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ラインノード半金属およびその超伝導物質の理論的探索

公募研究

研究領域トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
研究課題/領域番号 18H04224
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関名古屋大学

研究代表者

山影 相  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (90750290)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード線ノード / トポロジカル超伝導 / マヨラナ粒子 / トポロジカル物質 / トポロジカル半金属 / ラインノード / マヨラナ / トポロジカル不変量
研究実績の概要

バンドギャップの零点(ノード)がブリルアン域中の線上でつながっている線ノードは新しいタイプのトポロジカル半金属として興味深い対象となっている.その基本的な性質はこれまでの研究でその大部分が明らかにされつつある.
本研究では,磁性体においてはこれまでに知られていないタイプの線ノードが現れうることを指摘した[Y. Ominato, A. Yamakage, and K. Nomura, J. Phys. Soc. Jpn. 88, 114701 (2019)].この線ノードの安定化には磁性体がもっている磁気鏡映対称性が重要な役割を果たしており,その対称性を破らない限りは容易面内で磁化を回転させても線ノードは存在し続ける.磁性体の磁化の向きはスピントロニクスなどの輸送現象に影響を与えるので,本研究の結果は線ノードに由来する現象の基礎研究として重要である.
また,線ノード半金属物質における超伝導状態,特に,トポロジカル超伝導状態におけるマヨラナ粒子を解析するための基礎理論について進展があった.マヨラナ粒子は電荷中性なので,観測が難しいというのがこの分野の根本的な困難の一つである.本研究はトポロジカル超伝導物質の対称性とマヨラナ粒子がもつ電磁多極子演算子の関係を一般的に明らかにした[S. Kobayashi, A. Yamakage, Y. Tanaka, and M. Sato, Phys. Rev. Lett. 123, 097002 (2019); Y. Yamazaki, S. Kobayashi, and A. Yamakage, J. Phys. Soc. Jpn. 89, 043703 (2020)].これは外部電磁場によるマヨラナ粒子の測定方法の基礎を与えるものであり,今後の実験研究への展開が期待される.

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Magnetic Response of Majorana Kramers Pairs Protected by Z2 Invariants2020

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Yuki、Kobayashi Shingo、Yamakage Ai
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 4 ページ: 043703-043703

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.043703

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Diagram of a Magnetic Topological Nodal Semimetal: Stable Nodal Line in an Easy-Plane Ferromagnet2019

    • 著者名/発表者名
      Ominato Yuya、Yamakage Ai、Nomura Kentaro
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 11 ページ: 114701-114701

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.114701

    • NAID

      40022062694

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Majorana Multipole Response of Topological Superconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Shingo、Yamakage Ai、Tanaka Yukio、Sato Masatoshi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123 号: 9 ページ: 097002-097002

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.097002

    • NAID

      130007737184

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] トポロジカル物質の現状と展望2020

    • 著者名/発表者名
      山影相
    • 学会等名
      科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」令和元年度報告会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 線ノード半金属の基本的性質と理想的な候補物質CaAgX (X=P, As)2019

    • 著者名/発表者名
      山影相
    • 学会等名
      JPSJフレンドシップミーティング
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 歪みを導入したラインノード半金属におけるバンド構造2019

    • 著者名/発表者名
      中山那由太,山影相
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル結晶超伝導体におけるZ2トポロジカル不変量とマヨラナ粒子の磁気応答の分類理論2019

    • 著者名/発表者名
      山崎勇樹,山影相
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル結晶超伝導体におけるZ2トポロジカル不変量とマヨラナクラマース対の磁気応答2019

    • 著者名/発表者名
      山崎勇樹,山影相
    • 学会等名
      第4回TMS領域研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Classification theory of Z2 topological invariants in topological crystalline superconductors and magnetic response of Majorana particles2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Yamazaki, Ai Yamakage
    • 学会等名
      International School on Spintronics and Korea-Japan Spintronics Workshop - Topological Phenomena in Magnetism -
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nodal-Line Semimetals and Topological Insulators2019

    • 著者名/発表者名
      山影相
    • 学会等名
      トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア 第4回 領域研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Octupole-type magnetic response of Majorana fermions in j=3/2 systems2019

    • 著者名/発表者名
      Ai Yamakage
    • 学会等名
      Emergent Condensed-Matter Physics 2019 (ECMP2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topological semimetals2018

    • 著者名/発表者名
      Ai Yamakage
    • 学会等名
      Oxide Superspin International School 2018 (OSS-IS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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