2014 Fiscal Year Research-status Report
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26400367
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
加藤 勝 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90204495)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 修 大阪府立大学工業高等専門学校, 総合工学システム学科, 准教授 (60290764)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 渦糸ダイナミクス / 分子動力学法 / 巨視的シミュレーション / ナノ構造超伝導体 / カイラル磁性体／超伝導体２層構造 / ギンツブルグランダウ方程式 / エリアシュベルグ方程式 / d波超伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超伝導体中の渦糸ダイナミクスについて、分子動力学法に渦糸運動による発熱とその熱伝導と、渦糸運動にによる超伝導秩序変数の減少に引き起こされる渦糸間の遅延相互作用を取り入れた方法によって、渦糸運動のシミュレーションをコルビのディスク形状に対して行った。
渦糸のダイナミクスの一つである、渦糸雪崩をシミュレーションするためのMaxwell方程式＋熱伝導＋フラックスクリープの抵抗の電流依存性を解くプログラムを開発して、１枚の長方形の超伝導板に対してシミュレーションを行い、渦糸雪崩の発生を確認した。
ナノ構造超伝導体における磁束間の相互作用を求めるために、Eliashberg方程式をクーパー対のスピンシグレット成分だけではなく、スピントリプレット成分まで含めて超伝導秩序変数の奇周波成分を取り入れるように拡張したシミュレーション方法を開発し、ナノサイズへの超伝導正方形板に適用して、渦糸が発生する前の超伝導構造を調べた。印加磁場の上昇とともにs波シングレット超伝導の中に奇周波超伝導であるs波トリプレット超伝導の成分が増加し、さらに空間変調することを見出した。
渦糸の運動のピン留め効果について、カイラル磁性体と超伝導体の２層構造を考えて、磁場下での渦糸構造を現象論的ギンツブルグランダウ方程式をカイラル磁場下で求めた。外部印加磁場の増加で、カイラル磁性体の磁気構造が緩やかになり、そのため、磁束構造が変化する様子を見ることができた。外部印加磁場の小さな時には、磁束と半磁束が現れるが、互いの引力相互作用があるため、磁束の現れる周期が長周期になる傾向を見出した。
超伝導複合体d-dotにおける磁束の相互作用を求めるため、まずd波超伝導体における双晶構造の影響を調べ、そのため、異方的なギンツブルグランダウ方程式を導出し、異方性により半整数磁束の発生が抑えられることを見出した。
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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
超伝導体中の渦糸運動のシミュレーションを、分子動力学方を拡張した方法を改良して、シミュレーションを行えた。また、渦糸雪崩の巨視的シミュレーション方法も開発して、今後の研究の基礎を作れた。
ナノ構造超伝導体中の磁束間の相互作用を求めるための、超伝導の最も基本的方程式である、エリアシュベルグ方程式を超伝導秩序変数の空間変化を取り入れて解くプログラムを完成し、今後のナノ構造超伝導における渦糸相互作用のより厳密な研究が可能となった。
渦糸ダイナミクスへの外部の磁性体の影響を取り込めるように、これまでのギンツブルグランダウ方程式を解くプログラムを、一様磁場下から空間変調する磁場下へと拡張し、カイラル磁性体／超伝導体の二層構造中の渦糸構造をまず調べることができた。
d波超伝導体を利用した超伝導複合体d-dotにd波超伝導体の双晶構造を取り入れるように、シミュレーションプログラムを拡張し、今後のd-dot内での渦糸間の相互作用のより詳細な研究への基礎作りができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
渦糸ダイナミクスに対して分子動力学方を拡張した方法については、対象をコルビのディスク以外に買う町していく。また、渦糸の運動に伴う超伝導電流の変化や、さらに渦糸間の相互作用を微視的理論から導いたものを利用するように拡張していく。新たな対象としては、バルクの超伝導体中の渦糸格子の融解現象をこの方法を用いて、解析していく。
渦糸雪崩を扱う巨視的シミュレーションは、複雑な形状を扱えるように大規模化し、実験グループで観測された渦糸雪崩現象を再現するだけではなく、渦糸雪崩の生じにくい形状や、特異な渦糸雪崩現象が生じる形状などを提案していく。
エリアシュベルグ方程式を解くシミュレーションに関しては、磁場下での磁束が現れた時の奇周波超伝導の現れ方を調べ、渦糸の相互作用にどのように影響が及ぼされるかを調べていく。
d波超伝導体を利用した超伝導複合体d-dotに関しては、双晶境界を取り入れたプログラムを用いて、半整数量子磁束のダイナミクスをおって、新しいデバイスの提案とその動作を解析していく。
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| Causes of Carryover |
今年度予定していたソフトウェアの購入を次年度に回したことと、研究分担者の国内発表を次年度に行うことになったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度ソフトウェアの購入を行い、共同研究者は国内発表を１件行う。
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[Presentation] 五角形微小超伝導体の渦糸分布2014
Author(s)
石田武和、Ho Thanh Huy, 岡本拓也、林正彦、加藤勝
Organizer
物性研短期研究会「スーパーマターが拓く新量子現象」
Place of Presentation
東京大学物性研究所本館6階 大講義室(千葉県柏市)
Year and Date
2014-04-17 – 2014-04-19
