| 研究課題/領域番号 |
21H01793
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29010:応用物性関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
橋本 顕一郎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00634982)
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| 研究分担者 |
須田 理行 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80585159)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
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| キーワード | 量子スピン液体 / キタエフスピン液体 / マヨラナ粒子 / マヨラナギャップ / 比熱 / トポロジカル / 創発準粒子 / 比熱測定 / チャーン数 / スピンゼーベック効果 / トポロジカル物性 / 磁場角度回転比熱 / キャリアドーピング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、現実物質における磁場印加や不純物効果に対するキタエフ量子スピン液体の安定性を明らかにすることを目的として、α-RuCl3において、マヨラナ粒子に由来する創発準粒子の出現の有無を規定するトポロジカル不変量(チャーン数)を比熱などの熱力学量測定を通じて詳細に調べる。さらに、キタエフ量子スピン液体において理論的に予測されているトポロジカル超伝導相を探索するために、α-RuCl3に対して、電界効果によるキャリアドーピングを施し、キタエフ量子スピン液体を母体とする新奇トポロジカル電子相の探索を行う。本研究により、現実のキタエフ量子スピン液体物質におけるマヨラナ粒子の理解を飛躍的に向上させる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、キタエフ量子スピン液体の候補物質であるα-RuCl3において、比熱測定を通じて、マヨラナ粒子の存在を徹底的に検証し、さらに不純物に対してその安定性を明らかにすることを目的とする。そのために、マヨラナギャップの有無を規定するチャーン数(トポロジカル不変量)を比熱を通じて実験的に検出する手法を確立し、また、電子線照射により人工的な点欠陥を導入した試料において、比熱測定を行う。本研究により、キタエフ量子スピン液体におけるマヨラナ粒子の理解を飛躍的に向上させる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マヨラナ粒子は、「粒子」と「反粒子」が同一という性質をもった中性のフェルミ粒子であり、近年になって、トポロジカル超伝導体のエッジや超伝導渦糸などにおいて、物質中の準粒子として存在しうることが分かり、トポロジカル量子計算への応用の可能性を秘めていることから、大きな注目を集めている。本研究では、キタエフスピン液体の候補物質であるα-RuCl3に対して磁場角度比熱測定を行い、マヨラナ粒子の存在を示す強い熱力学的証拠を得た。本研究成果により、今後、キタエフ量子スピン液体におけるマヨラナ粒子の理解が飛躍的に向上することが期待される。
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