強相関電子系におけるトポロジーと量子輸送現象の理論的研究

• Project/Area Number: 12J00600
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 下出 敦夫 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 重力理論 / 軌道角運動量 / カイラル超伝導体 / トポロジカル超伝導体 / 熱磁化 / 熱伝導度 / 熱分極 / 熱伝導 / 非平衡Green関数 / 重力 / 非可換積

Outline of Annual Research Achievements

昨年度は重力のゲージ場である多脚場と場の強さである捩率の時間成分を用いて熱輸送の理論を確立したが，今年度はそれらの空間成分を用いて運動量輸送の理論を確立した．
まず捩率の空間成分の電場が回転の角速度と歪み速度テンソルを記述することを示し，軌道角運動量と粘性がそれぞれ電気分極と電気伝導度の運動量版であることを見出した．特にゲージ原理の観点からは角速度が磁場ではなく捩率の電場であるということは重要な指摘である．昨年度までに確立した曲がった時空におけるKeldysh形式を用いてそれらを定式化し，波数空間における簡単な公式であるBerry位相公式を導出した．Cooper対が軌道角運動量をもつ2次元または3次元カイラル超伝導体に対してこの公式を応用し，既存の普遍的な結果を再現するとともにHall粘度の温度依存性を得た．この研究は理化学研究所およびCEA Saclayの木村太郎氏との共同研究であり，Physical Review Bに出版されている．
さらにCooper対自身は軌道角運動量をもたないトポロジカル超伝導体に対しても軌道角運動量のBerry位相公式を応用し，2次元カイラル超伝導体とは異なる，Rashba型のスピン軌道相互作用に依存した非普遍的な結果を得た．これにより，既に知られているトポロジカル超伝導体の非普遍的な不純物効果を定性的に説明することができた．この研究は日本原子力研究開発機構の永井佑紀氏との共同研究であり，Physical Review Bに投稿中である．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Bulk angular momentum and Hall viscosity in chiral superconductors (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade and Taro Kimura
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 90 Issue: 13 Pages: 134510-134510
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.134510
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Heat transport as torsional responses and Keldysh formalism in a curved spacetime (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2014 Issue: 12 Pages: 123I01-123I01
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu162
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Theory of Charge and Heat Polarizations with the Keldysh Formalism (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 83 Issue: 3 Pages: 033708-033708
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.033708
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous Hall Effect in Ferromagnetic Metals : Role of Phonons at Finite Temperature (2012)
  • Author(s): Atsuo Shitade, Naoto Nagaosa
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 81 Issue: 8 Pages: 083704-083704
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.083704
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Bulk Angular Momentum and Hall Viscosity in Chiral Superconductors (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: International Conference on Topological Quantum Phenomena
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2014-12-18
• [Presentation] Bulk Angular Momentum and Hall Viscosity in Chiral Superconductors (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: Novel Quantum States in Condensed Matter 2014
  • Place of Presentation: 京都大学 基礎物理学研究所
  • Year and Date: 2014-11-26
• [Presentation] Bulk Angular Momentum and Hall Viscosity in Chiral Superconductors (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: Workshop on Probing and Understanding Exotic Superconductors
  • Place of Presentation: International Centre for Theoretical Physics, Italy
  • Year and Date: 2014-10-30
• [Presentation] Heat Transport as Torsional Responses and Keldysh Formalism in a Curved Spacetime (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: Trends in Theory of Correlated Materials 2014
  • Place of Presentation: 青山学院大学
  • Year and Date: 2014-10-07
  • Invited
• [Presentation] カイラル超伝導体のバルク角運動量 (2014)
  • Author(s): 下出 敦夫, 木村 太郎
  • Organizer: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-10
• [Presentation] Keldysh形式を用いた電気分極と熱分極の理論 (2014)
  • Author(s): 下出 敦夫
  • Organizer: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] Theory of Charge and Heat Polarizations with the Keldysh Formalism (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2014
  • Place of Presentation: Université Joseph Fourier, France
  • Year and Date: 2014-07-09
• [Presentation] Theory of Heat Responses and its Application to Topological Superconductors (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: OIST International Workshop on Novel Quantum Materials and Phases
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学
  • Year and Date: 2014-05-15
• [Presentation] Quantum Theory of Heat Magnetization (2014)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: Americal Physical Society March Meeting 2014
  • Place of Presentation: Colorado Convention Center(アメリカ)
  • Year and Date: 2014-03-03
• [Presentation] Thermal Transport and Field Theory in a Curved Spacetime (2013)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomenain Condensed Matterwith Broken Symmetries 2013
  • Place of Presentation: カルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
  • Year and Date: 2013-10-23
• [Presentation] Thermal Transport and Field Theory in a Curved Spacetime (2013)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: Concepts in Spintronics
  • Place of Presentation: Univ. California, Santa Barbara(アメリカ)
  • Year and Date: 2013-10-13
• [Presentation] 非平衡Green関数による熱応答の定式化II (2013)
  • Author(s): 下出敦夫
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学(徳島県)
  • Year and Date: 2013-09-26
• [Presentation] Thermal Responses based on the Keldysh Formalism in a Curved Space (2013)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2013
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2013-08-07
• [Presentation] 熱輸送と曲がった時空における場の理論 (2013)
  • Author(s): 下出敦夫
  • Organizer: 第1回関西若手物性研究会「輸送現象をめぐって」
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2013-06-22
• [Presentation] Thermal Responses based on the Keldysh Formalism in a Curved Spacetime (2013)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: Emergent Quantum Phases in Condensed Matter
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所(千葉県)
  • Year and Date: 2013-06-13
• [Presentation] 物質中の電磁気学 (2013)
  • Author(s): 下出敦夫
  • Organizer: ぶつりがく徒のつどい
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2013-03-30
• [Presentation] 非平衡Green関数による熱応答の定式化 (2013)
  • Author(s): 下出敦夫
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学(広島県)
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] Thermal Responses Formulated by Non-Equilibrium Green Functions (2013)
  • Author(s): 下出敦夫
  • Organizer: GCOEシンポジウム「創発性豊かな分野の開拓」
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)
  • Year and Date: 2013-02-13
• [Presentation] Anomalous Hall effect in ferromagnetic metals : role of phonons at finite temperature (2012)
  • Author(s): Atsuo Shitade
  • Organizer: CMD-24/ECOSS-29/ECSCD-11/CMMP-12
  • Place of Presentation: Edinburgh International Conference Centre (UK)
  • Year and Date: 2012-09-05
• [Remarks]
  • URL: http://cond.scphys.kyoto-u.ac.jp/~shitade/
• [Remarks]
  • URL: http://cond.scphys.kyoto-u.ac.jp/~shitade/