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2011 Fiscal Year Annual Research Report

量子渦とFFLO状態を通した異方的超伝導・超流動の解明

Research Project

Project/Area Number 10J03720
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

鈴木 健太  岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 特別研究員(DC2)

KeywordsFFLO状態 / 準古典Eilenberger理論 / CeCoIn5 / 磁束渦糸 / NMRスペクトル / 渦糸構造因子 / スピン密度波
Research Abstract

重い電子系d波超伝導体であるCeCoIn_5を念頭に置き、その特異な磁場中物性の解明を目指し理論研究を行った。この物質は、パウリ常磁性効果が大きく低温高磁場相にFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov(FFLO)状態が実現しているのではないかと考えられ、その物性の解明が求められている。
FFLO状態は超伝導状態の発現に重要なクーパー対形成機構と密接に関係しており、FFLO状態の物性を理解することは、非常に重要である。
CeCoIn_5の結晶面内へ磁場を印加した際に現れる新奇相が、通常のFFLO状態とは異なり、磁気秩序と共存した状態であることが、近年行われた実験により明らかになった。この実験を受け、新奇相がこの系に特徴的な1.強い常磁性効果と2.超伝導ギャップに存在するノード構造、および3.磁束渦糸の三つの要因により、もたらされるスピン密度波(SDW)であると考え研究を行った。これを示すため、準古典理論を用い渦糸状態でのフェルミ面上の状態密度を数値解析により明らかにした。これにより、上述の三つの特徴を考慮した場合かつ、面内磁場化においてのみ、超伝導ギャップのノード近傍においてスペクトルが増大し、SDWが安定する可能性があることを明らかにした。
また、CeCoIn_5の結晶のc方向へ磁場を印可した際に現れる新奇相は純粋なFFLO状態だと考えられている。これに対し我々は、FFLO状態の実現に伴う物理量の空間構造の変化を数値解析により明らかにし、これを直接同定する実験手段を提案した。具体的には、NMRスペクトルにFFLO状態実現に伴う新たなスペクトル構造が、正常状態のスペクトル位置近傍に出現することを明らかにした。さらに、中性子散乱実験で観測可能な磁束渦糸構造因子の磁場変化を明らかにし、磁場の方向の変調成分である(102)成分が観測可能であることを示し、これらを実験により観測し、FFLO状態の空間構造を直接同定することを提案した。

  • Research Products

    (5 results)

All 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Theory of an inherent spin-density-wave instability due to vortices in superconductors with strong Pauli effects2011

    • Author(s)
      K.M.Suzuki, M.Ichioka, K.Machida
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 84 Pages: 140503,1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.83.140503

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Field Evolution of the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in a Superconductor with Strong Pauli Effects2011

    • Author(s)
      K.M.Suzuki, Y.Tsutsumi, N.Nakai, M.Ichioka, K.Machida
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 80 Pages: 123706,1-4

    • DOI

      10.1143/JPSJ.80.123706

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Field evolution of the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state2011

    • Author(s)
      鈴木健太, 堤康雅, 市岡優典, 町田一成
    • Organizer
      学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ~多自由度強相関系の新しい量子相~
    • Place of Presentation
      新潟大学
    • Year and Date
      2011-11-11
  • [Presentation] 準古典理論によるFFLO状態の磁場変化2011

    • Author(s)
      鈴木健太, 堤康雅, 市岡優典, 町田一成
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-24
  • [Presentation] Field evolution of the FFLO state studied by the microscopic Eilenberger method2011

    • Author(s)
      K.M.Suzuki, Y.Tsutsumi, M.Ichioka, K.Machida
    • Organizer
      26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
    • Place of Presentation
      北京
    • Year and Date
      2011-08-13

URL: 

Published: 2013-06-26  

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