研究課題
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時間反転対称性の破れた超伝導体は長年注目を集めている一方で、時間反転対称性の検出手法は限られており、その多角的な検証はほとんど行われてこなかった。本研究では、一軸歪みを用いて結晶の回転対称性を制御することにより、時間反転対称性の破れに関わる縮退した複数の超伝導秩序変数の検出を試みる。さらに、一軸歪み下での超伝導準粒子励起の精密測定により、それぞれの超伝導秩序変数の対称性を決定する。
ウラン系超伝導体UTe2、カゴメ超伝導体AV3Sb5、鉄系超伝導体FeSe1-xSxに対して主に超伝導ギャップ対称性に注目することにより、これらの超伝導状態を明らかにした。具体的には、UTe2ではポイントノードが対称性の高い方向から離れた位置に存在するカイラル超伝導状態、AV3Sb5では符号反転の無い異方的s波超伝導状態、FeSe1-xSxでは正方晶領域で偶発的なボゴリューボフフェルミ面が存在することを明らかにした。また、正方晶FeSe1-xSxでは超伝導転移温度が一軸歪みによって大きく変化することも示した。
時間反転対称性の破れた超伝導状態は古くから研究されてきた一方で、近年ではトポロジカル超伝導状態の文脈でも注目を集めている。さらに、FeSe1-xSxで提案されているボゴリューボフフェルミ面状態は、これまでの超伝導ギャップ構造の分類を超えた新しいタイプの超伝導状態と考えることができる。UTe2やFeSe1-xSxといった物質で時間反転対称性の破れた超伝導状態を明らかにした本研究は、超伝導状態の基礎的理解を発展させるのみならず、トポロジカル超伝導を用いた量子計算の研究対象を示したという意味でも意義深いものであると考えられる。
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