| 研究課題/領域番号 |
15K05189
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
山瀬 博之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (10342867)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 物性理論 / 高温超伝導 / 電子ネマチック / 軌道揺らぎ / スピン揺らぎ |
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| 研究実績の概要 |
常磁性相において軌道ネマチック揺らぎによって超伝導が引き起こされる際、超伝導ギャップのフェルミ面上での波数依存性が非常に弱いことを昨年度の研究で明らかにした。結果として、フェルミ面上のパッチ数（ギャップの波数依存性の精度を決めるパラメタ）がたとえ小さくても信頼出来る結果が得られた。一方、軌道ネマチック秩序相においても軌道ネマチック揺らぎによって超伝導転移が生じ得て、その際には、ギャップの波数依存性が顕著になる傾向を見出した。それゆえに、パッチ数を十分に大きくして波数分解の精度を上げて計算する必要性が生じた。しかし、計算機のメモリー容量の制限があり、現実的にはパッチ数は２０程度が限界であり、精度よく波数依存性を論じることは難しかった。この状況を打破するため、パッチ数ではなく、パッチの幾何学的配置を工夫することで、極めて精度よく超伝導ギャップの波数依存性を計算する方法を見出し、かつ低温でEliashberg方程式を解き超伝導転移温度も決定することが出来た。これらの成果は、Phys. Rev. B 94 (2016) 214505に“Structure of the pairing gap from orbital nematic fluctuations"として発表した。
次に、「軌道ネマチックと反強磁性の協奏の平均場理論」の構築に取り掛かり、その有効模型の構築を行なった。しかし、この有効模型構築に多くの時間がかかり、３年目にもその研究が及ぶことになった。
その他、関連する研究として同じ高温超伝導物質である銅酸化物に対して３つの成果を得た：1) 波数(0,0)近傍での電荷励起スペクトラルに現れる低エネルギーピークの起源、2) 層状構造物質におけるプラズモン励起スペクトラム、3) スピン秩序と電荷秩序によるフェルミ面の再構成とホールナンバー。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
低温にて数値的にEliashberg方程式を解くことに成功し、かつ超伝導ギャップの波数依存性を極めて高い精度で求めることに成功した。これは技術的には大きな成果である。ところが、その得られた結果の物理的解釈に多くの時間がかかってしまった。そのため、2年目に予定していた「軌道ネマチックと反強磁性の協奏の平均場理論」に半年遅れで取り掛かることになってしまった。
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| 今後の研究の推進方策 |
「軌道ネマチックと反強磁性の協奏の平均場理論」では、軌道ネマチック相互作用の結合定数と反強磁性相互作用の結合定数との二次元平面で相図を作成することを目標とする。その結果、軌道ネマチックや反強磁性揺らぎの強いまたは弱いパラメタ領域を同定出来る。それに基づき「軌道ネマチックと反強磁性揺らぎの協奏による超伝導」の研究を行う。具体的には以下の２つの極限を踏まえた計算を行う。
1. 軌道ネマチック揺らぎが支配的な状況を考え、そこに反強磁性相互作用をゼロから徐々に増やしていった時に、超伝導ギャップの対称性及び超伝導転移温度の変化を明らかにする。対称性は大きく変化することが予想されるが、特に転移温度が上昇するのか下降するのか興味深い。
2. 上とは逆極限の場合、つまり、反強磁性揺らぎが支配的である状況を考える。FLEX近似に代表される電子の自己エネルギー効果を取り込んだEliashberg方程式の解析結果を見る限り、超伝導転移温度は軌道ネマチックの場合に比べて低いことが示唆される。これを実際に本研究で用いる低エネルギー有効模型で確認することが出来れば、鉄系超伝導体において軌道ネマチック揺らぎによる高温超伝導機構の可能性を強く示唆することが可能になり、鉄系超伝導研究を大きく前進させることに繋がる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
投稿論文の掲載料として使用するために予算を確保していたが、最終的には当初想定していた雑誌への投稿を取りやめることになり、該当金額相当の繰越しを行った。
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| 次年度使用額の使用計画 |
旅費および物品費として使用する予定である。
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