相互作用するフェルミ粒子系におけるトポロジカル不変量を用いた分類とその応用

相互作用费米子系统中拓扑不变量的分类及其应用

基本信息

批准号：
13J06466
负责人：
小林伸吾
金额：
$ 2.53万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06466/
关键词：
トポロジカル超伝導マヨラナ準粒子線ノード半金属トポロジカル相転移トポロジカル量子現象異方的超伝導体ディラック半金属トポロジカル超伝導体奇パリティ超伝導ノード構造トポロジカル安定性スピン軌道相互作用ゼロエネルギー状態

项目摘要

トポロジーの概念が物性物理学に及ぼす波及効果を探求し、トポロジーによって誘発される異常物理現象を明らかにすることが本研究課題の目的である。３年目においては以下の研究課題に取り組み、それぞれにおいて重要な結果を得た。(1)３次元カイラル超伝導体における“脆い”マヨラナ準粒子状態異方的超伝導体におけるノード構造は波数空間における渦やモノポールと見なすことができ、トポロジカル数を用いた安定性解析を行うことができる。このトポロジカル数はバルク・境界対応により表面ゼロエネルギー平坦バンド（マヨラナ平坦バンド）の存在を予言する。私は３次元カイラル超伝導体におけるマヨラナ平坦バンドの安定性をトポロジーとコンダクタンスの観点から解析した。その結果、私は結晶軸と物質表面の相対角がトポロジカル数に強い要請を与えることを明らかにした。これは３次元カイラル超伝導体ではある特定の表面でのみマヨラナ平坦バンドが存在できることを意味する。従って、銅酸化物超伝導体とは異なりゼロバイアスコンダクタンスピークを観測するには精密な角度の調整が必要となる。(2) ディラック線ノード半金属におけるトポロジカル相転移近年、線ノード半金属と呼ばれる新奇トポロジカル半金属が注目を集めている。線ノード半金属はスピン軌道相互作用(SOC)が弱いとき安定であるが、SOCが強いとディラック半金属相やトポロジカル絶縁相、ワイル線ノード半金属相など異なるトポロジカル相へ転移することが知られているが未だ系統的な分類は行われていない。私はトポロジカル数と群論の観点からディラック線ノード半金属(DLN)からワイル線ノード半金属(WLN)への相転移の分類を行った。その結果、群論から２通りの転移のパターンのみが許されることがわかった。私はこの結果を発展させれば結晶構造のみからトポロジカル相転移の有無を予言できると考えている。

本研究项目的目的是探讨拓扑概念对凝聚态物理的连锁反应，并阐明拓扑引发的异常物理现象。第三年，我们开展了以下研究课题，并取得了重要成果。 (1)三维手性超导体中的“脆性”马约拉纳准粒子态各向异性超导体中的节点结构可以视为波数空间中的涡旋或单极子，可以使用拓扑数进行稳定性分析。该拓扑数预测由于体边界对应而存在表面零能量平带（马约拉纳平带）。我从拓扑和电导的角度分析了三维手性超导体中马约拉纳平带的稳定性。结果，我澄清了晶轴和材料表面之间的相对角度对拓扑数有很大的影响。这意味着在三维手性超导体中，马约拉纳平带只能存在于某些表面上。因此，与铜酸盐超导体不同，需要精确的角度调整来观察零偏置电导峰值。 (2)狄拉克线结半金属中的拓扑相变近年来，一种称为线结半金属的新型拓扑半金属引起了人们的关注。众所周知，当自旋轨道相互作用（SOC）较弱时，线节点半金属是稳定的，但当SOC较强时，它们会转变为不同的拓扑相，例如狄拉克半金属相、拓扑绝缘相和Weyl线节点半金属但目前还没有进行系统的分类。我从拓扑数和群论的角度对从狄拉克线节点半金属（DLN）到韦尔线节点半金属（WLN）的相变进行了分类。结果发现，群论只允许两种转移模式。我相信，通过开发这一结果，将有可能仅根据晶体结构来预测拓扑相变的存在或不存在。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

超伝導ディラック半金属とCnトポロジカル数の関係

超导狄拉克半金属与Cn拓扑数的关系

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
小林伸吾;佐藤昌利
通讯作者：
佐藤昌利

奇パリティ超伝導体におけるノードの安定性

奇宇称超导体节点的稳定性

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
小林伸吾;佐藤昌利
通讯作者：
佐藤昌利

ディラック線ノード半金属におけるトポロジカル相転移

狄拉克线节点半金属的拓扑相变

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
小林伸吾;山影相
通讯作者：
山影相

Topologically stable gapless phases in nonsymmorphic superconductors

DOI：
10.1103/physrevb.94.134512
发表时间：
2015-03
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
S. Kobayashi;Y. Yanase;M. Sato
通讯作者：
S. Kobayashi;Y. Yanase;M. Sato

Topological classification of vortices and monopoles in condensed matter systems

凝聚态系统中涡旋和磁单极子的拓扑分类

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shingo Kobayashi;Ken Shiozaki;Yukio Tanaka;and Masatoshi Sato;Shingo Kobayashi and Masatoshi Sato;Shingo Kobayashi
通讯作者：
Shingo Kobayashi