2016 Fiscal Year Annual Research Report
Vortex dynamics in nano-structured superconductors
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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 | 渦糸構造 / 渦糸ダイナミクス / 分子動力学法 / ギンツブルグランダウ方程式 / 超伝導体／カイラル磁性体２層構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁場中の超伝導体における磁束の構造と磁束の運動について、計算機シミュレーションを中心に調べた。特にナノ構造超伝導体における磁束格子の融解転移について、分子動力学法を用いて渦糸の運動をシミュレートすることで調べた。このとき、温度変化は、渦糸への周りの環境から与えられる揺らぎ力と、渦糸間の相互作用に入る超伝導体中への磁場侵入長の温度変化として取り入れた。特に、相互作用は温度上昇とともに、範囲が広く強さが弱くなる。有限系でのシミュレーションの結果から、渦糸の運動の位置の時間平均の分散を取るとある温度領域から急激に立ち上がり、融解温度が特定できることが分かった。 周期的境界条件を課した系についての結果では、渦糸の数が１６本までの系では、融解温度が渦糸の数とともに振動することを示した。さらに、渦糸の数が多くなるすなわち、高磁場では融解温度の振動が小さくなることも示した。
磁束構造に関しては、カイラル磁性体と超伝導体二層構造における磁束構造を２次元のギンツブルグランダウ方程式を有限要素法で解く方法をつかうシミュレーションによって求め、現れる磁束構造を磁束間の相互作用をもとに解析した。モデルを３次元化し、磁場分布のカイラリティから生まれる特異な磁束構造を得ている。さらに、d波超伝導とs波超伝導体の複合構造d-dotで生じる半整数磁束に対して、d波超伝導体の双晶構造の影響を超伝導電子の異方的な有効質量に取り入れ、様々な双晶構造に対して半整数磁束がどのように現れるかを明らかにした。
また、ナノ構造超伝導体に磁場を印加した場合に量子渦糸が生じるだけではなく、奇周波超伝導が生じることを、Go'kov方程式を有限要素法を用いて解くことで示した。特に、奇周波超伝導は磁場侵入した、超伝導体周辺部に現れ、低温から温度を上昇させると、磁場侵入長が長くなるため、奇周波超伝導が生じる領域が増加することを示した。
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