Spin current generation by vorticity in quantum fluid

量子流体中的涡旋产生自旋电流

基本信息

批准号：
21K03456
负责人：
堤康雅
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

项目摘要

最近になって超伝導相が発見されたUTe2はスピン三重項超伝導体であることが強く示唆されており、実験・理論の両面から活発な研究が行われている。スピン三重項超伝導体はクーパー対がスピン自由度を持っているので、磁場下で磁束渦糸として超伝導体に侵入した磁場とスピンの相互作用を通して、クーパー対のスピンの向きが空間変調したスピンテクスチャーを構成することが可能となる。このようなスピンテクスチャーが構成されると磁束渦糸まわりにスピン流が発生する。今年度の研究では、超伝導状態を表すグリーン関数のフェルミエネルギー近傍の情報を抽出した準古典グリーン関数を用いて、磁場下で実現するスピン三重項超伝導体の磁束渦糸格子を調べた。超伝導状態の秩序変数によるポテンシャルの下で準古典グリーン関数の従うアイレンバーガー方程式を解き、準古典グリーン関数と秩序変数が自己無撞着になる解を求めることで、磁束渦糸格子にスピンテクスチャーを含む構造が低温・低磁場での自己無撞着な解として得られることを示した。また、このスピンテクスチャーの内部磁場や磁化の空間分布は、実験で観測された核磁気共鳴（NMR）スペクトルと共通の特徴を持つことも明らかにした。さらに、超伝導基底状態からの準粒子励起の局所状態密度についても調べることで、本来は磁束渦糸に局在している準粒子励起が、スピンテクスチャーが構成されると広がりを持って空間分布することも明らかとなった。

最近发现的UTe2超导相被强烈认为是自旋三重态超导体，并且实验和理论方面的研究都在积极进行。在自旋三重态超导体中，库珀对具有自旋自由度，因此库珀对的自旋方向通过磁场与在磁场下作为磁通量涡旋进入超导体的自旋之间的相互作用进行空间调制可以配置旋转纹理。当形成这样的自旋织构时，在磁通涡流周围产生自旋流。在今年的研究中，我们研究了使用准经典格林函数在磁场下实现的自旋三重态超导体的通量涡旋晶格，该函数提取了代表超导态的格林函数的费米能量附近的信息。通过求解超导态序变量势下准经典格林函数所遵循的艾伦伯格方程，并找到准经典格林函数与序变量自洽的解，我们可以创建自旋结果表明，包含该结构的结构可以在低温和低磁场下作为自洽解获得。他们还揭示了这种自旋纹理的内部磁场和磁化强度的空间分布与实验观察到的核磁共振（NMR）谱具有共同的特征。此外，通过研究超导基态准粒子激发的局域密度，我们发现，最初位于磁通涡旋中的准粒子激发，在自旋纹理形成时具有更广泛的空间分布。