2014 Fiscal Year Research-status Report
強相関電子系における超伝導機構の多様性に関する理論的研究
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25400369
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| Research Institution | Toyota Physical and Chemical Research Institute |
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Principal Investigator |
三宅 和正 公益財団法人豊田理化学研究所, その他部局等, フェロー (90109265)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鶴田 篤史 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40397716)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子臨界価数転移 / バレンススキッピング / 電荷移動超伝導機構 / スピンゆらぎ超伝導機構 / 重い電子系 / スピン３重項超伝導 / カイラル超伝導 / ２チャンネルアンダーソン格子モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. PrV_2Al_20 など（Pr-1-2-20系と略称）の超伝導はPr(+3)イオンのもつ４極子ゆらぎによって誘起されることを、「２チャンネルアンダーソン格子モデル」にもとづいて示した。とりわけ圧力下の超伝導転移温度の振る舞いを定性的に再現できた（論文準備中）。
2. 前項と関連して、Pr-1-2-20系のノーマル状態で観測される非フェルミ液体的な種々の異常物性を同じモデルにもとづいて統一的に説明することができた（論文投稿中）。
3. 重い電子系の「価数ゆらぎ超伝導機構」と密接な関係にある「臨界価数ゆらぎの理論」を展開し、beta-YbAlB_4で観測される磁化Mに関する「T/B－スケーリング」を、ｆ電子と伝導電子の間の斥力U_fcの効果を取り込んだ「拡張アンダーソン格子モデル」にもとづいて導いた。
4. 重い電子系超伝導体UPt_3では、強相関電子系金属のNMRで期待されるKorringa-Shibaの関係が破れていることが（超伝導機構を考える上でも）残された大きな謎であった。その不純物モデルを数値くりこみ群の方法で調べたところ、U(+4)イオンのｆ電子の結晶場基底状態がf2-結晶場１重項であることを仮定すると矛盾なく理解できることを示した（論文投稿中）。
5. 結晶が反転対称中心を持たない超伝導体などで重要な役割を演じる「反対称性スピン軌道相互作用」は量子磁気臨界ゆらぎの影響で非自明な「くりこみ効果」を受け、その結果、フェルミ面の変形や準粒子の（新しいタイプの）有効質量の発散などが起こることを示した。
6. スピン３重項カイラル超伝導体Sr_2RuO_4の性質の理解を目的に、２次元正方格子上で再隣接格子の電子間に引力が働くモデルの固有角運動量・固有磁気モーメントの大きさについてBogoliubov-de Gennes方程式の数値解にもとづいて研究し、その観測可能性について議論した（論文準備中）。
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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）PrV_2Zn_20, PrTi_2Al_20, PrV_2Al_20 など（Pr-1-2-20系と略称）で観測された超伝導は、Pr(+3)イオンのもつ４極子自由度のゆらぎによって誘起されることを理論的に示すことができた。また、Pr-1-2-20系のノーマル状態で観測される非フェルミ液体的な種々の異常物性は「２チャンネルアンダーソン格子モデル」にもとづいて統一的に説明することができることを示した。
２）量子臨界価数転移点近傍にあると考えられるbeta-YbAlB_4で観測される、いわゆるT/B－スケーリングの性質を、ｆ電子と伝導電子の間の斥力U_fcの効果を取り込んだ「拡張アンダーソン格子モデル」にもとづくモード結合理論により導いた。
３）重い電子系超伝導体UPt_3の大きな謎であったKorringa-Shibaの関係の破れを、不純物モデルではあるが、数値くりこみ群の方法により、U(+4)のｆ電子の結晶場基底状態がf2-結晶場１重項であることを仮定すると矛盾なく理解できることを示した。
４）結晶が反転対称中心を持たない超伝導体などで重要な役割を演じる「反対称性スピン軌道相互作用」が量子磁気臨界ゆらぎによって非自明な「くりこみ効果」を受け、その結果、フェルミ面の変形や準粒子の（新しいタイプの）有効質量の発散などが起こることを示した。
など、「強相関電子系における超伝導機構の多様性」に関して当初の計画を越える成果が得られた。一方、「バレンススキップ超伝導機構の展開」、「奇周波数ギャップ超伝導理論の展開」については、平成26年度は具体的な研究の進展がなかったので、平成27年度にはこれらの研究に注力したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）「価数ゆらぎ(電荷移動ゆらぎ)超伝導機構の展開」については、銅酸化物の超伝導発現機構において反強磁性スピンゆらぎと電荷移動ゆらぎの果たす相対的重要性について解明する。とりわけ、多層系銅酸化物高温超伝導体の温度－キャリヤードーピング相図を理解することをめざす。また、この超伝導機構と深く関連する「臨界価数ゆらぎ」の研究も進める。具体的には臨界価数ゆらぎによる種々の非自明な振る舞いやホール係数、ネルンスト係数などに現れる異常な振る舞いの理論を構築する。
２）「バレンススキップ超伝導機構の展開」については、これまでの研究を進めて、くりこみ群の固定点を求め、そこからの摂動展開によりバレンススキッピングによる超伝導機構を構築することをめざす。また、この超伝導機構が実現する可能性のある物理系の提案を行う。
３）「奇周波数ギャップ超伝導理論の展開」については、これまでの研究成果を論文としてまとめる。さらに、反強磁性スピンゆらぎ機構以外の可能性について検討する。具体的には、重い電子系における電子格子相互作用や電子ガス気体における長距離クーロン相互作用のある系での奇周波数超伝導の可能性を検討する。
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