Organization
Graduate School of Science Lecturer
Graduate School
Graduate School of Science
Undergraduate School
School of Science Department of Physics
Title
Lecturer
Contact information
YAMAKAGE Ai
Degree 1
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博士（理学） （ 2011.3 東北大学 ）
Research Interests 1
-
topological insulators, topological superconductors, junction, Anderson localization
Research History 4
-
名古屋大学大学院理学研究科 助教
2017.4
Country：Japan
-
名古屋大学大学院工学研究科 特任助教
2014.12 - 2017.3
Country：Japan
-
名古屋大学大学院工学研究科 研究員
2011.4 - 2014.11
Country：Japan
-
日本学術振興会 特別研究員（DC1）
2008.10 - 2011.3
Country：Japan
Education 2
-
Tohoku University Graduate School, Division of Natural Science
- 2011.3
Country： Japan
-
Tohoku University Faculty of Science
2002.4 - 2006.3
Country： Japan
Professional Memberships 1
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日本物理学会
Awards 5
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日本物理学会 第24回（2019年）論文賞
2019 日本物理学会
-
Journal of the Physical Society of Japan: Most Cited Articles in 2017 from Vol. 85 (2016)
2016 Journal of the Physical Society of Japan Line-Node Dirac Semimetal and Topological Insulating Phase in Noncentrosymmetric Pnictides CaAgX (X = P, As)
Ai Yamakage, Youichi Yamakawa, Yukio Tanaka, and Yoshihiko Okamoto
-
Journal of the Physical Society of Japan: Most Cited Articles in 2017 from Vol. 85 (2016)
2016 Journal of the Physical Society of Japan Low Carrier Density Metal Realized in Candidate Line-Node Dirac Semimetals CaAgP and CaAgAs
Yoshihiko Okamoto, Takumi Inohara, Ai Yamakage, Youichi Yamakawa, and Koshi Takenaka
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第8回（2014年） 日本物理学会若手奨励賞（領域４）
2014 日本物理学会 トポロジカル絶縁体の輸送理論における先駆的研究
山影相
-
Journal of the Physical Society of Japan: Most Cited Articles in 2012 from Vol. 80 (2011)
2011 Journal of the Physical Society of Japan Disorder-Induced Multiple Transition involving Z2 Topological Insulator
Ai Yamakage, Kentaro Nomura, Ken-Ichiro Imura, and Yoshio Kuramoto
Papers 29
-
Yano, R; Nagasaka, S; Matsubara, N; Saigusa, K; Tanda, T; Ito, S; Yamakage, A; Okamoto, Y; Takenaka, K; Kashiwaya, S
NATURE COMMUNICATIONS Vol. 14 ( 1 ) 2023.10
-
Risako Kikuchi and Ai Yamakage
Physical Review B Vol. 108 ( 8 ) page： 085204 2023.8
-
Majorana spin current generation by dynamic strain
Yamazaki, Y; Funato, T; Yamakage, A
PHYSICAL REVIEW B Vol. 108 ( 6 ) 2023.8
-
Hall effect of ferro/antiferromagnetic wallpaper fermions
Mizuno, K; Yamakage, A
PHYSICAL REVIEW B Vol. 107 ( 23 ) 2023.6
-
Quantum Transport in Spin-1 Chiral Fermion: Self-Consistent Born Approximation Invited Reviewed
JPS Conference Proceedings 2023.5
-
Anisotropic spin-current spectroscopy of ferromagnetic superconducting gap symmetries
Funaki, H; Yamakage, A; Matsuo, M
PHYSICAL REVIEW B Vol. 107 ( 18 ) 2023.5
-
Acoustic spin transport by superconducting quasiparticles Reviewed International coauthorship
Funato Takumi, Yamakage Ai, Matsuo Mamoru
PHYSICAL REVIEW B Vol. 106 ( 21 ) 2022.12
-
Quantum transport of a spin-1 chiral fermion Reviewed
Kikuchi, R; Funato, T; Yamakage, A
PHYSICAL REVIEW B Vol. 106 ( 23 ) 2022.12
-
Anisotropic superconducting spin transport at magnetic interfaces Reviewed International coauthorship
Ominato, Y; Yamakage, A; Matsuo, M
PHYSICAL REVIEW B Vol. 106 ( 16 ) 2022.10
-
Ferromagnetic resonance modulation in <i>d</i>-wave superconductor/ferromagnetic insulator bilayer systems Reviewed International coauthorship
Ominato, Y; Yamakage, A; Kato, T; Matsuo, M
PHYSICAL REVIEW B Vol. 105 ( 20 ) 2022.5
-
Giant Peltier conductivity in an uncompensated semimetal Ta2PdSe6 Reviewed
Akitoshi Nakano, Ai Yamakage, Urara Maruoka, Hiroki Taniguchi, Yukio Yasui, and Ichiro Terasaki
Journal of Physics: Energy Vol. 3 ( 4 ) page： 044004-1 - 044004-8 2021.10
-
Electric Multipoles of Double Majorana Kramers Pairs Reviewed
Yuki Yamazaki, Shingo Kobayashi, and Ai Yamakage
