電子相関が生み出す新奇なトポロジカル絶縁体・超伝導相の理論的研究

新型拓扑绝缘体和电子相关超导相的理论研究

• 批准号: 13J00815
• 负责人: 塩崎 謙
• 金额: $ 1.28万
• 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: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00815/
• 关键词: トポロジカル絶縁体; トポロジカル超伝導体; アクシオン; トポロジカル結晶絶縁体・超伝導体; ゼロモード; ディラック・フェルミオン

本年度は，前年度に引き続きトポロジカル結晶絶縁体･超伝導体の分類問題について取り組んだ．トポロジカル結晶絶縁体･超伝導体とは固体結晶が有する空間群の対称性によって守られた自由フェルミオンのトポロジカル相である．時間反転対称性，粒子・反粒子対称性といった基本的な対称性と空間群対称性が絡み合うことにより，莫大な数の独立な対称性クラスが存在する点に問題の難しさがある．固体物質のトポロジカル分類表の確立に向けて網羅的かつ系統的な分類問題の解決法を見出すことは早急に解決すべき課題である．本研究ではまず，空間群の対称性のみによって守られたトポロジカル結晶絶縁体に注目した．バルクのトポロジカル非自明性に起因したギャップレス表面状態の保護に寄与できる空間群対称性は，表面の存在と両立する2次元的な空間群対称性に限り，17種類の異なる2次元空間群が存在する．数学のK理論を用いることにより17種類の2次元空間群に対するトポロジカル結晶絶縁体の分類の計算を行った．その結果，いくつかの非共形な空間群対称性(点群操作に半端な並進を伴う空間群)によって守られたトポロジカル結晶絶縁体はZ_2の分類を示すことが新たに分かった．また対応する表面状態は，２つの自由度がある種のメビウスの帯のような構造を取っており，メビウスの帯がねじれる点において縮退が守られているといった新しいタイプの機構により表面状態が守られていることが分かった．

今年，我们继续去年的工作，研究了拓扑晶体绝缘体和超导体的分类问题。拓扑晶体绝缘体和超导体是受固体晶体空间群对称性保护的自由费米子的拓扑相。问题的难度在于，由于时间反转对称性、粒子/反粒子对称性等基本对称性与空间群对称性的交织，存在大量独立的对称类。寻找全面、系统的解决分类问题、建立固体材料拓扑分类表的迫切问题。在这项研究中，我们首先关注仅受空间群对称性保护的拓扑晶体绝缘体。由于体积的拓扑非平凡性，唯一能够有助于保护无带隙表面态的空间群对称性是与表面的存在相容的二维空间群对称性，并且有 17 种不同的二维空间群对称性。空间组做。利用数学K理论，我们计算了17种二维空间群的拓扑晶体绝缘体的分类。结果，我们新发现受一些非共形空间群对称性（涉及点群运算中部分平移的空间群）保护的拓扑晶体绝缘体表现出Z_2分类。此外，相应的表面态具有类似于具有两个自由度的莫比乌斯带的结构，并且表面态受到一种新型机制的保护，在该机制中，我发现莫比乌斯带扭曲的点处的简并性受到保护。确实如此。

项目成果

トポロジカル結晶絶縁体・超伝導体における、対称性によって守られた表面・欠陥ギャップレス状態の分類

拓扑晶体绝缘体和超导体中受对称性保护的表面和缺陷无间隙状态的分类

• 发表时间: 2014
• 作者: 塩崎謙;佐藤昌利
• 通讯作者: 佐藤昌利

Dynamical axion field in topological superconductors and superfluids

拓扑超导体和超流体中的动力轴子场

• 发表时间: 2013
• 作者: Qi Xiao;Tsuneaki Sakurai;Takahiro Fukino;Kouki Akaike;Yoshihito Honsho;Akinori Saeki;Shu Seki;Kenichi Kato;Masaki Takata;Takuzo Aida;Ken Shiozaki and Satoshi Fujimoto
• 通讯作者: Ken Shiozaki and Satoshi Fujimoto

Topological Blount's theorem of odd-parity superconductors

• DOI: 10.1103/physrevb.90.024516
• 发表时间: 2014-07-23
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kobayashi, Shingo;Shiozaki, Ken;Sato, Masatoshi
• 通讯作者: Sato, Masatoshi

ノンシンモルフィックな空間群対称性によって守られたトポロジカル結晶絶縁体・超伝導体の分類について

非对称空间群对称保护的拓扑晶体绝缘体和超导体的分类

• 发表时间: 2015
• 作者: 塩崎謙;佐藤昌利
• 通讯作者: 佐藤昌利

Symmetry-protected vortex bound state in superfluid 3He-B phase

超流 3He-B 相中对称保护的涡旋束缚态

• DOI: 10.1103/physrevb.91.144504
• 发表时间: 2015
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yasumasa Tsutsumi;Takuto Kawakami;Ken Shiozaki;Masatoshi Sato;and Kazushige Machida
• 通讯作者: and Kazushige Machida