トポロジカル超伝導体における多成分渦糸状態と磁場下の物性解明

拓扑超导体中的多分量涡旋态及其磁场下物理性质的阐明

• 批准号: 16J05824
• 负责人: 田中 健太
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05824/
• 关键词: トポロジカル超伝導体; スピン三重項超伝導体; 渦糸状態; 核磁気緩和率; スピン偏極局所状態密度; マヨラナ準粒子; 多成分渦糸状態; 準古典理論

当該年度では、スピン三重項超伝導体の候補物質ルテニウム酸化物またはその他候補物質の磁場下における物理量の振る舞いを明らかにするための理論研究を行った。特に、スピン三重項カイラルp波またはヘリカルp波超伝導対称性といったトポロジカルに特別な超伝導状態を想定し、その超伝導対称性を反映した磁場下の超伝導状態として多成分渦糸状態に注目した。そして、多成分渦糸状態おける物理量がどのような振る舞いとなるかを数値計算によって探索した。また、これらトポロジカル超伝導体の磁場下の性質を明らかにすることは、トポロジカル超伝導体の工学的な応用へと繋がるだけなく、素粒子物理学でも盛んに研究が行われているマヨラナ準粒子の性質を明らかにする上でも重要な課題となっている。以下では、具体的な研究成果について記述する。本研究では渦糸格子状態を想定した準古典アイレンバーガー方程式を解くことによって物理量の空間・磁場依存性の振る舞いを定量的に算出した。特に、研究成果が得られたものとしては局所的な核磁気緩和率と局所状態密度の２つに関するもので、両物理量が特殊な空間または磁場依存性を示すことを明らかにした。また、局所的な核磁気緩和率に関しては、カイラルp波またはヘリカルp波超伝導体の多成分渦糸状態における局所的な核磁気緩和率の空間・磁場依存性がパルス磁場の向きに依存して大きく値を変化させることも示した。局所状態密度に関しては、ヘリカルp波超伝導体の多成分渦糸状態において、渦糸内部の局所状態密度がスピン偏極することを明らかにした。このスピン偏極した局所状態密度の振る舞いは、スピン偏極STM/STS測定によって測定できる可能がある。加えて、本研究で明らかにした特殊な物理量の振る舞いは、マヨラナ準粒子状態と関係しており、これら特徴的な振る舞いを観測することはマヨラナ準粒子の実験的な理解を推し進めるものである。

When the annual で は, ス ピ ン triple superpower 伝 conductor の alternate material ル テ ニ ウ ム acidification content ま た は そ の he alternate material の magnetic field に お け る quantities の vibration る dance い を Ming ら か に す る た め の theory research line を っ た. に, ス ピ ン triple item カ イ ラ ル p wave ま た は ヘ リ カ ル p wave super 伝 guide says sexual seaborne と い っ た ト ポ ロ ジ カ ル に special な super 伝 state を し scenarios, そ の super 伝 guide says を reflect the seaborne し た の super 伝 guide states under magnetic field と し て composition vortex si more に attention し た. そ し て, composition of vortex si お け る quantities が ど の よ う な vibration る dance い と な る か を the numerical computing に よ っ て explore し た. ま た, こ れ ら ト ポ ロ ジ カ ル super conductor 伝 の の properties under magnetic field を Ming ら か に す る こ と は, ト ポ ロ ジ カ ル super 伝 conductor の engineering な 応 with へ と 繋 が る だ け な く, plain particle physics で も sheng ん に が line わ れ て い る マ ヨ ラ ナ quasiparticle の nature を Ming ら か に す る on で も important topic な と な っ て い る. The following で で, specific な research results に て て describe する. This study で は vortex si state grid を scenarios し た quasi classical ア イ レ ン バ ー ガ を ー equations solution く こ と に よ っ て quantities の space vibration, magnetic field dependence の る dance い を quantitative に calculate し た. が に, research results have ら れ た も の と し て は bureau of な nuclear magnetic 気 alleviation rate と bureau state density の 2 つ に masato す る も の で, struck quantities が special な space ま た は magnetic field dependence を shown す こ と を Ming ら か に し た. ま た, bureau な nuclear magnetic 気 alleviation rate に masato し て は, カ イ ラ ル p wave ま た は ヘ リ カ ル p wave super conductor 伝 の composition vortex si more に お け る bureau of な nuclear magnetic 気 alleviation rate の space, the magnetic field dependence が パ ル の ス magnetic field to き に dependent し て big き く numerical を variations change さ せ る こ と も shown し た. Bureau state density に masato し て は, ヘ リ カ ル p wave super conductor 伝 の composition vortex si more に お い て, vortex si internal の bureau state density が ス ピ ン partial pole す る こ と を Ming ら か に し た. こ の ス ピ ン partial pole し た bureau vibration state density の る dance い は, ス ピ ン partial pole determination of STM/STS に よ っ て determination で き る may が あ る. Add え て, this study で Ming ら か に し た special な quantities の vibration る dance い は, マ ヨ ラ ナ quasiparticle state と masato is し て お り, こ れ ら な vibration of 徴 る dance い を 観 measuring す る こ と は マ ヨ ラ ナ quasiparticle の be 験 な understand を push し into め る も の で あ る.

项目成果

超伝導渦糸状態における局所核磁気緩和率のdベクトル依存性

超导涡旋态局部核磁弛豫率的 d 向量依赖性

• 发表时间: 2016
• 作者: 田中健太;大成誠一郎;市岡優典
• 通讯作者: 市岡優典

ヘリカルp波超伝導体における局所状態密度の理論解析

螺旋p波超导体局域态密度的理论分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 田中健太;市岡優典;大成誠一郎
• 通讯作者: 大成誠一郎

ヘリカル p 波超伝導体のスピン偏極局所状態密度に対する不純物効果

杂质对螺旋p波超导体自旋极化局部态密度的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: Mogaki Rina;Okuro Kou;Aida Takuzo;田中健太;田中健太
• 通讯作者: 田中健太

Theoretical analysis for spin-polarized local density of states in the vortex state of helical p-wave superconductors

• DOI: 10.1088/1742-6596/969/1/012043
• 发表时间: 2018-04
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Kenta Tanaka;M. Ichioka;S. Onari

ヘリカルp波超伝導体の渦糸状態におけるスピン偏極局所状態密度の理論解析

螺旋p波超导体涡旋态自旋极化局域态密度的理论分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 田中健太;大成誠一郎;市岡優典
• 通讯作者: 市岡優典