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論文

Phenomenological theory for $$pm$$s-wave superconducting states of iron-based superconductors

町田 昌彦; 永井 佑紀*; 太田 幸宏; 中井 宣之; 中村 博樹; 林 伸彦*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S372 - S374, 2010/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:12.17(Physics, Applied)

この発表では、鉄系超伝導体の3つの現象論による成果を報告する。一つ目は、$$pm$$s波という対称性を仮定することで、多くの異なる実験結果を自己無撞着に説明できること、二つ目は、その$$pm$$s波の対称性を確認する実験方法、三つ目は、多結晶体におけるその$$pm$$s波による臨界電流値の見積もりである。

論文

Small jump of specific heat and small gap in iron pnictide superconductors

中井 宣之; 中村 博樹; 太田 幸宏; 永井 佑紀*; 林 伸彦*; 町田 昌彦

Physica C, 470(Suppl.1), p.S368 - S369, 2010/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:6.5(Physics, Applied)

We demonstrate that a realistic multi-band model consistently explains the specific heat of typical iron-based superconductor. With density of states of each band obtained by first principle calculations, we evaluate multiple full-gap amplitudes from the angle resolved photoemission spectroscopy and successfully reproduce the specific heat. Consequently, it is found that the specific heat strongly depends density of states. In addition, the present calculations reveal that superconducting states of the iron-based pnictide are mainly characterized by two factors. One is an amplitude difference between large and small gaps, and the other is the distribution of their gap amplitudes.

論文

First-principles-based $$s$$$$^{pm}$$-wave modeling for iron-based superconductors; Specific heat and nuclear magnetic relaxation rate

中井 宣之; 中村 博樹; 太田 幸宏; 永井 佑紀; 林 伸彦*; 町田 昌彦

Physical Review B, 82(9), p.094501_1 - 094501_5, 2010/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:22.02(Materials Science, Multidisciplinary)

最近、発見された鉄砒素系超伝導体と呼ばれる物質群は、その超伝導転移温度が銅酸化物高温超伝導体に次いで高いため、超伝導の発現機構を調べる基礎研究だけでなく、応用研究も盛んに行われている。しかし、現時点で、この鉄砒素系超伝導体では、従来の理論だけで解決できない実験事実が非常に多く、異なるさまざまな結果の系統的理解に至っていない。そこで、この問題を解決するため、発表者らは、鉄砒素系超伝導体の第一原理計算に基づく$$s$$$$^{pm}$$波超伝導体模型を用い、比熱と核磁気緩和率の実験の再現を数値計算手法を使って行った。その結果、バンドごとに異なる超伝導ギャップの大きさを決め、それらの比を物質依存させることにより、比熱と核磁気緩和率の実験結果の再現に成功したほか、それらは光電子分光,磁場侵入長測定の実験結果とも矛盾しないことを明らかにした。また、本研究結果に基づくと、比熱,核磁気緩和率,磁場侵入長等の実験結果をよりよく再現するのは、非従来型である$$s$$$$^{pm}$$波のマルチギャップ超伝導であると断定できることがわかった。なお、本研究は、科学技術振興機構からの受託研究課題「超伝導新奇応用のためのマルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション基盤の構築」の下、行われた。

論文

Ambegaokar-Baratoff relations for Josephson critical current in heterojunctions with multigap superconductors

太田 幸宏; 中井 宣之; 中村 博樹; 町田 昌彦; 猪谷 大介*; 大橋 洋士*; 小山 富男*; 松本 秀樹*

Physical Review B, 81(21), p.214511_1 - 214511_6, 2010/06

 被引用回数:31 パーセンタイル:75.52(Materials Science, Multidisciplinary)

多重トンネル径路を有するSISジョセフソン接合に適用できるようAmbegaokar-Baratoff関係式を拡張した。この結果を鉄系超伝導体(5バンド超伝導体)と通常のBCS超伝導体(1バンド超伝導体)からなるヘテロジョセフソン接合に適用することで、$$I_{rm c}R_{rm n}$$が理論的な上限値に評価される。われわれは、こうした上限値が鉄系超伝導体のペア対称性を同定するうえで有用であることを明らかにした。すなわち、測定された$$I_{rm c}R_{rm n}$$がこの上限値より小さければ、鉄系超伝導体は$$pm s$$対称性と結論づけることができる。

口頭

Temperature dependence of specific heat and nuclear magnetic relaxation rate for multi-gap superconductors

