2014 Fiscal Year Research-status Report
超伝導、磁性体、モット絶縁体におけるトポロジカル秩序とそれに由来する新奇物性
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23540406
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤本 聡 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10263063)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2016-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導体 / ベリー位相 / 熱電効果 / モット絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度は以下の研究を行った。
(1) トポロジカルモット絶縁体の研究... 強相関効果によって生み出されるトポロジカルモット絶縁体状態の性質を理論的に調べた。相互作用の無いトポロジカル・バンド絶縁体からトポロジカルモット絶縁体へと転移するモデルを用いて、この系を特徴づけるトポロジカル不変量の探索を行った。その結果、１電子描像が破綻するモット絶縁体相においても、相互作用の無い場合に定義された巻き数が有限の値をとって量子化されており、このトポロジカル不変量がトポロジカルモット絶縁体を特徴づける量として用いることができることが分かった。また、自明なバンド絶縁体相からトポロジカルモット絶縁体相への相転移も調べ、トポロジカル相転移点において励起エネルギーにギャップの無いスピノン励起が現れることが明らかになった。
(2) カイラル超伝導体におけるベリー位相揺らぎによる巨大ネルンスト効果...昨年度より継続して進めてきた本研究を、実験グループとの共同研究によりさらに発展させ、重い電子系超伝導体URu2Si2におけるベリー位相揺らぎによる巨大ネルンスト効果を実証することに成功した。これによって、通常のローレンツ力由来のネルンスト効果とは異なる、全く新しい機構による巨大熱電効果が確立された。
(3) 量子幾何構造に対する臨界ゆらぎの効果...異常ホール効果等のベリー位相由来の輸送現象に対する磁気臨界ゆらぎの影響を調べ、磁気ゆらぎが、異常ホール効果を増大させる可能性を見いだした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ベリー位相ゆらぎによる巨大熱電効果という概念的に全く新しい物理現象を理論的に予言するとともに、実験的にも確証できたことは大きな成果である。
また、トポロジカル・モット絶縁体の研究についても、当初は想定されなかった、強相関トポロジカル相転移におけるスピノン励起の関わりが見いだされるなど、大きな進展が見られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ベリー位相ゆらぎによる巨大熱電効果研究の今後の方針としては、Sr2RuO4などの他のカイラル超伝導の候補物質について、実験グループと協力しながら、研究を進めていき、カイラル超伝導体に普遍な物理現象として確立することを目指す。
また、熱電応答をさらに一般化して、ワイル半金属のようなトポロジカル半金属における熱応答・電磁気応答の研究へと発展させる。さらに本研究課題の最重要課題である、トポロジカルな熱応答・電磁気応答への電子相関効果の役割についても研究を進めていく。
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| Causes of Carryover |
２７年度は２６年度よりも、国外での会議が多く予定されており、最終年度において成果発表を精力的に行うことが重要であると考えたため、できるだけ２６年度の支出を抑えて、最終年度に備えることにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
２７年度は国外での会議が複数予定されており、成果発表のための海外旅費として多くを使用する予定である。
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[Journal Article] Colossal thermomagnetic responses in the exotic superconductor URu2Si22015
Author(s)
T. Yamashita, Y.Shimoyama, Y. Haga, T. D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Sumiyoshi, S. Fujimoto, A. Levchenko, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
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Journal Title
Nature Physics
Volume: 11
Pages: 17--20
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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