| 研究領域 | トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア |
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| 研究課題/領域番号 |
18H04225
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
柳瀬 陽一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (70332575)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | トポロジカル超伝導 / 非共形空間群 / ノーダル超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
トポロジカル絶縁体・超伝導の研究は著しい進歩を遂げ、物性科学の新分野として確立した。トポロジカル超伝導の研究においては、人工構造によるトポロジカル相が精力的に研究されてきた。それとは対照的にバルク物質の非従来型クーパー対に起因する多彩なトポロジカル超伝導を明らかにすることがこの課題の目的である。本年度は以下の成果を得た。
(1)メビウス型トポロジカル超伝導
バルク物質では結晶の対称性が保存されるため、様々なタイプのトポロジカル結晶超伝導が原理的に可能である。なかでも非共型空間群に保護されたメビウス型トポロジカル超伝導は、連続系に対応物を持たない結晶特有のトポロジカル相であり、特異なマヨラナ状態を伴う。そのため大きな注目を集めているが、その実例は知られていなかった。私達は強磁性超伝導体として知られているUCoGeがメビウス型トポロジカル超伝導体であることを示した。トポロジカル周期表には存在しないZ4指数で特徴づけられ、数理的にも新しいトポロジカル相である。また、Z4指数を数値的に計算するためのゲージ不変な公式を導出し、数値計算を実証した。
(2)超伝導体のトポロジカルに保護されたノード
群論による超伝導ギャップの分類学とK理論によるトポロジカル相の分類学を組み合わせることで、従来知られていなかったギャップノードを解明した。まず、非共型空間群対称性に守られたラインノードが反対称スピン軌道相互作用に由来することを示し、それがトポロジカルに保護されていることを示した。また、ラインノードが出現する必要十分条件を明らかにし、２３０ある空間群の全てを解析した。さらに磁性超伝導体を扱えるように理論を拡張し、それを特徴づけるトポロジカル数と表面状態を同定した。そして、超伝導ギャップのポイントノードが電子の角運動量に依存することを発見した。このポイントノードを含む対称線上ノードの完全な分類を行った。
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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
非共形空間群対称性に保護されたトポロジカル超伝導体の同定に成功した、そして超伝導ギャップノードを対称性とトポロジーの両面から特徴づけ両者の相関を明らかにした。これらはトポロジカル超伝導研究における重要な成果であるので、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究により同定したトポロジカル超伝導体の特徴的な応答を計算し、トポロジーと超伝導の協奏による物質の新機能性探索を行う。
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