| 研究課題/領域番号 |
21K03456
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| 研究機関 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
堤 康雅 関西学院大学, 理学部, 講師 (10631781)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| キーワード | スピン三重項超伝導体 / スピンテクスチャー / 磁束渦糸 |
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| 研究実績の概要 |
最近になって超伝導相が発見されたUTe2はスピン三重項超伝導体であることが強く示唆されており、実験・理論の両面から活発な研究が行われている。スピン三重項超伝導体はクーパー対がスピン自由度を持っているので、磁場下で磁束渦糸として超伝導体に侵入した磁場とスピンの相互作用を通して、クーパー対のスピンの向きが空間変調したスピンテクスチャーを構成することが可能となる。このようなスピンテクスチャーが構成されると磁束渦糸まわりにスピン流が発生する。
今年度の研究では、超伝導状態を表すグリーン関数のフェルミエネルギー近傍の情報を抽出した準古典グリーン関数を用いて、磁場下で実現するスピン三重項超伝導体の磁束渦糸格子を調べた。超伝導状態の秩序変数によるポテンシャルの下で準古典グリーン関数の従うアイレンバーガー方程式を解き、準古典グリーン関数と秩序変数が自己無撞着になる解を求めることで、磁束渦糸格子にスピンテクスチャーを含む構造が低温・低磁場での自己無撞着な解として得られることを示した。また、このスピンテクスチャーの内部磁場や磁化の空間分布は、実験で観測された核磁気共鳴（NMR）スペクトルと共通の特徴を持つことも明らかにした。さらに、超伝導基底状態からの準粒子励起の局所状態密度についても調べることで、本来は磁束渦糸に局在している準粒子励起が、スピンテクスチャーが構成されると広がりを持って空間分布することも明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究課題の当初の計画では、超伝導体UTe2を研究対象としては考えていなかった。最近の研究でUTe2がスピン三重項超伝導体であることが強く示唆され、その特徴も明らかになってきたことから、スピン流生成が行える系としてUTe2を研究することにした。急な取り組みではあったが、論文としてまとめるのに十分な結果が得られており、成果を学会発表することもできている。このように、当初の計画にはなかった系でのスピン流生成の研究に発展しており、本研究課題が計画以上に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度の研究で、液体ヘリウム３を封入した容器の壁を高周波で振動させると、ヘリウム３の核スピンが容器の壁に向かって流れることを示している。容器の壁面に流れ込むスピン流の大きさは、境界でのスピンフリップ散乱確率に強く影響されると考えられる。今後の研究では、スピン流の大きさの境界条件への依存性を明らかにすることで、スピン流を効率的に生成するための実験条件を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度に取り組んだ理論計算は当初の研究計画では想定していなかったものであり、数値計算には本研究経費で購入する予定のワークステーションとは異なる処理能力が求められるので、既存のワークステーションで数値計算を行った。次年度に当初から購入を計画していた計算処理能力に沿った最新式のワークステーションを購入する。
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