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電子相関が生み出す新奇なトポロジカル絶縁体・超伝導相の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J00815
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
研究機関京都大学

研究代表者

塩崎 謙  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードトポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導体 / アクシオン / トポロジカル結晶絶縁体・超伝導体 / ゼロモード / ディラック・フェルミオン
研究実績の概要

本年度は,前年度に引き続きトポロジカル結晶絶縁体・超伝導体の分類問題について取り組んだ.
トポロジカル結晶絶縁体・超伝導体とは固体結晶が有する空間群の対称性によって守られた自由フェルミオンのトポロジカル相である.時間反転対称性,粒子・反粒子対称性といった基本的な対称性と空間群対称性が絡み合うことにより,莫大な数の独立な対称性クラスが存在する点に問題の難しさがある.固体物質のトポロジカル分類表の確立に向けて網羅的かつ系統的な分類問題の解決法を見出すことは早急に解決すべき課題である.本研究ではまず,空間群の対称性のみによって守られたトポロジカル結晶絶縁体に注目した.バルクのトポロジカル非自明性に起因したギャップレス表面状態の保護に寄与できる空間群対称性は,表面の存在と両立する2次元的な空間群対称性に限り,17種類の異なる2次元空間群が存在する.
数学のK理論を用いることにより17種類の2次元空間群に対するトポロジカル結晶絶縁体の分類の計算を行った.その結果,いくつかの非共形な空間群対称性(点群操作に半端な並進を伴う空間群)によって守られたトポロジカル結晶絶縁体はZ_2の分類を示すことが新たに分かった.また対応する表面状態は,2つの自由度がある種のメビウスの帯のような構造を取っており,メビウスの帯がねじれる点において縮退が守られているといった新しいタイプの機構により表面状態が守られていることが分かった.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Symmetry-protected vortex bound state in superfluid 3He-B phase2015

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Tsutsumi, Takuto Kawakami, Ken Shiozaki, Masatoshi Sato, and Kazushige Machida
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 14 ページ: 144504-144504

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.144504

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Z_2 topology in nonsymmorphic crystalline insulators: Mobius twist in surface states2015

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki, Masatoshi Sato, and Kiyonori Gomi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 15 ページ: 155120-155120

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.155120

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Topological Blount's theorem of odd-parity superconductors2014

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kobayashi, Ken Shiozaki, Yukio Tanaka, and Masatoshi Sato
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 90 号: 2 ページ: 024516-024516

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.024516

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Topology of crystalline insulators and superconductors2014

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki and Masatoshi Sato
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 90 号: 16 ページ: 165114-165114

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.165114

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamical axion in topological superconductors and superfluids2014

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki and Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 89 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.054506

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ノンシンモルフィックな空間群対称性によって守られたトポロジカル結晶絶縁体・超伝導体の分類について2015

    • 著者名/発表者名
      塩崎謙、佐藤昌利
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学 早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] On the topological classification of inversion symmetric Fermi points2014

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki
    • 学会等名
      the International Conference on Topological Quantum Phenomena (TQP2014)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Topology of insulators and superconductors with additional order-two point group symmetries2014

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki
    • 学会等名
      Novel Quantum States in Condensed Matter 2014
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル結晶絶縁体・超伝導体の分類について2014

    • 著者名/発表者名
      塩崎謙、佐藤昌利
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学 春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Topology of defect gapless modes and Fermi points in crystalline insulators and superconductors2014

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki and Masatoshi Sato
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems(SCES2014)
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル結晶絶縁体・超伝導体における、対称性によって守られた表面・欠陥ギャップレス状態の分類2014

    • 著者名/発表者名
      塩崎謙、佐藤昌利
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス母
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Dynamical axion field in topological superconductors and superfluids2013

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki and Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      Emergent Quantum Phases in Condensed Matter -from topological to first principles approaches
    • 発表場所
      Institute for Solid State Physics, University of Tokyo, Kashiwa 5-1-5, Kashiwa, Chiba 277-8581, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electromagnetic and Thermal Responses of Z Topological Insulators and Superconductors in Odd Spatial Dimension2013

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki and Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Ito International Research Center Conference, The University of Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル超伝導体・超流動体における動的アクシオン場2013

    • 著者名/発表者名
      塩崎謙、藤本聡
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(常三島キャンパス)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electromagnetic and Thermal Responses of Z Topological Insulators and Superconductors in Odd Spatial Dimension2013

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki and Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
    • 発表場所
      Culture Resort Festone, 3-28-1 Mashiki, Ginowan City, Okinawa, Janan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル結晶絶縁体・超伝導体における、対称性によって守られた表面・欠陥ギャップレス状態の分類2013

    • 著者名/発表者名
      塩崎謙、佐藤昌利
    • 学会等名
      「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」第4回領城研究会
    • 発表場所
      名古屋大学 東山キャンパス ES総合館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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