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Thermodynamic evidence for nematic superconductivity in Cu$$_{x}$$Bi$$_{2}$$Se$$_{3}$$

Cu$$_{x}$$Bi$$_{2}$$Se$$_{3}$$におけるネマティック超伝導状態の熱力学的証拠

米澤 進吾*; 田尻 兼悟*; 中田 勝*; 永井 佑紀  ; Wang, Z.*; 瀬川 耕司*; 安藤 陽一*; 前野 悦輝*

Yonezawa, Shingo*; Tajiri, Kengo*; Nakata, Suguru*; Nagai, Yuki; Wang, Z.*; Segawa, Koji*; Ando, Yoichi*; Maeno, Yoshiteru*

銅酸化物高温超伝導体や鉄系高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった熱応答や電磁応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれる物質群が注目を集めている。そこで、本論文では、トポロジカル絶縁体Bi$$_{2}$$Se$$_{3}$$に銅をインターカレートすることで作成される超伝導体Cu$$_{x}$$Bi$$_{2}$$Se$$_{3}$$の新奇物性を調べるために、磁場を面内に回転させて比熱を高精度に測定し、理論結果と比較した。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体の有効理論を構築することで本質を落とさずに系の自由度を大幅に縮小させることで幅広い温度磁場領域での実験結果との比較を可能にした。その結果、この物質では二回対称性のみを持つネマティック超伝導状態が生じていることを実験によって明らかにすることができた。これらの結果は、超伝導体の基礎物性を明らかにするのみならず、良い物性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。

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分野:Physics, Multidisciplinary

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