量子渦とFFLO状態を通した異方的超伝導・超流動の解明

通过量子涡旋和 FFLO 态阐明各向异性超导性和超流性

• 批准号: 10J03720
• 负责人: 鈴木 健太
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J03720/
• 关键词: FFLO状態; 準古典Eilenberger理論; CeCoIn5; 磁束渦糸; NMRスペクトル; 渦糸構造因子; スピン密度波; 量子渦; パウリ常磁性効果; 超伝導

重い電子系d波超伝導体であるCeCoIn_5を念頭に置き、その特異な磁場中物性の解明を目指し理論研究を行った。この物質は、パウリ常磁性効果が大きく低温高磁場相にFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov(FFLO)状態が実現しているのではないかと考えられ、その物性の解明が求められている。FFLO状態は超伝導状態の発現に重要なクーパー対形成機構と密接に関係しており、FFLO状態の物性を理解することは、非常に重要である。CeCoIn_5の結晶面内へ磁場を印加した際に現れる新奇相が、通常のFFLO状態とは異なり、磁気秩序と共存した状態であることが、近年行われた実験により明らかになった。この実験を受け、新奇相がこの系に特徴的な1.強い常磁性効果と2.超伝導ギャップに存在するノード構造、および3.磁束渦糸の三つの要因により、もたらされるスピン密度波(SDW)であると考え研究を行った。これを示すため、準古典理論を用い渦糸状態でのフェルミ面上の状態密度を数値解析により明らかにした。これにより、上述の三つの特徴を考慮した場合かつ、面内磁場化においてのみ、超伝導ギャップのノード近傍においてスペクトルが増大し、SDWが安定する可能性があることを明らかにした。また、CeCoIn_5の結晶のc方向へ磁場を印可した際に現れる新奇相は純粋なFFLO状態だと考えられている。これに対し我々は、FFLO状態の実現に伴う物理量の空間構造の変化を数値解析により明らかにし、これを直接同定する実験手段を提案した。具体的には、NMRスペクトルにFFLO状態実現に伴う新たなスペクトル構造が、正常状態のスペクトル位置近傍に出現することを明らかにした。さらに、中性子散乱実験で観測可能な磁束渦糸構造因子の磁場変化を明らかにし、磁場の方向の変調成分である(102)成分が観測可能であることを示し、これらを実験により観測し、FFLO状態の空間構造を直接同定することを提案した。

我们针对重电子基d波超导体CeCoIn_5进行了理论研究，旨在阐明其在磁场中独特的物理性质。人们认为该材料具有很强的泡利顺磁效应，在低温高场相下实现了Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO)态，需要阐明其物理性质。 FFLO态与库珀配对机制密切相关，这对于超导态的发展具有重要意义，了解FFLO态的物理性质极其重要。最近的实验表明，当在CeCoIn_5晶面内施加磁场时出现的新相不同于正常的FFLO状态，并且是与磁序共存的状态。基于这个实验，我们发现新相是自旋密度波（SDW）。为了证明这一点，我们通过准经典理论的数值分析阐明了涡旋态费米面上的态密度。结果表明，只有当考虑到上述三个特性并且只有当施加面内磁场时，超导间隙节点附近的频谱才会增加，并且SDW可能会变得稳定。此外，当在 CeCoIn_5 晶体的 c 方向施加磁场时出现的新相被认为是纯 FFLO 态。为此，我们通过数值分析阐明了与FFLO状态实现相关的物理量空间结构的变化，并提出了一种直接识别这种变化的实验方法。具体来说，我们揭示了伴随 FFLO 状态实现的新光谱结构出现在 NMR 光谱中靠近正常状态的光谱位置。此外，我们阐明了在中子散射实验中可以观察到的磁通涡旋结构因子的磁场变化，并表明可以观察到作为磁场方向的调制分量的(102)分量。我们建议直接识别状态的空间结构。

项目成果

Field evolution of the FFLO state studied by the microscopic Eilenberger method

微观 Eilenberger 方法研究 FFLO 状态的场演化

• 发表时间: 2011
• 作者: K.M.Suzuki;Y.Tsutsumi;M.Ichioka;K.Machida
• 通讯作者: K.Machida

CeCoIn5の高磁場新奇相の理論

CeCoIn5高场新相理论

• 发表时间: 2010
• 作者: K.M.Suzuki;Y.Tsutsumi;M.Ichioka;K.Machida;鈴木健太;鈴木健太
• 通讯作者: 鈴木健太

準古典理論によるFFLO状態の安定性

根据半经典理论的 FFLO 状态稳定性

• 发表时间: 2010
• 作者: K.M.Suzuki;Y.Tsutsumi;M.Ichioka;K.Machida;鈴木健太;鈴木健太;鈴木健太
• 通讯作者: 鈴木健太

Field evolution of the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state

Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov 态的场演化

• 发表时间: 2011
• 作者: 鈴木健太;堤康雅;市岡優典;町田一成
• 通讯作者: 町田一成

準古典理論によるFFLO状態の安定性と物理量の磁場変化

根据半经典理论研究FFLO状态的稳定性和物理量磁场的变化

• 发表时间: 2011
• 作者: K.M.Suzuki;Y.Tsutsumi;M.Ichioka;K.Machida;鈴木健太
• 通讯作者: 鈴木健太