| 研究概要 |
我々は昨年、鉄系超伝導体の有効模型である多軌道ハバード模型に基づき、多軌道クーロン相互作用(軌道内斥力U,軌道間斥力U',交換項J)と鉄原子の光学フォノン(Eg,Euモード等)を考慮したハバード・ホルシュタイン模型を解析し、現実的なパラメーターにおいて顕著な軌道揺らぎが発生することを見出した。この結果は、軌道揺らぎを媒介とする「符号反転の無いS波超伝導状態(S++波状態)」の可能性を強く示唆する。この超伝導状態は、鉄系超伝導体の超伝導転状態が不純物や乱れに対して丈夫であるという実験結果と整合する。理論的に得られた相図では、交換相互作用」が比較的大きい場合は「符号反転を伴うS波超伝導状態(S±波状態)」が実現し、一方Jが比較的小さい場合はS++波状態が実現する。この結果は、鉄系超伝導体という物質群が示す驚くべきバラエティの広さを理解する上で、重要な役割を果たすと期待される。
なお最近、東大辛研のレーザーARPESにより、ホール面の超伝導ギャップのd軌道依存性が大変小さいという、S±波状態と矛盾する結果が報告された(Shimojima et al,Nature(2011).)この実験結果には我々の提唱する軌道揺らぎによるS++波状態と合致する。さらに京大松田研による角度分解磁場中熱伝導度測定において同定された、BaFe2(As,P)2における電子面の超伝導ギャップのループ状ノード(電子面柱の側面に生じた円状のノード構造)が、軌道揺らぎとスピン揺らぎの競合の結果として再現されることを見出した。本研究成果により、鉄系超伝導体が示すバラエティに富む超伝導ギャップ構造を統一的に説明できる可能性がある。
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