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2015 年度 実績報告書

超伝導、磁性体、モット絶縁体におけるトポロジカル秩序とそれに由来する新奇物性

研究課題

研究課題/領域番号 23540406
研究機関大阪大学

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) 2011-04-28 – 2016-03-31
キーワードトポロジカル超伝導 / ワイル半金属 / ワイル超伝導 / ベリー曲率 / スキルミオン
研究実績の概要

最終年度の研究成果は以下の通りである。
1) ワイル半金属状態におけるトポロジカル欠陥に起因するカイラル磁気効果...ワイルフェルミ粒子型のバンドを有するワイル半金属では、そのバンド構造は非自明なBerry曲率を伴うために種々の異常な輸送現象が現れることが、これまで理論的に予言され、その一部が実験的に確認されている。中でも平衡電流が誘起されるカイラル磁気効果は、場の理論モデルでは予言されながらも、現実的な固体電子系では実現しないことがこれまで指摘されていた。この問題に対して、我々は、転位などの格子欠陥が存在する場合を詳細に調べ、線状欠陥において局在した準粒子モードが平衡電流を運ぶtorsionalカイラル磁気効果が発現することを理論的に発見し、この効果が現実的な固体電子系においても存在することを確認した。これはワイル半金属の特異な輸送特性を特徴付ける重要な効果であり、今後の実験探索に指針を与える成果である。
2) カイラル磁性体-超伝導体接合系におけるトポロジカル相とスキルミオンのダイナミクスの研究...トポロジカルな磁気テクスチャであるスキルミオンを実現するカイラル磁性体と超伝導との接合系において実現する様々なトポロジカル超伝導状態の可能性について理論的に調べた。時間反転対称性の破れた超伝導状態や、ワイル超伝導状態が実現することが明らかになった。さらに、この超伝導状態において、超伝導磁気電気効果(Edelstein効果)によって誘起されるスキルミオンのダイナミクスを調べ、スキルミオンの配置を無散逸に操作できることが示された。今後、超伝導スピントロニクスへの応用等につながる成果であると考えられる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Torsional chiral magnetic effect in a Wel semimetal with a topological defect2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sumiyoshi and S. Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 116 ページ: 166601-1--6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.116.166601

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Majorana Fermions and Topology in Superconductors (Invited Review Papers)2016

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Sato and Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 ページ: -

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 磁気スキルミオンとモノポールの織りなす創発的電磁気現象2015

    • 著者名/発表者名
      高嶋梨菜、藤本聡
    • 雑誌名

      日本物理学会 誌

      巻: 70 ページ: 830-834

    • 査読あり
  • [学会発表] Giant Nernst effects due to Berry phase fluctuation in chiral superconductor URu2Si22015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      Materials and Mechanisms of Superconductivity 2015
    • 発表場所
      Geneva, Switzerland
    • 年月日
      2015-08-25 – 2015-08-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Colossal thermoelectric effect due to Berry phase fluctuation in chiral superconductor URu2Si22015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      International Conference on Magnetsim 2015
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-10 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Skyrmion dynamics in chiral-magnet-superconductor heterostructures2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 学会等名
      国際ワークショップSUPERSPIN2015
    • 発表場所
      Trondheim, Norway
    • 年月日
      2015-04-30 – 2015-04-30
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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