Exotic phenomena in unconventional superconductors: The role of the spin-orbit coupling and chirality of the Cooper pair

スピントロニクスの中核をなすスピンホール効果は，スピン軌道相互作用がバンド構造に十分大きな寄与を及ぼす5d電子系金属などで幅広く観測されている。このような金属でカイラル超伝導が発生した場合にどのようなことが起こり得るか，ということを調べるのが本研究課題の主目的である。候補物質としてはSrPtAs, BaPtAs，などの蜂の巣格子系や，UPt3およびURu2Si2などの重い電子系超伝導体など広範な物質群が挙げられる。我々や共同研究者によりカイラル超伝導体のトポロジカルな構造により資料境界に発生するカイラルエッジ状態がスピン流を運ぶことが数値的に示されていたが，今年度はその解析的な表式を得ることに成功した。現在，この成果の出版に向けて論文を執筆中である。また，境界の形状によってはスピン流のみならずエッジに局在した磁化が発生する場合がある。この条件として境界の形状が持つ対称性との関連が考えられるが，いまだ明らかにされておらず今後の研究課題として残る。一方で，フェルミレベルを変化させ局所磁化が増大するための条件を探ったところ，超伝導ギャップが閉じる点，すなわちトポロジカル相転移点（チャーン数が整数値分だけジャンプする相転移点）においてカイラルエッジ状態のエネルギースペクトルの傾き（準粒子速度）が非常に小さくなる際に増大する機構が存在することを数値的に明らかにした。先ほどの解析的表式を得た成果と合わせて，論文を執筆している最中である。

スピントロニクスの中核をなすスピンホール効果は，スピン軌道相互作用がバンド構造に十分大きな寄与を及ぼす5d電子系金属などで幅広く観測されている。このような金属でカイラル超伝導が発生した場合にどのようなことが起こり得るか，ということを調べるのが本研究課題の主目的である。候補物質としてはSrPtAs, BaPtAs，などの蜂の巣格子系や，UPt3およびURu2Si2などの重い電子系超伝導体など広範な物質群が挙げられる。我々や共同研究者によりカイラル超伝導体のトポロジカルな構造により資料境界に発生するカイラルエッジ状態がスピン流を運ぶことが数値的に示されていたが，今年度はその解析的な表式を得ることに成功した。現在，この成果の出版に向けて論文を執筆中である。また，境界の形状によってはスピン流のみならずエッジに局在した磁化が発生する場合がある。この条件として境界の形状が持つ対称性との関連が考えられるが，いまだ明らかにされておらず今後の研究課題として残る。一方で，フェルミレベルを変化させ局所磁化が増大するための条件を探ったところ，超伝導ギャップが閉じる点，すなわちトポロジカル相転移点（チャーン数が整数値分だけジャンプする相転移点）においてカイラルエッジ状態のエネルギースペクトルの傾き（準粒子速度）が非常に小さくなる際に増大する機構が存在することを数値的に明らかにした。先ほどの解析的表式を得た成果と合わせて，論文を執筆している最中である。