Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries

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メンバープロフィール

前野 悦輝 (Yoshiteru Maeno)

前野 悦輝 (Yoshiteru Maeno)

所属:
京都大学(大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻)教授
専門分野:
低温物理学実験
研究題目:
(A01) 時間反転対称性を破る超伝導体の新奇界面現象
領域での研究テーマ:
ルテニウム酸化物超伝導体などを用いたトポロジカル超伝導現象の研究
領域での役割:
領域代表者、A班代表者
■ 研究室

これまでの研究

 超伝導や超流動などの量子凝縮現象をはじめとする、低温での物質の状態に興味を持って、物質合成技術や低温測定技術を駆使した研究を進めてきました。大学院時代は、超流動ヘリウムの熱対流を相転移やカオスの立場から研究しました。その後、重い電子系物質や銅酸化物高温超伝導体、スピンアイスをはじめとするフラストレートした磁性体も研究してきました。ルテニウム酸化物Sr2RuO4の超伝導を私どもが発見して以来、この超伝導の理解を極めるため、そしてスピン三重項超伝導体の実在を真に確立するための研究に力を入れています。低温技術として、熱電対と超伝導量子干渉素子(SQUID)を組み合わせた高感度示差温度計、磁場方位を精密制御するベクトル超伝導マグネットシステムなどを開発しました。

本領域での研究

 新学術領域では、ルテニウム酸化物およびその共晶系(Sr2RuO4とRu金属などが規則的な空間パターンで固化した物質系)を舞台に、電子対の軌道角運動量の整列によって時間反転対称性が破れた超伝導体の性質を研究します。そして、スピン三重項超伝導の全容の確定を目指すとともに、微結晶や複合(ハイブリッド)系を用いて、その表面や接合界面に現れるトポロジカル量子現象を明らかにします。
 計画研究A班内の連携として、従来型超伝導体と時間反転対称性の破れた強磁性金属・半導体との接合系でのトポロジカル量子現象との比較研究を行います。また領域内の連携では、B班のスピン三重項超流動とスピン三重項超伝導とのアナロジー追求を進め、C班の空間反転対称性を破る系の超伝導現象の研究推進にも貢献したいと、今後の研究展開を自分自身大いに楽しみにしています。

その他

 研究の楽しさや成果を社会に紹介・説明していくことが、今後ますます重要になってきます。トポロジーと物理現象の関係、超伝導や超流動などの量子凝縮現象の不思議をこれまでにない新しくわかりやすい手法で伝えていけたらと思います。また私の考案した元素の立体周期表"エレメンタッチ"を使った科学啓発活動も引き続き展開する予定です。

略歴

1979年
京都大学理学部(物理学)卒業
1984年
米国カリフォルニア大学サンディエゴ校 (UCSD) 物理学博士号 (Ph. D.) 取得
(超流動ヘリウムの研究)
1984年
広島大学理学部 物理学科 助手
1988年
-1989年 スイス連邦 IBMチューリッヒ研究所 客員研究員
(ノーベル賞受賞者ベドノルツ博士のもとで高温超伝導の研究)
1989年
広島大学理学部 物理学科 助教授
1996年
京都大学大学院理学研究科 物理学・宇宙物理学専攻 助教授
2001年
京都大学国際融合創造センター 教授
2006年
京都大学大学院理学研究科 物理学・宇宙物理学専攻 教授、現在に至る

主な受賞

2000年
久保亮五記念賞、2002年日本IBM科学賞、2004年トムソンリサーチフロント賞
2009年
Bernd T. Matthias Prize
2010年
仁科記念賞

代表論文

"First-order Superconducting Transition of Sr2RuO4"
S. Yonezawa, T. Kajikawa, and Y. Maeno,
Phys. Rev. Lett. 110, 077003-1-5 (Feb. 2013).

"Evaluation of Spin-Triplet Superconductivity in Sr2RuO4"
Y. Maeno, S. Kittaka, T. Nomura, S. Yonezawa, K. Ishida,
J. Phys. Soc. Jpn. 81, 011009-1-29 (Jan. 2012).

"Topological Competition of Superconductivity in Pb/Ru/Sr2RuO4 Junctions"
T. Nakamura, R. Nakagawa, T. Yamagishi, T. Terashima, S. Yonezawa, M. Sigrist, Y. Maeno,
Physical Review B 84, 060512(R)-1-4 (Aug. 2011).

"Higher-Tc Superconducting Phase in Sr2RuO4 Induced by Uniaxial Pressure",
S. Kittaka, H. Taniguchi, S. Yonezawa, H. Yaguchi, and Y. Maeno,
Phys. Rev. B 81, 180510(R), (May 2010).

"High Resolution Polar Kerr Effect Measurements of Sr2RuO4: Evidence for Broken Time-Reversal Symmetry in the Superconducting State,
J. Xia, Y. Maeno, P. T. Beyersdorf, M. M. Fejer, and A. Kapitulnik,
Phys. Rev. Lett. 97, 167002-1-4 (Oct. 2006).

"Determination of the Superconducting Gap Structure in All Bands of the Spin-Triplet Superconductor Sr2RuO4",
K. Deguchi, Z. Q. Mao, and Y. Maeno,
J. Phys. Soc. Jpn. 73, 1313-1321 (May 2004).

"The Superconductivity of Sr2RuO4 and the Physics of Spin-Triplet Paring",
A.P. Mackenzie and Y. Maeno,
Reviews of Modern Physics 75, 657-712 (April 2003).

"Spin-Triplet Superconductivity in Sr2RuO4 Identified by 17O Knight Shift",
K. Ishida, H. Mukuda, Y. Kitaoka, A. Asayama, Z. Q. Mao, Y. Mori, and Y. Maeno,
Nature 396, 658-660 (Dec. 1998).

"Enhancement of Superconductivity of Sr2RuO4 to 3 K by Embedded Metallic Microdomains",
Y. Maeno, T. Ando, Y. Mori, E. Ohmichi, S. Ikeda, S. NishiZaki, and S. Nakatsuji,
Phys. Rev. Lett. 81, 3765-3768 (Oct. 1998).

"Time-Reversal Symmetry Breaking Superconductivity in Sr2RuO4",
G. M. Luke, Y. Fudamoto, K.M. Kojima, M.I. Larkin, J. Merrin, B. Nachumi, Y. J. Uemura,
Y. Maeno, Z. Q. Mao, Y. Mori, H. Nakamura, and M. Sigrist,
Nature 394, 558-561 (Aug. 1998).

"Superconductivity in a Layered Perovskite without Copper",
Y. Maeno, H. Hashimoto, K. Yoshida, S. Nishizaki, T. Fujita, J. G. Bednorz, and F. Lichtenberg,
Nature 372, 532-534 (Dec. 1994).

"Substitution for Copper in a High-Tc Superconductor YBa2Cu3O7-δ",
Y. Maeno, T. Tomita, M. Kyogoku, S. Awaji, Y. Aoki, K. Hoshino, A. Minami, and T. Fujita,
Nature 328, 512-514 (Aug. 1987).

"Transition to Oscillatory Convection in a 3He-Superfluid- 4He Mixture",
Y. Maeno, H. Haucke, and J. C. Wheatley,
Phys. Rev. Lett. 54, 340-342 (Jan. 1985).

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