強相関異方的超伝導体におけるトポロジカル相の理論研究

• 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: 18H04225
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 柳瀬 陽一 京都大学, 理学研究科, 教授 (70332575)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: トポロジカル超伝導 / 超伝導ギャップ / 非共型空間群 / 異方的超伝導 / 強相関電子系 / 非共形空間群 / ノーダル超伝導

研究実績の概要

【1】超伝導の研究においては、一粒子励起ギャップの波数依存性、すなわち超伝導ギャップ構造の理解が重要です。ギャップ構造は超伝導の対称性や発現機構と密接に関連しています。また、様々な測定手法によりギャップ構造を観測することができます。そのため超伝導分野の実験研究では、ギャップ構造を同定し、そこから秩序変数の対称性と超伝導発現機構を明らかにする戦略が長く採用されてきました。理論と実験が相乗的に進歩するうえで、超伝導体のギャップ構造を正確に知ることができる理論の構築は極めて重要です。
従来の理論として、Sigrist-Ueda らによって完成された群論的分類学が良く知られています。これは、超伝導秩序変数を結晶点群によって分類し、そこから超伝導ギャップ構造を推定するものです。しかし、「推定する」と書いたように、これは厳密な結果ではありません。そこで私達は、対称性とトポロジーに基づいて超伝導ギャップ構造の厳密な分類を行いました。分類結果に基づいてUPt3の超伝導ギャップ構造を議論し、電子の角運動量Jzによってワイル点の構造が異なることも示しました。他に、UBe13, SrPtAs, MoS2，PrOs4Sb12などのギャップ構造ついても考察を行いました。
【2】非共型空間群に属する結晶では波数空間にメビウス的な構造が現れるため、通常とは異なるトポロジカル相が可能になります。そのようなメビウス型トポロジカル絶縁体の候補としてKHgSbとCeNiSnが提案されており、KHgSbに対しては実験的証拠も得られています。一方、メビウス型トポロジカル超伝導体に関しては、具体例が知られていませんでした。本研究において、UPt3とUCoGeがそれぞれZ2, Z4メビウス型トポロジカル超伝導体であることを示しました。

