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空間反転対称性の破れた電子系のトポロジカル相とマヨラナ・フェルミオン

公募研究

研究領域対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
研究課題/領域番号 25103714
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
研究機関大阪大学 (2014)
京都大学 (2013)

研究代表者

藤本 聡  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10263063)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードトポロジカル超伝導 / カイラル超伝導 / マヨラナ粒子 / 熱電効果 / ベリー位相 / スカーミオン
研究実績の概要

平成26年度は以下の研究を行い、本課題をまとめた。
(1) カイラル超伝導体におけるベリー位相揺らぎに依る巨大熱電応答...昨年度より継続して推進していたカイラル超伝導体におけるベリー位相揺らぎによる巨大熱電効果の研究を、実験グループと協力して、さらに発展させ、重い電子系超伝導体URu2Si2における巨大ネルンスト効果の観測として実証することに成功した。これは従来のローレンツ力によるネルンスト効果とは機構が異なり、カイラル超伝導揺らぎによる電子の非対称散乱に由来する、全く新しい効果である。本研究によって、この新しいトポロジカル巨大熱電応答現象を理論・実験両面から確立することができた。
(2) 1次元トポロジカルモット絶縁体の研究...トポロジカル相への電子間相互作用の効果に関する研究は、この分野のフロンティアである。我々は自明なバンド絶縁体からトポロジカルモット絶縁体へのトポロジカル相転移について調べ、転移点でエネルギーギャップの無いスピノン励起が現れることを明らかにした。スピノンは電子の持つ自由度のうち、スピンのみを担う励起であり、相互作用のない場合のトポロジカル相転移ではあらわれない。この結果はトポロジカルモット転移の特徴を捉えた初めての研究成果である。また、トポロジカルモット絶縁体相では、電子の1粒子描像が破綻しているにも関わらず、相互作用のないトポロジカルバンド絶縁体相を特徴づけるトポロジカル不変量が、非自明な値になっていることが分かった。すなわち、相互作用のない場合に導入されたトポロジカル不変量が、強相関極限でも、トポロジカルモット相を特徴づける量として、有効に用いることが出来ることを意味しており、強相関系のトポロジカル相の理解をさらにすすめることができた。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Colossal thermomagnetic response in the exotic superconductor URu2Si22015

    • 著者名/発表者名
      T. Yamashita, Y. Shimoyama, Y. Haga, T.D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Sumiyoshi, S. Fujimoto, A. Levchenko, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 11 号: 1 ページ: 17-20

    • DOI

      10.1038/nphys3170

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant Nernst and Hall effects due to chiral superconducting fluctuations2014

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

      Physical Review B

      巻: 90 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.184518

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterization of a topological Mott insulator in one dimension2014

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

      Physical Review Letters

      巻: 112 号: 19

    • DOI

      10.1103/physrevlett.112.196404

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrodynamics in Slyrmion Merging2014

    • 著者名/発表者名
      Rina Takashima and Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Socety of Japan(掲載決定)

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical axion in topological superconductors and superfluids2014

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

      Physical Review B

      巻: 89 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.054506

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological phase in a two-dimensional netallic heavy-fermion system2013

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

      Physical Review B

      巻: 87 号: 16

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.165109

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Giant Nernst effect due to Berry phase fluctuation in chiral superconductors2014

    • 著者名/発表者名
      藤本聡
    • 学会等名
      Novel Quantum Phenomena 2014
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamical Axion in noncentrosymmetric topological superconductors2014

    • 著者名/発表者名
      藤本聡
    • 学会等名
      International conference on strongly correlated electron systems
    • 発表場所
      Grenoble
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超伝導体におけるマヨラナ粒子2014

    • 著者名/発表者名
      藤本聡
    • 学会等名
      日本物理学会2014年第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal responses of topological superconductors2013

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      IMR workshop "superconductivity research advanced by new materials and spectroscopies"
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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