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ファンデルワールス層状超伝導体における新奇超伝導輸送現象の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 22K20352
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

板橋 勇輝  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70966407)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード超伝導 / ファンデルワールス物質 / 超伝導ダイオード効果 / FFLO相 / ファンデルワールス層状物質 / 空間反転対称性の破れ / 非従来型超伝導
研究開始時の研究の概要

本研究では、ファンデルワールス層状超伝導体を舞台に、その特徴的な特徴である積層自由度や可塑性を活かして、電流に対する2次の非線形応答である非相反電荷輸送現象や超伝導ダイオード特性といった新奇超伝導輸送現象の開拓に取り組む。近年、異なる層状物質を積層させる、あるいは応力を加えることによって、系の対称性(空間反転対称性の破れの有無や極性構造の発現)を制御するという対称性制御が可能であるということが実証されてきており、それをファンデルワールス層状超伝導体に適用し、整流特性の新原理や新たな機能性の発見が期待される。

研究成果の概要

研究開始時に掲げたミスフィット層状超伝導体(PbSe)1.14(NbSe2)3における整流応答を観測することはできなかった。しかしながら、電気抵抗測定を高磁場下で行った結果、非従来型超伝導相を示唆するようなアノマリーが見られた。さらに、TDO測定と呼ばれるバルク測定を行うことで、電気抵抗測定では得ることのできなかったゼロ抵抗領域での相転移を示すようなアノマリーの確認にも成功した。現在この結果について論文執筆中である。
今後は(PbSe)1.14(NbSe2)3における磁束の運動の検証や、(PbSe)1.14(NbSe2)、(PbSe)1.14(NbSe2)2への拡張といった展開が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は消費電力の少ない超伝導エレクトロニクスに向けた超伝導ダイオード素子実現を目指し、超伝導ダイオード効果を示す物質系の開拓及び微視的機構の解明を目標としてきたが、今回副次的に非従来型超伝導相の発見に至った。このような非従来型超伝導がどのような系で見られるか、どのような起源を持つのかといった特性の解明につながることが期待される。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Giant Modulation of the Second Harmonic Generation by Magnetoelectricity in Two‐Dimensional Multiferroic CuCrP2S62024

    • 著者名/発表者名
      Aoki Shunta、Dong Yu、Wang Ziqian、Huang Xiang S.W.、Itahashi Yuki M.、Ogawa Naoki、Ideue Toshiya、Iwasa Yoshihiro
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: - 号: 21 ページ: 2312781-2312781

    • DOI

      10.1002/adma.202312781

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-temperature phase transition in polar semimetal Td-MoTe2 probed by nonreciprocal transport2023

    • 著者名/発表者名
      Itahashi Yuki M.、Nohara Yamato、Ideue Toshiya、Akiba Tomoki、Takahashi Hidefumi、Ishiwata Shintaro、Iwasa Yoshihiro
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 5 号: 2 ページ: 68-72

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.5.l022022

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vortex dynamics in the two-dimensional BCS-BEC crossover2022

    • 著者名/発表者名
      Heyl Max、Adachi Kyosuke、Itahashi Yuki M.、Nakagawa Yuji、Kasahara Yuichi、List-Kratochvil Emil J. W.、Kato Yusuke、Iwasa Yoshihiro
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 6986-6986

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34756-x

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 3回対称超伝導体PbTaSe2における歪み誘起超伝導ダイオード効果2024

    • 著者名/発表者名
      板橋 勇輝
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Unconventional superconducting phase in NbSe2-based misfit layered superconductor2024

    • 著者名/発表者名
      Yuki Itahashi
    • 学会等名
      American Physical Society (APS) March Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconducting diode effect in strain-controlled trigonal superconductor PbTaSe22024

    • 著者名/発表者名
      Yuki Itahashi
    • 学会等名
      American Physical Society (APS) March Meeting 2024 (2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconducting phase diagram in misfit-layered superconductor2024

    • 著者名/発表者名
      Yuki Itahashi
    • 学会等名
      CEMS Symposium on Emergent Quantum Materials
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconducting phase diagram in NbSe2-based misfit layered superconductor2024

    • 著者名/発表者名
      Yuki Itahashi
    • 学会等名
      第15回低温センター研究交流会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] NbSe2系ミスフィット層状超伝導体における超伝導相図2023

    • 著者名/発表者名
      板橋 勇輝
    • 学会等名
      第29回 渦糸物理ワークショップ (2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミスフィット層状超伝導体PbSe1.14(NbSe2)3における超伝導相図2023

    • 著者名/発表者名
      板橋 勇輝
    • 学会等名
      日本物理学会2023年年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 歪み印加PbTaSe2における無磁場下超伝導ダイオード効果2023

    • 著者名/発表者名
      板橋 勇輝
    • 学会等名
      第29回渦糸物理ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear transport and low temperature phase transition in polar semimetal MoTe22023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Itahashi
    • 学会等名
      American Physical Society (APS) March Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonreciprocal transport and lower temperature phase transition in polar semimetal MoTe22023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Itahashi
    • 学会等名
      The 11th International Workshop on 2D Materials
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Second-order nonlinear transport under time reversal symmetry in trigonal superconductor PbTaSe22022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Itahashi
    • 学会等名
      Recent Progress in Graphene & 2D Materials Research 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-09-01   更新日: 2025-12-26  

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