| 研究課題/領域番号 |
19K14612
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
小林 伸吾 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (40779675)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 異方的超伝導 / マヨラナ準粒子 / 電磁気応答 / 超伝導 / J=3/2電子 / マヨラナ粒子 / トポロジー / ボゴリューボフフェルミ面 / 超伝導体 / 異方的超伝導体 / トポロジカル超伝導体 / トポロジカル物質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
異方的超伝導体は非s波クーパー対の超伝導体であり、スピンや軌道自由度により多様なクーパー対を実現する。多様なクーパー対は、異方的超伝導体の物理を豊富にする一方で、実験的なクーパー対の決定は容易ではなく、多くの超伝導体のクーパー対が未解決である。本研究では、トポロジーの観点からクーパー対の検出法を提案する。トポロジーの解析は、多くの非s波クーパー対に対し固有の表面状態を予言する。この性質を応用し、クーパー対の対称性の違いを表面状態から読み解く理論を構築する。さらに、本研究では、トポロジーの解析による結果を表面コンダクタンスの計算より実証し、現実の物質で検出に有効な物理量も提案する。
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| 研究成果の概要 |
異方的超伝導体は非s波クーパー対を持つ超伝導体であり、内部自由度により多様なクーパー対を実現する。多様なクーパー対は異方的超伝導体の物理を豊富にする一方で、実験的なクーパー対の決定は容易ではなく、多くの超伝導体のクーパー対が未解決である。
本研究ではトポロジーの観点からクーパー対の検出法を提案した。トポロジーの解析は非s波クーパー対が表面において固有の外場応答を持つことを予言する。この性質を様々な結晶対称性を持つ超伝導体に対して証明し、外場応答と非s波クーパー対との間の対応表を作成した。また、j=3/2超伝導:YPtBiや非共型超伝導:UCoGeにおいて本理論が有用であることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は、クーパー対の対称性が未解明であった物質において、物質表面の磁気応答を測るという新しい決定方法を与える。本手法は表面での電子状態のみが重要となるため、多軌道系などバルクで複雑な電子状態を持った系へも適用できる。例えば、YPtBiなどj=3/2スピンを持つ電子によるクーパー対の決定法はまだ確立していないが、本手法はこのような系でも威力を発揮しj=3/2スピンの効果を抽出することも可能である。また、本研究の別の視点からみるとマヨラナ粒子の制御法や操作法も確立でき、スピントロニクスや量子コンピュータへの応用にも貢献すると期待できる。
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