J. Phys. Soc. Jpn. Vol. 90 ( 7 ) page： 073701-1 - 073701-5 2021.7
-
Theory of Magnetic-Texture-Induced Anomalous Hall Effect on the Surface of Topological Insulators Reviewed
Terufumi Yamaguchi and Ai Yamakage
J. Phys. Soc. Jpn. Vol. 90 ( 6 ) page： 063703-1 - 063703-5 2021.6
-
Majorana multipole response: General theory and application to wallpaper groups Reviewed
Kobayashi, S; Yamazaki, Y; Yamakage, A; Sato, M
PHYSICAL REVIEW B Vol. 103 ( 22 ) 2021.6
-
Imai, Y; Yamakage, A; Kohno, H
PHYSICAL REVIEW B Vol. 103 ( 14 ) 2021.4
-
Magnetic response of Majorana Kramers pairs with an order-two symmetry Reviewed
Yuki Yamazaki, Shingo Kobayashi, and Ai Yamakage
Physical Review B Vol. 103 ( 9 ) page： 094508 2021.3
-
Spintronic properties of topological surface Dirac electrons with hexagonal warping Reviewed
Imai, Y; Yamaguchi, T; Yamakage, A; Kohno, H
PHYSICAL REVIEW B Vol. 103 ( 5 ) page： 054402 2021.2
-
High-mobility carriers induced by chemical doping in the candidate nodal-line semimetal CaAgP Reviewed
Okamoto, Y; Saigusa, K; Wada, T; Yamakawa, Y; Yamakage, A; Sasagawa, T; Katayama, N; Takatsu, H; Kageyama, H; Takenaka, K
PHYSICAL REVIEW B Vol. 102 ( 11 ) 2020.9
-
Nodal Andreev spectra in multi-Majorana three-terminal Josephson junctions Reviewed International coauthorship
Sakurai, K; Mercaldo, MT; Kobayashi, S; Yamakage, A; Ikegaya, S; Habe, T; Kotetes, P; Cuoco, M; Asano, Y
PHYSICAL REVIEW B Vol. 101 ( 17 ) 2020.5
-
Magnetic Response of Majorana Kramers Pairs Protected by Z<sub>2</sub> Invariants Reviewed
Yamazaki, Y; Kobayashi, S; Yamakage, A
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 89 ( 4 ) 2020.4
-
Ominato Yuya, Yamakage Ai, Nomura Kentaro
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 88 ( 11 ) 2019.11
-
Majorana Multipole Response of Topological Superconductors
Kobayashi Shingo, Yamakage Ai, Tanaka Yukio, Sato Masatoshi
PHYSICAL REVIEW LETTERS Vol. 123 ( 9 ) 2019.8
-
Spin-Orbit-Coupling-Induced Type-I/type-II Dirac Nodal-Line Metal in Nonsymmorphic CaSb2
Funada Kohei, Yamakage Ai, Yamashina Naoya, Kageyama Hiroshi
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 88 ( 4 ) 2019.4
-
Electric Polarization in Magnetic Topological Nodal Semimetal Thin Films
Ominato Yuya, Yamakage Ai, Nomura Kentaro
CONDENSED MATTER Vol. 3 ( 4 ) 2018.12
-
Berry Phase of Dirac Nodal Line Semimetal in Single-Component Molecular Conductor
Suzumura Yoshikazu, Yamakage Ai
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 87 ( 9 ) 2018.9
-
Takane Daichi, Nakayama Kosuke, Souma Seigo, Wada Taichi, Okamoto Yoshihiko, Takenaka Koshi, Yamakawa Youichi, Yamakage Ai, Mitsuhashi Taichi, Horiba Koji, Kumigashira Hiroshi, Takahashi Takashi, Sato Takafumi
NPJ QUANTUM MATERIALS Vol. 3 2018.1
-
Crossing-line-node semimetals: General theory and application to rare-earth trihydrides
Kobayashi Shingo, Yamakawa Youichi, Yamakage Ai, Inohara Takumi, Okamoto Yoshihiko, Tanaka Yukio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 95 ( 24 ) 2017.6
-
Large thermoelectric power factor at low temperatures in one-dimensional telluride Ta4SiTe4
Inohara Takumi, Okamoto Yoshihiko, Yamakawa Youichi, Yamakage Ai, Takenaka Koshi
APPLIED PHYSICS LETTERS Vol. 110 ( 18 ) 2017.5
-
Anisotropic Magnetic Responses of Topological Crystalline Superconductors
Xiong Yuansen, Yamakage Ai, Kobayashi Shingo, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
CRYSTALS Vol. 7 ( 2 ) 2017.2
Books 2
-
物質中のマヨラナ粒子の磁気異方性－ 映進対称性と四極子型の磁気応答－ Reviewed
山崎勇樹・小林伸吾・山影相 （ Role： Joint author）
固体物理 2021.1
-
Graphene in Spintronics: Fundamentals and Applications
Junichiro Inoue, Ai Yamakage, Syuta Honda（ Role： Joint author , 2 Basic Features of Graphene）
Pan Stanford 2016.5
MISC 30
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Low Carrier Density Metal Realized in Candidate Line-Node Dirac Semimetals CaAgP and CaAgAs Reviewed