中井 宣之; 中村 博樹; 永井 佑紀*; 太田 幸宏; 林 伸彦*; 町田 昌彦

no journal, , 

In iron-pnictide superconductors, the multi-gap structure has been clearly observed by the angle resolved photoemission spectroscopy. Magnesium diboride is also well-known as a typical example of the multi-gap superconductor, where the unexpected small jump of the specific heat has been observed at the transition temperature. Similarly, some iron pnictides show small jumps in the specific heat. However, there are also other iron pnictides exhibiting large specific-heat jumps, which are comparable to the BCS expectation value. Moreover, the temperature dependence of the relaxation rate by the nuclear magnetic resonance seems to be dependent on the type of iron pnictides. By combining the mean-field multi-gap analysis with the first principle calculation, we investigate temperature dependences of the specific heat and relaxation rate of the NMR. In the presentation we classify multi-gap characters of iron pnictide superconductors.

口頭

マルチギャップ超伝導体に対する電子比熱の温度依存性

中井 宣之; 中村 博樹; 宮下 通泰; 永井 佑紀*; 太田 幸宏; 林 伸彦*; 町田 昌彦

no journal, , 

最近、鉄を含み、比較的高い超伝導転移温度を示す超伝導物質が発見され、現在、研究が盛んに行われている。この超伝導物質に対する比熱測定によって、超伝導転移温度での比熱のとびがBCS理論から期待される値より小さい結果が報告された。われわれは第一原理計算の結果を考慮し、平均場理論による解析と組合せて、マルチギャップ超伝導体の電子比熱の温度依存性を研究した。それと同時に核磁気緩和率を計算し、比熱との比較研究も行った。その結果、Ba$$_{0.6}$$K$$_{0.4}$$Fe$$_2$$As$$_2$$に対する角度分解光電子分光の超伝導ギャップ,核磁気緩和率、そして比熱の温度依存性は、良い対応関係を示している。講演では、他の鉄系超伝導体に対する考察と比較研究結果も併せて発表する。

口頭

Shapiro steps in heterotic SIS multi-tunneling-channel Josephson junctions; Identification of $$pm$$s-wave in iron-pnictide superconductors

太田 幸宏; 中井 宣之; 中村 博樹; 町田 昌彦; 猪谷 大介*; 大橋 洋士*; 小山 富男*; 松本 秀樹*

no journal, , 

鉄砒素系超伝導体のペア対称性の同定のためのさまざまな試みが行われている。本講演では、ヘテロ型SISジョセフソン接合に着目し、以下の2点について報告する。まず、実験により測定可能な$$J_{rm c}R_{rm n}$$積を予言すべく、その定式化を行い、そして、通常のs波対称性の場合に対するその下限を求めた。これにより$$pm$$s波に対する上限も定まり、その結果ペア対称性を判定できる。次に、相対位相揺らぎの影響をとりいれた解析を行い、特にシャピロステップへの影響を調べた。そして、こうした相対位相揺らぎが劇的にシャピロステップを変更し、ペア対称性の種類にも鋭敏であることを示した。

口頭

Theory of Josephson effects in heterotic S-I-S junctions with iron-pnictide superconductors

太田 幸宏; 町田 昌彦; 中井 宣之; 中村 博樹; 小山 富男*; 松本 秀樹*

no journal, , 

鉄砒素系超伝導体のペア対称性や新規応用を探索するため、ジョセフソン接合に関する理論的研究は盛んに行われている。特に、最近の接合系に関する実験により、多重トンネル径路や超伝導ギャップ間の符号反転がどのようにジョセフソン効果に影響するかに関して、より詳細に検討する必要性が増している。そこで、われわれは鉄砒素系超伝導体と通常のBCS超伝導体間におけるヘテロ型SIS接合について、理論的に$$I_{rm c}R_{rm n}$$積やシャピロステップを調べた。そして、その結果に基づき、ペア対称性を決定する有力な方法について議論する。

口頭

鉄砒素系超伝導物質の超伝導状態に対する考察; 現象論的アプローチ

中井 宣之; 中村 博樹; 太田 幸宏; 永井 佑紀*; 林 伸彦*; 町田 昌彦

no journal, , 

鉄砒素系超伝導体は、光電子分光の実験から、マルチバンド,マルチギャップ構造を持つことが確認されている。一方、この超伝導体の超伝導状態を調べるため、低励起構造を調査する実験が行われている。現在、実験結果が鉄砒素系超伝導体の種類,組成,質に大きく依存しており、超伝導状態を特徴づけることが困難となっている。また、個々の実験解釈と、他の実験結果との整合性がとれておらず、一見、競合しているような結果が多く見られる。しかしながら、われわれは各フェルミ面の超伝導ギャップの大きさの比を評価することで、異なる実験手段による結果を整合させることに成功した。このことから、鉄砒素系超伝導体では超伝導ギャップの大きさが、大きく変化していることを示し、その評価が重要であることを指摘した。

