公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
ウラン系強磁性超伝導で期待されるワイル超伝導物性の理論解明を進めた。ワイル超伝導とは超伝導中で準粒子励起がワイル粒子として振る舞う系であり、ワイル粒子のバンド構造が非自明なトポロジカル構造に関連したベリー曲率を有し、それが様々な特異物性を生み出す。本研究では特に、結晶構造の変形や超伝導渦が生み出すワイル準粒子に有効的に作用する擬似的電磁場の効果について重点的に研究を行った。その結果、以下の成果をあげることができた。(1) 格子変形や渦の生み出す擬似的磁場によって、ワイル粒子に特徴的なカイラル異常現象である、負の熱磁気抵抗が実現することを理論的に明らかにした。通常の磁気抵抗は磁場に垂直な方向の電子の流れに対する抵抗であるが、カイラル異常に関連した磁気抵抗では、擬似的磁場の平行な方向に流れに対する抵抗である。さらにこの抵抗が擬似的磁場の増大とともに減少する（負の磁気抵抗）という点に、通常の電子の輸送現象とは全く異なる特徴がある。超伝導状態に起因するワイル準粒子については、超伝導電流の存在のため、電気抵抗として観測されることはないが、しかし、熱流によって実現することが可能であることを明らかにした。(2) 格子変形が生み出す擬似的なカイラル磁場によって、カイラル磁場に平行な方向に超伝導電流が発生することを理論的に発見した。(3) クーパー対の運ぶ軌道角運動量の方向の空間分布がスキルミオンのような渦構造を持つ場合、それに由来するカイラル異常現象として、カイラル磁気効果が発現することを明らかにした。また、上記の研究を遂行するために、非平衡超伝導現象を扱う基礎理論である準古典近似をトポロジカルなベリー曲率の効果を含めるように拡張発展させた。また、上記に加えてさらに、ウラン系超伝導に特徴的な全角運動量j=5/2のクーパー対状態の常磁性効果と巨大な上部臨界磁場との関係も明らかにした。
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Journal of the Physical Society of Japan
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40022510395
Physical Review B
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巻: 2 号: 4 ページ: 1-8
10.1103/physrevresearch.2.043311
巻: 102 号: 17 ページ: 1-10
10.1103/physrevb.102.174414
巻: 100 号: 24
10.1103/physrevb.100.245205
Physical Review Letters
巻: 123 号: 23
10.1103/physrevlett.123.237001
巻: 99 号: 22
10.1103/physrevb.99.224409
Phys. Rev. B
巻: 99 号: 2 ページ: 0245131-13
10.1103/physrevb.99.024513
Phys. Rev. Lett.
巻: 121 号: 20 ページ: 2070021-6
10.1103/physrevlett.121.207002
