Topological phenomena in unconventional superconductors

非常规超导体的拓扑现象

基本信息

批准号：
19K14612
负责人：
小林伸吾
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究プロジェクトでは、トポロジーの観点からクーパー対の対称性の検出法を提案することを目的としている。本年度は、（１）J=3/2超伝導におけるスピン帯磁率の解析、（２）昨年度に引き続きマヨラナ準粒子の磁気応答について研究を行った。以下ではそれぞれの研究成果について述べる。（１）J＝3/2スピンを持つ電子の超伝導状態を「J=3/2超伝導」と呼ぶ。ここで、J=3/2スピンはスピンと軌道自由度の合成によって構成される。J=3/2超伝導は強いスピン相互作用と多バンド自由度の効果の協奏により発現する新奇量子現象の研究舞台として注目を集めている。J=3/2超伝導のクーパー対の対称性は、偶パリティ超伝導に焦点を当てたとき、スピン１重項ペアとスピン５重項ペアが存在する。スピン５重項ペアはJ=3/2超伝導で現れる新しいペア状態であり、その物性はほとんどわかっていない。本研究では、スピン５重項ペアに着目し、スピン帯磁率の解析を行った。結果として、スピン５重項ペアでは、ペアの種類（立方対称性の下、ペア状態はA1g、Eg、T2gに分類される）に依存して特徴的なスピン帯磁率の振舞いを示すことを明らかにした。本研究は、J=3/2超伝導の基礎物性を理解する手がかりになると考えている。（２）トポロジカル超伝導中のマヨラナ準粒子は固有の磁気構造を有している。先行研究では、時間反転対称性を持つ超伝導に焦点を当て、マヨラナ準粒子の磁気構造を空間群により網羅的に分類した。本研究では、この理論を時間反転対称性が破れた超伝導へ適用し理論の拡張を行った。結果として、カイラル対称性が保たれる限り理論が拡張可能であることがわかった。また、時間反転対称性の破れに伴い、新しい磁気応答が生じることを明らかにした。強磁性超伝導：UCoGeの模型に適用し、マヨラナ磁気異方性と磁気秩序との間に密接な関係があることも示した。

该研究项目旨在提出一种从拓扑角度检测库珀对称对称性的方法。今年，我们对（1）对J = 3/2超导性的自旋敏感性的分析进行了研究，以及（2）在去年的财政年度对Moorana Quasiparticles的磁反应进行研究。下面将描述每个研究结果。（1）j = 3/2自旋的电子的超导状态称为“ j = 3/2超导性”。在这里，j = 3/2自旋由自旋和轨道自由度的合成组成。 J = 3/2超导性吸引了人们的注意，作为通过强烈自旋相互作用的交流和多型自由度的影响来表达的新量子现象的研究阶段。 J = 3/2超导对的对称性库珀对是，当专注于偶数超导时，会有旋转单线对和自旋五重奏对。旋转五重奏对是一个新的对状态，以J = 3/2超导性出现，其物理特性几乎是不知所动的。在这项研究中，通过专注于自旋五重奏对分析了自旋敏感性。结果，我们已经表明，自旋五重奏对表现出独特的自旋敏感性行为，具体取决于配对的类型（在立方对称性下，两对状态分类为A1G，EG和T2G）。我们认为，这项研究将为理解J = 3/2超导性的基本特性提供线索。（2）拓扑超导性中的主要准粒子具有内在的磁性结构。先前的研究集中在超导性的对称性上，并通过空间组全面地对主要的准粒子磁结构进行分类。在这项研究中，该理论应用于超导性，在时间反转对称性并扩展理论的情况下。结果，只要维持手性对称性，该理论就可以扩展。还揭示了随着时间反转对称性的破坏而发生的新磁反应。铁磁超导率：应用于UCOGE模型，还表明Majorana磁各向异性和磁性之间存在密切的关系。