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重い電子系におけるスピン軌道相互作用と電子相関効果の絡み合いによる新奇物性の研究

公募研究

研究領域重い電子系の形成と秩序化
研究課題/領域番号 23102714
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
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

藤本 聡  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10263063)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード超伝導 / 磁性 / トポロジカル絶縁体 / 電子相関 / スピン軌道相互作用 / 強磁性
研究実績の概要

当該年度は以下の研究を行った。(1) 強い電子間相互作用と強いスピン軌道相互作用を有する重い電子系におけるトポロジカル相の実現の可能性について理論的に研究を行った。その結果、重い電子系の典型的なモデルである近藤格子模型において、近藤効果と、強いスピン軌道相互作用の絡み合いが、量子スピンホール状態と呼ばれる、トポロジカルに非自明な量子状態を実現することが分かった。また、このような強相関電子系でしばしば見られる磁気秩序と、トポロジカル秩序の共存についても研究を行い、ある種の重い電子系反強磁性体においてトポロジカル秩序が実現している可能性を示した。
(2) 3次元トポロジカル超伝導体やカイラル対称性を持つトポロジカル絶縁体におけるトポロジカルな起源の電磁気応答、熱応答現象について研究を行った。その結果、これらの系のトポロジカルな性質を特徴づけるトポロジカル不変量がある種の接合系における電磁気応答・熱応答に現れることが明らかになった。
(3) 超伝導秩序パラメータが自発的に時間反転対称性を破っているカイラル超伝導状態において実現するゼロ磁場熱ホール効果について研究を行った。その結果を重い電子系物質でカイラル超伝導の実現が示唆されているURu2Si2に応用し、実験で観測が可能であることを示唆する結果を得た。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 4件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Topological antiferronagnetic phase in a correlated Bernevig-Hughes-Zhang model2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, R. Peters, S. Fujimoto, N. Kawakami
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.085134

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electromagnetic and Thermal Responses of Z Topological Insulators and Superconductors in Odd Spatial Dimensions2013

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki and Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 110 号: 7

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.076804

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Thermal Hall Effect in a Time-Reversal-Symmetry-Broken Topological Superconductor in Two Dimensions : Approach From Bulk Calculations2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Sumiyoshi and Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 号: 2 ページ: 023602-023602

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.023602

    • NAID

      210000132387

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bulk-Edge Correspondence for Chern Topological Phases: A Viewpoint from a Generalized Index Theorem2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fukui, Ken Shiozaki, Takanori Fujiwara, and Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 81 号: 11 ページ: 114602-114602

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.114602

    • NAID

      210000109778

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Index theorem for topological heterostructure systems2012

    • 著者名/発表者名
      Ken Shiozaki, Takahiro Fukui, and Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 86 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.125405

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconductivity Induced by Longitudinal Ferromagnetic Fluctuations in UCoGe2012

    • 著者名/発表者名
      T.Hattori
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 108 号: 6 ページ: 0664031-5

    • DOI

      10.1103/physrevlett.108.066403

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Green's function method for line defects and gapless modes in topological insulators : Beyond the semiclassical approach2012

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 85 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.085409

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correlation effects on a topological insulator at finite temperatures2012

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshida, S.Fujimoto, N.Kawakami
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 85

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Nematic State as a Candidate of the Hidden Order Phase of URu2Si22011

    • 著者名/発表者名
      S. Fujimoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: vol.106 号: 19

    • DOI

      10.1103/physrevlett.106.196407

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Electromagnetic and thermla responses of Z topological insulators and superconductors in three dimensions2013

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      Shanghai Center for Complex Physics International Workshop
    • 発表場所
      上海交通大学、中国
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ポロジカル超伝導体2012

    • 著者名/発表者名
      藤本聡
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topics on topological insulators: Correlation effects and electromagnetism of chiral-symmetric classes in odd dimensions2012

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      12th Japanese-German Symposium "Emergent Phenomena in Novel Quantum Phases of Condensed Matter"
    • 発表場所
      伊豆、静岡
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological Phases in Noncentrosymmetric Materials" and "Tutorial Lectures on Noncentrosymmetric Superconductors2012

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      2012 Hangzhou Workshop on Quantum Matter
    • 発表場所
      浙江大学、中国
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological Phases in Correlated Electron Systems2011

    • 著者名/発表者名
      S.Fujimoto
    • 学会等名
      Novel Quantum States in Condensed Matter 2011
    • 発表場所
      京都(招侍講演)
    • 年月日
      2011-12-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ime-reversal and Inversion Symmetries in Topological Superconductors2011

    • 著者名/発表者名
      S.Fujimoto
    • 学会等名
      24th International Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      東京(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] URu2Si2の隠れか秩序状態のスピンネマティックシナリオ2011

    • 著者名/発表者名
      藤本聡
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      2011-09-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] UCoGeにおける強磁性ゆらぎとクーパー対形成機構2011

    • 著者名/発表者名
      藤本聡
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Spin Nematic Scenario for the Hidden Order Phase of uRu2Si22011

    • 著者名/発表者名
      S.Fujimoto
    • 学会等名
      SCES2011
    • 発表場所
      英国、ケンブリッジ(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] Non-centrosymmetric superconductors (Chapter 6 Microscopic Theory of Pairing Mechanisms)2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Yanas, S.Fujimoto
    • 総ページ数
      39
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] Non-centrosymmetric superconductors (chapter 8 Aspects of Spintronics)2012

    • 著者名/発表者名
      S.Fujimoto, S.K.Yip
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 別冊数理科学「量子多体系の物理」2011

    • 著者名/発表者名
      藤本聡, 川上則雄
    • 総ページ数
      184
    • 出版者
      サイエンス社
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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