superconducting state in the Uranium-based superconductor UTe2, kagome superconductor AV3Sb5, and iron-based superconductor FeSe1-xSx by focusing mainly on the superconducting gap symmetry. Specifically, I revealed a chiral superconducting state in UTe2, where point nodes appear away from the high-symmetry directions, an anisotropic s-wave superconducting state with no sign change in AV3Sb5, and a presence of accidental Bogoluibov Fermi surfaces in tetragonal FeSe1-xSx. Furthermore, I found that the superconducting transition temperature of tetragonal FeSe1-xSx changes significantly with an external uniaxial pressure.

Free Research Field

物性物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

時間反転対称性の破れた超伝導状態は古くから研究されてきた一方で、近年ではトポロジカル超伝導状態の文脈でも注目を集めている。さらに、FeSe1-xSxで提案されているボゴリューボフフェルミ面状態は、これまでの超伝導ギャップ構造の分類を超えた新しいタイプの超伝導状態と考えることができる。UTe2やFeSe1-xSxといった物質で時間反転対称性の破れた超伝導状態を明らかにした本研究は、超伝導状態の基礎的理解を発展させるのみならず、トポロジカル超伝導を用いた量子計算の研究対象を示したという意味でも意義深いものであると考えられる。