| 研究課題/領域番号 |
26287069
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
浅野 泰寛 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20271637)
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| 研究分担者 |
延兼 啓純 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60550663)
丹田 聡 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80217215)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
微小な異方的超伝導体が試料表面近傍に現れる奇周波数クーパー対のために低温において常磁性を示すことは、本研究の主要な結論である。実験的に作成される微小な超伝導体の表面において、ラフネス散乱を避けることが出来ないので、本年度は表面ラフネスが常磁性異常に及ぼす影響を調べた。2次元のディスク状の超伝導体において準古典アイレンベルガー方程式と電磁場の従うマクセル方程式を併せて解いたところ、常磁性異常の効果は超伝導の対称性にとても敏感であることが分かった。超伝導体がスピン3重項ｐ波対称性の場合には、表面に現れる奇周波数クーパー対がs波対称性を持つためにラフネスに強く、常磁性効果が残ることが分かった。その一方、超伝導体がスピン１重項ｄ波対称性の場合には、表面に現れる奇周波数クーパー対がｐ波対称性を持つためにラフネスに弱い。その結果、表面ラフネスは、銅酸化物高温超伝導体などのｄ波超伝導体における常磁性効果を著しく弱めることが分かった。
主要課題から派生した研究課題の成果もあわせて報告する。スピン３重項ｐ波超伝導体と金属との接合を流れる電流のゼロバイアス・コンダクタンスがある値に量子化されることを理論的に証明した。この事実は、先に述べたとおり、奇周波数ｓ波対称性のクーパー対がポテンシャルの乱れに対して強いことの別の側面を捉えている。2バンド超伝導体において、奇周波数クーパー対が空間的に一様に現れる事がわかっており、その磁気的性質を調べた。当初の予測とは異なり、2バンド超伝導体に現れる奇周波数クーパー対は常磁性を持つ事が分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題は、非常に計算時間の長い数値計算に基づいている。計算時間を短縮するために、多くのアルゴリズムを改良したことが順調な研究の進捗を可能にした。さらに、数値計算だけでなく、補助的な解析計算を多用したことにより、計算に用いる入力パラメータを著しく減少させることが出来たことも、研究の速やかな進捗を促した。本年度の研究成果によって、常磁性効果を観測するためには、銅酸化物のようなスピン1重項超伝導体よりはルテニウム酸化物のようなスピン3重項超伝導体の方が適していることが分かり、実験研究において焦点を絞るべき物質群が明確になったので、現在実験データの詳細を検討中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度に得られた知見に基づいて、カイラル超伝導体がその表面に流すカイラル電流の性質を調べる計画である。ルテニウム酸化物を初めとする幾つかの超伝導体は、カイラル対称性を持つとされ、それらの表面には自発的なカイラル電流が流れていると考えられている。カイラル電流の有無は、超伝導体の自発磁化から実験的に検出できるが、これまでのところカイラル電流は如何なる実験でも観測されていない。その理由は主に二つ挙げられている、バルクのクーパー対がマイスナー効果起こして電流を遮蔽してしまうこと、および試料表面のラフネス散乱が電流をかき消すこと、である。今年度は、カイラル超伝導体におけるカイラル電流が、マイスナー効果や表面におけるラフネス散乱でどのように変更を受けるのかを理論的に調べる予定である。超伝導の対称性として、カイラルp波、カイラルｄ波、カイラルf波を採用し、超伝導の対称性とカイラル電流のラフネス散乱に対する敏感さを明らかにする予定である。
カイラル電流を流すためには超伝導体自身が何らかの常磁性不安定性を持っていなければならない。我々は、奇周波数クーパー対がカイラル電流を流すために必須であると考えており、この予想を理論的に証明することが、次の研究目標である。さらに、表面に現れる奇周波数クーパー対の対称性を考慮すると、表面ラフネスがある場合、カイラルp波、カイラルｄ波、カイラルf波の順にカイラル電流が小さくなっていくと予想できる。この予想の真偽を確かめるのも重要な研究課題である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究計画は順調に実施できており、次年度使用額の発生も計画の範囲内である。
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| 次年度使用額の使用計画 |
実験的な研究を促進するため、関連した研究を行っている研究者に、出張を依頼する予定である。
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