京都大学の森成物性理論研究室のホームページです。


研究内容

研究内容

物質が示す多彩な現象を理論的手法を用いて研究しています. 現在の研究テーマは,固体中のディラック電子が示す輸送現象や, 高温超伝導の機構解明, ボース・アインシュタイン凝縮を用いたブラックホール アナロジー系などです.

固体中のディラック電子

2010年のノーベル物理学賞 をGeimとNovoselovが受賞しました. 彼らは世界で初めて,1つの層だけからなるグラファイト, グラフェンを実現したのです. グラフェンでは,電子の運動は相対論的ディラック方程式で 記述されます.通常,固体中の電子の速度は光速に比べると遅く, 非相対論的近似で十分です.学部で習うシュレーディンガー方程式を 適用すれば事足ります. しかし,グラフェンの電子には適用できません. 電子のエネルギー分散が線形になっており, ディラック方程式による記述が不可欠なのです. 同様のディラック電子系として,有機導体で実現する系があります. 当研究室では,有機導体系および鉄系超伝導体で現れるディラック電子の 輸送現象を研究しています.

鉄系超伝導体の反強磁性相で形成されるディラック電子
鉄系超伝導体の反強磁性相で形成されるディラック電子

銅酸化物高温超伝導

1986年,スイスのIBM研究所のBednorzとMüllerが銅酸化物の超伝導体を 報告しました.この最初の報告では超伝導転移温度は約30Kでしたが, その後,同種の系で液体窒素温度を初めて突破する超伝導体が見つかり 現在,高圧下で164Kの超伝導体が実現しています.銅酸化物高温超伝導体以外で,2番目に高い転移温度を持つのは鉄系超伝導体ですが 最高で55Kです.発見以来,世界中で精力的な研究がなされて 来ましたが,銅酸化物高温超伝導の理論は未だ確立していません. この難問に対して,当研究室ではスカーミオン理論 を提唱しています.この理論の現時点でのレビューを The Multifaceted Skyrmion(World Scientific, 2010) Eds. G.E. Brown and M. Rho.の13章に書いています.現在,スカーミオンの微視的な形成機構の解明と, スカーミオン励起描像による現象論によって様々な実験を説明する 相補的な2つのアプローチによってスカーミオン理論の確立を 目指しています.

高温超伝導体のCuO2面においてホール周りに形成されるスカーミオン スカーミオン理論による高温超伝導の擬ギャップ

その他

他にもボース・アインシュタイン凝縮を用いたブラックホールアナロジー,新物質の量子輸送現象などを研究しています.

  

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