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。

研究成果

• [国際共同研究] 香港中文大学(中国)
• [国際共同研究] Los Alamos National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] The Chinese University of Hong Kong(中国)
• [雑誌論文] Detection of Hole Pockets in the Candidate Type-II Weyl Semimetal MoTe2 from Shubnikov-de Haas Quantum Oscillations (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Hu, W. C. Yu, Kwing To Lai, D. Sun, F. F. Balakirev, W. Zhang, J. Y. Xie, K. Y. Yip, E. I. Paredes Aulestia, Rajveer Jha, Ryuji Higashinaka, Tatsuma D. Matsuda, Y. Yanase, Yuji Aoki, and Swee K. Goh
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 124 号: 7 ページ: 076402-076402
  • DOI: 10.1103/physrevlett.124.076402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Classification of topological crystalline superconducting nodes on high-symmetry lines: Point nodes, line nodes, and Bogoliubov Fermi surfaces (2019)
  • 著者名/発表者名: Sumita Shuntaro、Nomoto Takuya、Shiozaki Ken、Yanase Youichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 99 号: 13 ページ: 134513-134513
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.134513
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoelectric Response in Electric Octupole State: Possible Hidden Order in Cuprate Superconductors (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Takanori、Yanase Youichi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 5 ページ: 054712-054712
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.054712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Z4 Topological Superconductor UCoGe (2019)
  • 著者名/発表者名: Akito Daido, Tsuneya Yoshida, Youichi Yanase
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 122 号: 22 ページ: 227001-227001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.122.227001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient method to compute Z4-indices with glide symmetry and applications to M\"obius materials, CeNiSn and UCoGe (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuneya Yoshida, Akito Daido, Norio Kawakami, and Youichi Yanase
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 99 号: 23 ページ: 235105-235105
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.235105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetry indicators for topological superconductors (2019)
  • 著者名/発表者名: Ono Seishiro、Yanase Youichi、Watanabe Haruki
  • 雑誌名: Physical Review Research 巻: 1 号: 1 ページ: 013012-013012
  • DOI: 10.1103/physrevresearch.1.013012
  • NAID: 130008146223
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chirality polarizations and spectral bulk-boundary correspondence (2019)
  • 著者名/発表者名: Akito Daido and Youichi Yanase
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 100 号: 17 ページ: 174512-174512
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.174512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiorbital Ferroelectric Superconductivity in doped SrTiO3 (2019)
  • 著者名/発表者名: Shota Kanasugi and Youichi Yanase
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 100 号: 9 ページ: 094504-094504
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.094504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnon gravitomagnetoelectric effect in noncentrosymmetric antiferromagnetic insulators (2019)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Shitade and Youichi Yanase
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 100 号: 22 ページ: 224416-224416
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.224416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insulator-metal transition and topological superconductivity in UTe2 from a first-principles calculation (2019)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishizuka, Shuntaro Sumita, Akito Daido, Youichi Yanase
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 123 号: 21 ページ: 217001-217001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.123.217001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of spin magnetic quadrupole moment and temperature-gradient-induced magnetization (2019)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Shitade, Akito Daido, and Youichi Yanase
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 99 号: 2 ページ: 024404-024404
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.024404
  • NAID: 130008152283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonsaturating large magnetoresistance in the high carrier density nonsymmorphic metal CrP (2019)
  • 著者名/発表者名: Niu Q.、Yu W. C.、Aulestia E. I. Paredes、Hu Y. J.、Lai Kwing To、Kotegawa H.、Matsuoka E.、Sugawara H.、Tou H.、Sun D.、Balakirev F. F.、Yanase Y.、Goh Swee K.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 99 号: 12 ページ: 125126-125126
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.125126
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of Magnetopiezoelectric Effect in Antiferromagnetic Metal EuMnBi2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiomi, H. Watanabe, H. Masuda, H. Takahashi, Y. Yanase, S. Ishiwata
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 122 号: 12 ページ: 127207-127207
  • DOI: 10.1103/physrevlett.122.127207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Z4 Topological Superconductivity in UCoGe (2019)
  • 著者名/発表者名: Akito Daido, Tsuneya Yoshida, Youichi Yanase
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient method to compute Z4-indices with glide symmetry and applications to Mobius materials, CeNiSn and UCoGe (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuneya Yoshida, Akito Daido, Norio Kawakami, Youichi Yanase
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] 発展する物性物理-現代のキーワードを中心に-：超伝導 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 雑誌名: 数理科学 巻: 667 ページ: 7-7
• [雑誌論文] Symmetry-protected line nodes and Majorana flat bands in nodal crystalline superconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Shingok, Sumita Shuntaro, Yanase Youichi, Sato Masatoshi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 18 ページ: 180504-180504
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.180504
  • NAID: 130007646248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional superconducting gap structure protected by space group symmetry (2018)
  • 著者名/発表者名: Sumita Shuntaro、Yanase Youichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 13 ページ: 134512-134512
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.134512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbitally limited pair-density-wave phase of multilayer superconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: Mockli David、Yanase Youichi、Sigrist Manfred
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 14 ページ: 144508-144508
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.144508
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anomalous suppression in the de Haas-van Alphen oscillations of CeCoIn5 at ultra-low temperatures (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, S. Yamada, K. Sugii, M. Shimozawa, Y. Yanase, and M. Yamashita
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 120 号: 17 ページ: 177201-177201
  • DOI: 10.1103/physrevlett.120.177201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of orbital magnetic quadrupole moment and magnetoelectric susceptibility (2018)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Shitade, Hikaru Watanabe, and Youichi Yanase