Okamoto Yoshihiko, Inohara Takumi, Yamakage Ai, Yamakawa Youichi, Takenaka Koshi
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 85 ( 12 ) 2016.12
-
Photovoltaic anomalous Hall effect in line-node semimetals Reviewed
Taguchi Katsuhisa, Xu Dong-Hui, Yamakage Ai, Law K. T.
PHYSICAL REVIEW B Vol. 94 ( 15 ) 2016.10
-
Line-Node Dirac Semimetal and Topological Insulating Phase in Noncentrosymmetric Pnictides CaAgX (X = P, As) Reviewed
Yamakage Ai, Yamakawa Youichi, Tanaka Yukio, Okamoto Yoshihiko
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 85 ( 1 ) 2016.1
-
Superconductivity in the Hexagonal Ternary Phosphide ScIrP Reviewed
Okamoto Yoshihiko, Inohara Takumi, Yamakawa Youichi, Yamakage Ai, Takenaka Koshi
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 85 ( 1 ) 2016.1
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Quantum thermal Hall effect of Majorana fermions on the surface of superconducting topological insulators Reviewed
Shimizu Yosuke, Yamakage Ai, Nomura Kentaro
PHYSICAL REVIEW B Vol. 91 ( 19 ) 2015.5
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Majorana braiding dynamics in nanowires Reviewed
Amorim Cassio Sozinho, Ebihara Kazuto, Yamakage Ai, Tanaka Yukio, Sato Masatoshi
PHYSICAL REVIEW B Vol. 91 ( 17 ) 2015.5
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Dirac-fermion-induced parity mixing in superconducting topological insulators Reviewed
Mizushima Takeshi, Yamakage Ai, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 90 ( 18 ) 2014.11
-
Effect of Fermi surface evolution on superconducting gap in superconducting topological insulator Reviewed
Hashimoto Tatsuki, Yada Keiji, Yamakage Ai, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY Vol. 27 ( 10 ) 2014.10
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Topological phase transition in a topological crystalline insulator induced by finite-size effects Reviewed
Ozawa Hideyuki, Yamakage Ai, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 90 ( 4 ) 2014.7
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Quasi-Classical Theory of Tunneling Spectroscopy in Superconducting Topological Insulator Reviewed
Takami Shota, Yada Keiji, Yamakage Ai, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 83 ( 6 ) 2014.6
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Mirror Majorana zero modes in spinful superconductors/superfluids Non-Abelian anyons in integer quantum vortices Reviewed
Sato Masatoshi, Yamakage Ai, Mizushima Takeshi
PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES Vol. 55 page： 20-24 2014.1
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Interference of Majorana fermions in NS junctions Reviewed
Yamakage Ai, Sato Masatoshi
PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES Vol. 55 page： 13-19 2014.1
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Theory of tunneling spectroscopy in a superconducting topological insulator Reviewed
Yamakage Ai, Yada Keiji, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS Vol. 494 page： 20-23 2013.11
-
Charge transport in pn and npn junctions of silicene Reviewed
Yamakage Ai, Ezawa Motohiko, Tanaka Yukio, Nagaosa Naoto
PHYSICAL REVIEW B Vol. 88 ( 8 ) 2013.8
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Symmetry-Protected Majorana Fermions in Topological Crystalline Superconductors: Theory and Application to Sr2RuO4 Reviewed
Ueno Yuji, Yamakage Ai, Tanaka Yukio, Sato Masatoshi
PHYSICAL REVIEW LETTERS Vol. 111 ( 8 ) 2013.8
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Criticality of the metal-topological insulator transition driven by disorder Reviewed
Yamakage Ai, Nomura Kentaro, Imura Ken-Ichiro, Kuramoto Yoshio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 87 ( 20 ) 2013.5
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Bulk Electronic State of Superconducting Topological Insulator Reviewed
