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微小な超伝導体が示す異常な磁気応答に関する理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15J00797
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(理論)
研究機関北海道大学

研究代表者

鈴木 修  北海道大学, 工学院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2015年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
キーワード超伝導 / 超伝導現象論 / 奇周波数クーパー対 / 接合系 / 常磁性マイスナー効果 / カイラルエッジ電流 / 異方的超伝導 / 非従来型超伝導
研究実績の概要

本研究では、奇周波数クーパー対と呼ばれる新奇粒子の磁気応答をしらべる。超伝導現象は、2つの電子がクーパー対を形成し、位相を揃えて凝縮することによって引き起こされる。クーパー対への凝縮の結果、超伝導体は電気抵抗の消失、完全反磁性(マイスナー効果)といった特異な電磁気学的性質を示す。すなわち、超伝導体の物理的性質はクーパー対の性質によって決められる。これまでの多くの研究ではクーパー対を組む2電子は同一時刻の電子同士であるという仮定に基づいている。しかし、2電子の相対時間を考慮すると、クーパー対は「周波数」の自由度を持つため、偶周波数クーパー対か奇周波数クーパー対に分類される。現在までの超伝導に関するほとんどの研究が、偶周波数対称性のクーパー対にのみ注目しているのに対し、本研究では奇周波数クーパー対、特にその異常な電磁気学的性質に着目する。
本研究で着目したのはカイラル超伝導体の自発エッジ電流という現象である。カイラル超伝導体とは、有限の角運動量を有するクーパー対によって引き起こされる超伝導体を指す。現在カイラル超伝導体の最有力候補はルテニウム酸化物超伝導体である。また、近年では重い電子系超電導体やグラフェンでのカイラル超伝導体が議論されている。クーパー対の角運動量は、超伝導体試料端に自発的に電流を要請するが、これまでに自発エッジ電流の観測例は報告されていない。これまで、エッジ電流の未観測は試料表面の乱れが主な原因だと考えられていた。そこで我々は試料表面の乱れが自発エッジ電流に与える影響について理論的に調べた。その結果、カイラルp波、d波超電導体のエッジ電流は表面の乱れに強いが、カイラルf波超伝導体のそれは乱れに弱いことを明らかにした。加えて、この違いは超電導体表面に現れる奇周波数クーパー対の対称性の違いで理解できると結論した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Spontaneous edge current in a small chiral superconductor with a rough surface2016

    • 著者名/発表者名
      Shu-Ichiro Suzuki, Yasuhiro Asano
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 94 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.155302

    • NAID

      120005866870

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantization of conductance minimum and index theorem2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ikegaya, Shu-Ichiro Suzuki, Yukio Tanaka, Yasuhiro Asano
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.054512

    • NAID

      130006243732

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Edge current in a small chiral superconductor2016

    • 著者名/発表者名
      Shu-Ichiro Suzuki and Yasuhiro Asano
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 9931 ページ: 99313Y-99313Y

    • DOI

      10.1117/12.2236180

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spontaneous edge current in a small chiral superconductor with a rough surface2016

    • 著者名/発表者名
      Shu-Ichiro Suzuki and Yasuhiro Asano
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 1602.03994

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of surface roughness on the paramagnetic response of small unconventional superconductor2015

    • 著者名/発表者名
      Shu-Ichiro Suzuki and Yasuhiro Asano
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 21 ページ: 2145101-10

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.214510

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] カイラルd波超伝導体のエッジ電流2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木修、浅野泰寛
    • 学会等名
      日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 奇周波数クーパー対に起因する微小な異方的超伝導体の磁化2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木修、浅野泰寛
    • 学会等名
      日本物理学会 2016 年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spontaneous edge current in a small chiral superconductor with a rough surface2016

    • 著者名/発表者名
      Shu-Ichiro Suzuki and Yasuhiro Asano
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron System 2016
    • 発表場所
      Hangzhou (China)
    • 年月日
      2016-05-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 表面が乱れたカイラル超伝導体のエッジ電流2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 修、浅野 泰寛
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Robustness of the Spontaneous Edge Current in Chiral Superconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Shu-Ichiro Suzuki and Yasuhiro Asano
    • 学会等名
      トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア領域研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Surface Roughness on the Paramagnetic Response of Small Topological Superconductor2015

    • 著者名/発表者名
      Shu-Ichiro Suzuki and Yasuhiro Asano
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Topological & Correlated Matter
    • 発表場所
      Hong Kong (China)
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Shu's home page

    • URL

      http://subutu-ap.eng.hokudai.ac.jp/suzuki/index_jap.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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