大阪大學研究生院基礎工學研究科物質創成專業的研究生松下太樹和安藤慈英及水島健副教授和藤本聰教授、東北大學研究生院工學研究科應用物理可用能學專業的正木祐輔助教，以及美國路易斯安那州立大學物理可用能學研究科的Ilya Vekhter教授組成的國際研究團隊，從理論上闡明瞭拓撲超導——來自螺旋庫柏對的自旋傳導現象。
圖：向拓撲超導階梯式加溫時發生的自旋傳導模式圖。雜質造成的電子散射受到螺旋庫柏對的影響，上自旋電子與下自旋電子向不同方向散射。在垂直度於施加溫度梯度的方向上產生自旋流。（供圖：大阪大學）
爲了實施拓撲量子電腦，證實拓撲超導是重要的課題。拓撲超導難以證明的終極因數之一是，尚未明確拓撲超導體固有的運送特性。
爲此，研究團隊爲明確源自螺旋庫柏對的運送特性，着眼於施加溫度梯度時產生的自旋傳導進行了研究，發，拓撲超導中的電子在物質中所含雜質的作用下散射時，會受到螺旋庫柏對的影響。受此影響，雜質會根據其自旋方向朝着不同的方向散射電子。在依賴於電子自旋的雜質散射作用下，溫度梯度會在垂直度於其施加方向上引發自旋傳導，從而引起自旋能斯特效應。
此次明確的自旋能斯特效應是源於拓撲超導體中存在的螺旋庫柏對的運送特性，在拓撲候選物質中觀測到這種自旋傳導現象就可以證明螺旋庫柏對的存在。此次的研究提供了證明拓撲超導中源螺旋庫柏對存在的具體方法，有助於理解現實物質中的拓撲超導性和馬約拉納準粒子。
正木助教表示：「明確自旋能斯特效應有助於證明現實物質中的拓撲超導以及明確作爲拓撲量子電腦基礎的馬約拉納準粒子。另外，還有望超越拓撲物質科學的框架，向利用溫差控制超導體中的電子自旋的超導自旋熱電子學領域隊形變換。」
【詞注】
■螺旋庫柏對：超導體是隨着電子形成名爲庫柏對的電子對而實施的。庫柏對根據自旋自由度的有無大致分爲自旋單重態對和自旋三重態對。螺旋庫柏對是自旋三重態對的一種，指向上的自旋電子對和向下的自旋電子對相互逆向做圓形軌道運動的庫柏對。
【論文資訊】
期刊：Physical Review Letters
題目：Spin-Nernst Effect in Time-Reversal-Invariant Topological Superconductors
DOI：doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.097001
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