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 2 ページ: 020407-020407
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.020407
  • NAID: 130008146889
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-orbit-coupled ferroelectric superconductivity (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanasugi Shota、Yanase Youichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 2 ページ: 024521-024521
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.024521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Group-theoretical classification of multipole order: Emergent responses and candidate materials (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 24 ページ: 245129-245129
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.245129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Odd-parity multipole fluctuation and unconventional superconductivity in locally noncentrosymmetric crystal (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishizuka Jun、Yanase Youichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 22 ページ: 224510-224510
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.224510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetry analysis of current-induced switching of antiferromagnets (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Hikaru、Yanase Youichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 22 ページ: 220412-220412
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.220412
  • 査読あり
• [雑誌論文] パリティ対称性の破れと磁性・多極子・超伝導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 雑誌名: 物性研究・電子版 巻: 7 ページ: 072204-072204
  • NAID: 120006542044
• [雑誌論文] トポロジカルd波超伝導-超伝導体におけるHaldaneモデルの物理- (2018)
  • 著者名/発表者名: 大同暁人，柳瀬陽一
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 53 ページ: 759-759
• [学会発表] Exotic superconductivity in multipole systems (2019)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: The international conference on Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Z4 topological superconductivity in UCoGe (2019)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: Conferences on Condensed Matter Physics (CCMP)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electromagnetic responses, dynamics, and superconductivity emerging from multipole order (2019)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: META 19 ”Chirality, magnetism, and magnetoelectricity: Separate phenomena and joint effects in metamaterial structures”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Topological superconductivity in UCoGe and UTe2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: EPiQS-TMS 3rd Alliance Workshop on Topological Materials Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mobius topological superconductivity in UCoGe (2019)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019 (SCES2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Classification theory of magnetoelectric multipole and candidate materials (2019)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 対称性の表現に基づくトポロジカル相の指標の拡張とトポロジカル超伝導探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野清志郎, 柳瀬陽一, 渡辺悠樹
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 電気分極とのアナロジーによるスペクトルバルクエッジ対応の証明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大同暁人, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 格子ブリルアンゾーンにおけるメビウストポロジカル相の特徴づけ - Fukui-Hatsugai-Suzuki 公式の拡張- (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田恒也, 大同暁人, 川上則雄, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] d波超伝導エッジ状態における超伝導エーデルシュタイン効果の理論的研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田侑平, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 軌道磁気四極子モーメントと電気磁気感受率の理論 (2019)
  • 著者名/発表者名: 下出敦夫, 渡邉光, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 高対称線上におけるトポロジカル結晶超伝導ノードの分類 (2019)
  • 著者名/発表者名: 角田峻太郎, 野本拓也, 塩崎謙, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] URu2Si2のワイル超伝導におけるカイラリティ反転と熱ホール効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 坂本直樹, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 二層遷移金属ダイカルコゲナイドにおける光誘起トポロジカル相転移 (2019)
  • 著者名/発表者名: 蝶野弘臣, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] SrTiO3における反対称スピン軌道相互作用と強誘電超伝導 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金杉翔太, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 重い電子系における非共型トポロジカル超伝導 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Classification of nodal superconducting gap by symmetry and topology (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 学会等名: 第4回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
• [学会発表] 奇パリティ多極子相の分類学と電磁応答・超伝導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] 反強磁性体の電気的制御に関する対称性からのアプローチ (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡邉光, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 低キャリア超伝導体SrTiO3における電気双極子秩序と超伝導の共存 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金杉翔太, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 絶縁体における局所磁気四極子モーメント (2018)
  • 著者名/発表者名: 大同暁人, 下出敦夫, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 奇パリティ磁気多極子揺らぎに誘起される超伝導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 角田峻太郎, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 第一原理計算によるUPt3の電子状態と超伝導ギャップ構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石塚淳, 角田峻太郎, 柳瀬陽一
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] Mobius Topological Superconductivity in UPt3 and UCoGe (2018)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: 21st International conference on magnetism (ICM2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Classification theory of multipole order and emergent responses (2018)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: Novel Phenomena in Quantum Materials driven by Multipoles and Topology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Topological superconductivity by multipole fluctuation (2018)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: TMS-PKU 2nd Alliance Workshop “Topological Materials and Quantum Materials”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multi-orbital noncentrosymmetric superconductivity in SrTiO3/LaAlO3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: International Workshop in AIST: Ferroelectric QCP, Superconductivity, and Mott Transition
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] パリティ対称性の破れと磁性・多極子・超伝導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 学会等名: 第63回物性若手夏の学校
  • 招待講演
• [学会発表] 物質中の電磁気学再訪と新機能開拓 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 学会等名: 企業研究会主催「CAMMフォーラム」
  • 招待講演
• [学会発表] Classification theory of multipole order: spintronics and superconductivity (2018)
  • 著者名/発表者名: Youichi Yanase
  • 学会等名: Swiss-Japan workshop TTCM2018
  • 国際学会
• [学会発表] 二層銅酸化物高温超伝導体における電気八極子秩序と磁気電気応答 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 学会等名: 京都大学基礎物理学研究所研究会「電子相関が生み出す新規な秩序と超伝導現象：トポロジー、液晶状態、動的現象」
• [学会発表] 強相関異方的超伝導体におけるトポロジカル相の理論研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬陽一
  • 学会等名: 新学術領域「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」公募研究キックオフミーティング
• [備考] 栁瀬陽一のホームページ
  • URL: http://cond.scphys.kyoto-u.ac.jp/~yanase/
• [備考]
  • URL: http://cond.scphys.kyoto-u.ac.jp/~yanase/study.html