Microscopic mechanism of multiple superconducting phases and Weyl phenomena in the heavy fermion system UTe2

重费米子系统UTe2中多超导相和Weyl现象的微观机制

• 批准号: 21H01039
• 负责人: 藤本 聡
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01039/
• 关键词: トポロジカル超伝導; マヨラナ粒子; 強相関電子系; 超伝導; トポロジカル物質; 重い電子系; ワイル超伝導

当該年度は、スピン3重項重い電子系超伝導体UTe2における最近のdHvA効果実験によるフェルミ面観測の結果に基づいて、トポロジカル結晶超伝導状態の実現可能性に関する研究を行なった。dHvA効果の測定によると、この系が筒状の擬２次元的なフェルミ面を持つことが示唆されており、これは３次元超伝導体としてはトポロジカルに自明になることを意味している。しかし、このようなフェルミ面であっても、結晶対称性によって保護されたトポロジカル不変量が存在し、それに由来する表面マヨラナ状態が出現する可能性がある。本研究では、この点を明らかにするため、まず、UTe2の結晶対称性で守られたトポロジカル不変量の構築を行い、この系の有効モデルを用いて、トポロジカル不変量の計算と対応する表面状態の計算を、点群で許されるすべてのクーパー対対称性に対して、網羅的に行った。その結果、すべてのクーパー対対称性に対して、非自明なトポロジカル不変量が存在し、それらに由来する表面マヨラナ状態が出現することが明らかになった。特にこの系の結晶構造が持つ、鏡映対称性と２回回転対称性が重要な役割をしており、それによって保護されたトポロジカル超伝導状態であることが明らかになった。本成果を論文にまとめ、Physical Review B誌に公表した（2023年4月時点で掲載決定）。さらにまた、この系では磁場中において非ユニタリーなクーパー対状態に由来するワイル超伝導が実現している可能性も議論されている。我々はワイル超伝導状態を特徴づける異常熱ホール効果について、この系に対するモデル計算を用いた研究を行い、クーパー対対称性の違いによって、異常熱ホール効果に特徴的な違いが生ずることが分かった。この成果についてはJournal of the Physical Society of Japan誌に公表した。

During this year, the study on the possibility of the realization of the crystal superconductivity state was carried out based on the results of the recent dHvA experiment. The measurement of dHvA effect is based on a cylindrical quasi-two-dimensional surface. There is a possibility that there will be no change in the surface shape, no change in the surface shape protected by crystal symmetry, and no change in the surface shape. In this study, the crystal symmetry of UTe2 was studied, and the structure of crystal symmetry of UTe2 was studied. The structure of crystal symmetry of UTe2 was studied. The structure of crystal symmetry of UTe2 was studied. The structure of crystal symmetry of UTe2 was studied. The result is that the number of objects in the object is equal to the number of objects in the object. In particular, the crystal structure of this system is stable, mirror symmetric, and 2-loop symmetric. This paper is published in Physical Review B (April 2023). The possibility of superconductivity in the magnetic field is discussed. We are studying the application of this system to the study of abnormal heat conduction state, abnormal heat conduction state and abnormal heat conduction state. The Journal of the Physical Society of Japan

项目成果

Topological nematic phase transition in Kitaev magnets under applied magnetic fields

• DOI: 10.1103/physrevresearch.3.023189
• 发表时间: 2021-01
• 作者: Masahiro Takahashi;M. Yamada;Daichi Takikawa;T. Mizushima;S. Fujimoto

Manipulation of Majorana-Kramers qubit and its tolerance in time-reversal invariant topological superconductor

马约拉纳-克莱默量子位的操纵及其在时间反转不变拓扑超导体中的耐受性

• DOI: 10.1103/physrevb.106.014522
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Y. Tanaka;T. Sanno;T. Mizushima;S. Fujimoto
• 通讯作者: S. Fujimoto

UTe2における異常熱ホール効果

UTe2 中的反常热霍尔效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 大槻道夫;早川尚男;守谷幸泰
• 通讯作者: 守谷幸泰

Spin-Nernst Effect in Time-Reversal-Invariant Topological Superconductors

• DOI: 10.1103/physrevlett.128.097001
• 发表时间: 2022-03-04
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Matsushita, Taiki;Ando, Jiei;Vekhter, Ilya
• 通讯作者: Vekhter, Ilya

Intrinsic Anomalous Thermal Hall Effect in the Unconventional Superconductor UTe₂

非常规超导体UTe₂的本征反常热霍尔效应

• DOI: 10.7566/jpsj.91.094710
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Y. Moriya;T. Matsushita;M. G. Yamada;T. Mizushima;S. Fujimoto
• 通讯作者: S. Fujimoto