口頭

Theory of ac Josephson effects in multiple tunneling junctions; A Probe of $$pm s$$-wave in iron-based superconductors

太田 幸宏; 中井 宣之; 中村 博樹; 町田 昌彦; 猪谷 大介*; 大橋 洋士*; 小山 富男*; 松本 秀樹*

no journal, , 

鉄砒素系超伝導体のペア対称性同定について多くの研究が行われている。われわれは多径路トンネル接合の理論を構築し、この課題に取り組みたい。ここではヘテロ型多径路SISトンネル接合に着目し、Ambegaokar-Baratoff関係式を導出し、$$s$$波対称性と仮定した場合の$$I_{rm c}R_{rm n}$$の下限を求める。そして、現実的な物質パラメーターを用いることで、この下限が$$pm s$$波対称性を仮定した場合については$$I_{rm c}R_{rm n}$$の上限に対応することを示す。さらにShapiroステップも議論する。得られた結果に基づき、ペア対称性の同定法を提案する。

口頭

鉄砒素超伝導体に対する超流動密度の温度依存性

中井 宣之; 中村 博樹; 太田 幸宏; 永井 佑紀*; 林 伸彦*; 町田 昌彦

no journal, , 

鉄砒素系超伝導体は、高い超伝導転移温度を持ち、その超伝導現象解明に向けた研究が行われている。この超伝導体では、同様の構造を持った数種類の物質で超伝導現象が確認されているが、それらの物質依存性が実験結果に現れる。また、同じ種類の物質においても、実験手段に依存して、異なる超伝導対称性を持つように見えることがある。今回、われわれは超流動密度の温度依存性を計算し、比熱,核磁気緩和率との比較研究を行った。物質に適した超伝導ギャップを仮定することによって、それらは定性的に再現できる。その結果について発表する。

口頭

3D analysis by whole body serial sections of the systemic responses induced by local carbon-ion irradiation in medaka (${it Oryzias latipes}$)

浅香 智美*; 橋本 知佳*; 伊藤 加津沙*; 保田 隆子*; 永田 健斗*; 西槇 俊之*; 勝村 啓史*; 太田 博樹*; 鈴木 芳代; 舟山 知夫; et al.

no journal, , 

個体への局部照射は、照射領域のみならず、照射領域外にもその影響を及ぼすことが示唆されている。そこで、本研究では、メダカ成魚を用い、原子力機構TIARAの炭素イオンビームをその腹部あるいは背部のみに照射する技術を確立した。照射したメダカ個体は、固定に先立ち照射が心臓拍動に及ぼす影響を解析し、その後、全身を連続切片として照射影響を3次元的に解析した。その結果、ビームが照射された領域において組織に対する重篤な影響が認められたのみならず、二次鰓弁において、本来鰓にビームが照射されない腹部照射を行った個体においても障害が認められた。この結果は、照射による全身効果が誘導されたことを示唆している。また、本研究においては、照射が心臓拍動に及ぼす影響は観察されなかった。

口頭

Availability of medaka as systemic effect model of local irradiation by histological analysis

浅香 智美*; 伊藤 加津沙*; 橋本 知佳*; 保田 隆子*; 永田 健斗*; 西槇 俊之*; 勝村 啓史*; 太田 博樹*; 鈴木 芳代; 舟山 知夫; et al.

no journal, , 

放射線は、がん治療に広く応用されているが、その照射の影響が、個体において、その生体機能を介して照射領域外にも広がる可能性が指摘されている。しかし、マウスなどの従来の実験動物では、体全体への影響を網羅的に解析することは、サイズの問題として難しい。一方、メダカは、このような体全体への網羅的な影響解析を行う上で適した大きさを持つ実験生物である。本研究では、メダカ成魚をTIARAの炭素イオンビームで照射し、その腹部のみあるいは背部のみをビームで曝露する手法を確立した。照射後、心臓の拍動数を測定することで、イオンビーム照射が心臓に与える影響を解析するとともに、その全身を固定し連続切片として網羅的な組織学的解析に供した。その結果、照射領域のみならず照射領域外においてもイオンビームによる照射影響が認められ、この影響の誘導は血液を介した免疫系によるものと予想された。

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