Hashimoto Tatsuki, Yada Keiji, Yamakage Ai, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 82 ( 4 ) 2013.4
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Anomalous Josephson current in superconducting topological insulator Reviewed
Yamakage Ai, Sato Masatoshi, Yada Keiji, Kashiwaya Satoshi, Tanaka Yukio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 87 ( 10 ) 2013.3
-
Theory of tunneling spectroscopy for chiral topological superconductors Reviewed
Ii Akihiro, Yamakage Ai, Yada Keiji, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 86 ( 17 ) 2012.11
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Theory of tunneling conductance and surface-state transition in superconducting topological insulators Reviewed
Yamakage Ai, Yada Keiji, Sato Masatoshi, Tanaka Yukio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 85 ( 18 ) 2012.5
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Evolution of Edge States and Critical Phenomena in the Rashba Superconductor with Magnetization Reviewed
Yamakage Ai, Tanaka Yukio, Nagaosa Naoto
PHYSICAL REVIEW LETTERS Vol. 108 ( 8 ) 2012.2
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Finite size effects of the surface states in a lattice model of topological insulator Reviewed
Ebihara Kazuto, Yada Keiji, Yamakage Ai, Tanaka Yukio
PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES Vol. 44 ( 5 ) page： 885-890 2012.2
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Z(2) Topological Anderson Insulator Reviewed
Yamakage Ai, Nomura Kentaro, Imura Ken-Ichiro, Kuramoto Yoshio
26TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON LOW TEMPERATURE PHYSICS (LT26), PTS 1-5 Vol. 400 2012
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Tight-binding model for topological insulators: Analysis of helical surface modes over the whole Brillouin zone Reviewed
Mao Shijun, Yamakage Ai, Kuramoto Yoshio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 84 ( 11 ) 2011.9
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Disorder-Induced Multiple Transition Involving Z(2) Topological Insulator Reviewed
Yamakage Ai, Nomura Kentaro, Imura Ken-Ichiro, Kuramoto Yoshio
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 80 ( 5 ) 2011.5
-
Flat edge modes of graphene and of Z(2) topological insulator Reviewed
Imura Ken-Ichiro, Mao Shijun, Yamakage Ai, Kuramoto Yoshio
NANOSCALE RESEARCH LETTERS Vol. 6 2011.4
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Interfacial charge and spin transport in Z(2) topological insulators Reviewed
Yamakage Ai, Imura Ken-Ichiro, Cayssol Jerome, Kuramoto Yoshio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 83 ( 12 ) 2011.3
-
Analytic Theory of Edge Modes in Topological Insulators Reviewed
Mao Shijun, Kuramoto Yoshio, Imura Ken-Ichiro, Yamakage Ai
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 79 ( 12 ) 2010.12
-
Zigzag edge modes in a Z(2) topological insulator: Reentrance and completely flat spectrum Reviewed
Imura Ken-Ichiro, Yamakage Ai, Mao Shijun, Hotta Akira, Kuramoto Yoshio
PHYSICAL REVIEW B Vol. 82 ( 8 ) 2010.8
-
Temperature Dependent Phonon Spectra in Anharmonic Lattice with Cage-Like Structure Reviewed
Yamakage Ai, Kuramoto Yoshio
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Vol. 78 ( 6 ) 2009.6
Presentations 30
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多重カイラルフェルミオンにおける外場によって制御されるワイル点の解析
佐藤宏季, 山影相
日本物理学会２０２３年春季大会
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荷電不純物による散乱を受けるスピン1フェルミオンの電気伝導度と遮蔽効果
菊地理紗子, 船戸匠, 山影相
日本物理学会２０２３年春季大会
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s波超伝導体における表面弾性波を用いたスピン流生成
船戸匠, 山影相, 松尾衛
日本物理学会２０２３年春季大会
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スピン流を用いた強磁性超伝導体のギャップ対称性の同定法
舟木博志, 山影相, 松尾衛
日本物理学会２０２３年春季大会
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強磁性/反強磁性 wallpaper fermionの(スピン)ホール伝導度
水野航希, 山影相
日本物理学会２０２３年春季大会
