トポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナ準粒子の電磁応答理論

拓扑超导体表面马约拉纳准粒子的电磁响应理论

基本信息

批准号：
20K03835
负责人：
山影相
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

理論的な提案以降、物質中におけるマヨラナ粒子の探索は精力的に行われているが、未だ確定的な結果は得られていない。本研究は物質中におけるマヨラナ粒子を「視る」ための方法を基礎に立ち戻って系統的に考えるものである。これまでの成果により、超伝導体表面に創発するマヨラナ粒子がもつ量子力学的な演算子と電磁多極子の対応関係が明らかになった。この結果を用いると、ある対称性の結晶表面におけるマヨラナ粒子が特定の対称性の外場（電磁場など）のみに応答することが分かる。この極端な異方性は通常の電子系とは定性的に異なっており、マヨラナ粒子に固有のものと言える。今年度は、この結果を応用して、外部から印加された表面弾性波によって誘起される、マヨラナ粒子のスピン流の振る舞いを解析した。上述の基本的な結果と合わせて、以下に挙げるマヨラナ粒子固有の振る舞いが明らかになった。ⅰ．結晶の対称性（空間群）および超伝導の対称性（既約表現）に対して、特定のモードの表面弾性波のみがマヨラナ粒子と相互作用する。ⅱ．超伝導とマヨラナ粒子に固有の対称性である粒子・正孔対称性が存在するために、マヨラナ粒子の緩和時間に依存しないスピン流が生成される。ⅲ．マヨラナ粒子の質量（ギャップ）に対応する構造が振動数依存性に見られる。また、マヨラナ粒子以外にも新奇な粒子が物質中には発現することが先行研究により分かってきている。その一つであるスピン１フェルミ粒子の輸送現象についての研究も行った。特に、その電子状態の特異性（平坦バンド）に由来した非自明な不純物効果があり、それが電気伝導率の特徴的なエネルギー依存性に反映されていることを明らかにした。

由于理论上的建议，在物质中寻找主要颗粒的颗粒已经大力进行，但尚未获得确切的结果。这项研究将返回基础知识，并系统地考虑“查看”材料中的主要颗粒的方法。先前的结果揭示了出现在超导体表面上的Moorana颗粒的量子机械算子和电磁多极之间的对应关系。使用此结果，可以看出，对称晶体表面上的主要颗粒仅对特定的对称外部场（例如电磁场）响应。这种极端各向异性在质量上与普通电子系统的各向异性不同，可以说是Majorana颗粒所独有的。今年，我们应用了这些结果来分析由外部施加的表面声波诱导的主要颗粒颗粒的自旋电流的行为。加上上面提到的基本结果，下面列出的主要粒子的内在行为已被揭示。我。对于晶体对称性（空间群）和超导对称性（不可减至表达），只有特定模式的表面声波与majora颗粒相互作用。 ii。由于存在颗粒 - 孔对称性，这是超导性和majora颗粒的固有对称性，因此产生了独立于Majorana颗粒松弛时间的旋转电流。 iii。在频率依赖性中可以看到与Majorana颗粒的质量（间隙）相对应的结构。除了主要的颗粒外，先前的研究还表明，新型颗粒出现在材料中。我们还对自旋-1费米亚颗粒的转运现象进行了研究，其中之一就是这种情况。特别是，揭示了从电子状态（平坦带）的特异性得出的非平凡杂质效应，并且这反映在电导率的特征能依赖性中。

项目成果

期刊论文数量（34）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Majorana spin current generated by dynamical strains on a surface of topological superconductors

拓扑超导体表面动态应变产生的马约拉纳自旋电流

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuki Yamazaki;Takumi Funato;and Ai Yamakage
通讯作者：
and Ai Yamakage

Dynamics of Weyl points in the momentum space

动量空间中外尔点的动力学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tanaka Masaaki;Shimazaki Musashi;Ohmasa Tatsuro;Suzuki Takafumi;Honda Shunsuke;Honda Syuta;Awano Hiroyuki;Mibu Ko;Koki Satow and Ai Yamakage
通讯作者：
Koki Satow and Ai Yamakage

トポロジカル結晶超伝導体におけるマヨラナ電気四極子応答

拓扑晶体超导体中的马约拉纳电四极响应