物質相の量子幾何効果が織り成す新奇物理現象の解明

阐明由材料相的量子几何效应产生的新颖物理现象

基本信息

批准号：
22KJ1984
负责人：
北村泰晟
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1984/
关键词：
量子幾何効果超伝導 FFLO超伝導アナポール超伝導

项目摘要

本研究は量子幾何効果の現実の物質への影響を解明することを目的としている．初年度である本年度では特に，量子幾何効果による新規な物理現象の解明を目指し，量子幾何効果が新規な超伝導相を誘起することを明らかにした.超伝導体においては，超伝導現象において本質的な役割を担う超流動密度に量子幾何効果が現れることが先行研究で知られており，フラットバンド系や単層FeSeにおいて量子幾何効果が主要な寄与を持つことが明らかにされてきた．しかしながら，超流動密度は様々な超伝導現象に現れる一方で，量子幾何効果によりそれらの超伝導現象がどのような影響を受けるかは明らかにされてこなかった．本年度では，超流動密度が自由エネルギーにおける，クーパー対の重心運動量の係数であることに注目し，有限重心運動量を持つ超伝導体に対する量子幾何効果を明らかにした．主な結果としては以下に述べる二つである．(1)超流動密度はクーパー対の重心運動量に関する2次の係数であるため，超流動密度が負である時，有限重心運動量を持つ超伝導相(FFLO相)が最安定となる．先行研究では，量子幾何効果は正の寄与を持つと考えられてきたが，本研究において，非従来が超伝導体においては量子幾何効果が負の寄与を持つことを明らかにし，これによりFFLO相が安定となることを示し，量子幾何誘起FFLO相の存在を予言した．(2)超流動密度は2次の係数であるのに対して，運動量1次の係数であるリフシッツ不変量にも量子幾何効果が現れることを示した．リフシッツ不変量が有限の時は，有限重心運動量を持つ超伝導状態(ヘリカル超伝導相またはアナポール超伝導相)が安定となる．トポロジカル超伝導体の候補物質であるUTe2において，量子幾何効果によりアナポール超伝導が安定なることを示し，量子幾何誘起アナポール超伝導の存在を予言した．

这项研究的目的是阐明量子几何效应对真实材料的影响。今年，即第一年，我们旨在阐明量子几何效应引起的新物理现象，并揭示了量子几何效应引发新的超导相。从之前的研究中得知，量子几何效应出现在超流体密度中，这起到了作用。研究表明，量子几何效应在平带系统和单层 FeSe 中发挥着重要作用。然而，虽然超流体密度出现在各种超导现象中，但目前尚不清楚这些超导现象如何受到量子几何效应的影响。今年，我们重点关注超流体密度是自由能库珀对质心动量的系数，并阐明了有限质心动量超导体的量子几何效应。两个主要结果描述如下。 (1) 由于超流体密度是关于库珀对质心动量的二阶系数，因此当超流体密度为负时，质心动量有限的超导相（FFLO相）最稳定。在之前的研究中，量子几何效应被认为具有积极的贡献，但在这项研究中，我们澄清了量子几何效应在非常规超导体中具有消极的贡献，这导致了FFLO相是稳定的，并且。预测了量子几何诱导的 FFLO 相的存在。 (2) 结果表明，虽然超流体密度是二阶系数，但Lifshitz不变量中也出现了量子几何效应，该不变量是一阶动量系数。当Lifshitz不变量有限时，质心动量有限的超导态（螺旋超导相或折点超导相）变得稳定。在拓扑超导体候选材料UTe2中，我们证明了量子几何效应可以稳定变极超导，并预测了量子几何诱导的变极超导的存在。