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電場と温度勾配に誘起される非線形Hall効果の微視的理論
山口皓史, 仲澤一輝, 山影相
日本物理学会２０２３年春季大会
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時間反転対称性が破れたトポロジカル超伝導体におけるマヨラナ準粒子の磁気応答
山崎勇樹, 小林伸吾, 山影相
日本物理学会２０２３年春季大会
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Wallpaer Fermionにおける(スピン)ホール伝導度の解析
水野航希, 山影相
計算物理春の学校２０２３
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Hall Conductivity of Magnetic Wallpaper fermion International conference
Koki Mizuno and Ai Yamakage
Novel Quantum States in Condensed Matter
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Theoretical analysis of quantum transport in spin-1 chiral fermion systems International conference
Risako Kikuchi, Takumi Funato, and Ai Yamakage
Novel Quantum States in Condensed Matter
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磁化構造に起因する非線形スピン輸送現象の微視的理論
山口皓史, 仲澤一輝, 山影相
日本物理学会２０２２年秋季大会
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スピン1フェルミオン系における量子輸送のバーテックス補正効果
菊地理紗子, 船戸匠, 山影相
日本物理学会２０２２年秋季大会
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多重カイラルフェルミオンにおけるワイル点の磁場による制御
佐藤宏季, 山影相
日本物理学会２０２２年秋季大会
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反強磁性磁化と結合したwallpaper fermion
水野航希, 山影相
日本物理学会２０２２年秋季大会
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Majorana spin current generated by dynamical strains on a surface of topological superconductors International conference
Yuki Yamazaki, Takumi Funato, and Ai Yamakage
29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
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Quantum transport in spin-1 fermion systems International conference
Risako Kikuchi, Takumi Funato, and Ai Yamakage
29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29) 2022.8
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Dynamics of Weyl points in the momentum space International conference
Koki Satow and Ai Yamakage
29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
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遷移金属硫化物Ta2PdS6の熱電物性
中埜彰俊，丸岡うらら，山影相，寺崎一郎
第19回日本熱電学会学術講演会(TSJ2022)
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トポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナスピン流の理論
山崎勇樹，船戸匠，山影相
日本物理学会 2022.3.15
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スピン1フェルミオン系における量子輸送
菊地理紗子，船戸匠，山影相
日本物理学会 2022.3.16
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Response of Majorana Electric Multipoles to Strain in Topological Crystalline Superconductors International conference
Yuki Yamazaki, Shingo Kobayashi, Ai Yamakage
International Conference on Discrete Geometric Analysis for Materials Design 2021.9.28
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トポロジカル結晶超伝導体におけるマヨラナクラマース対の歪みに対する応答
山崎勇樹，小林伸吾，山影相
日本物理学会 秋季大会 2021.9.20
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トポロジカル絶縁体表面における磁化構造に起因した異常Hall効果の理論
山口皓史, 山影相
日本物理学会第76回年次大会 2021.3
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元素置換したノーダルライン半金属CaAgPに現れる高移動度キャリアと超伝導
岡本佳比古, 三枝一茂, 篠田祐作, 山影相, 山川洋一, 笹川崇男, 片山尚幸, 高津浩, 陰山洋, 竹中康司
日本物理学会第76回年次大会 2021.3
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トポロジカル結晶超伝導体表面におけるマヨラナスピン流
山崎勇樹, 船戸匠, 山影相
日本物理学会第76回年次大会 2021.3
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超伝導体/強磁性体薄膜における強磁性共鳴変調を用いた超伝導対称性の検出に関する理論 International coauthorship
大湊友也, 山影相, 松尾衛
日本物理学会第76回年次大会 2021.3
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トポロジカル絶縁体表面におけるトポロジカルHall効果の微視的理論
山口皓史, 山影相
日本物理学会2020年秋季大会 2020.9
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トポロジカル結晶超伝導体におけるマヨラナ電気四極子応答
山崎勇樹, 小林伸吾, 山影相
日本物理学会2020年秋季大会 2020.9
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ナノワイヤにおけるマヨナラクラマース対ブレイディングのシミュレーション
小津泰生, 山影相
日本物理学会2020年秋季大会 2020.9
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表面にマヨラナ粒子をもつ超伝導体物質探索のためのトポロジカル不変量の研究
山影相
新学術領域「次世代物質探索のための離散幾何学」 2020年度第１回領域会議 2020.6.20
Research Project for Joint Research, Competitive Funding, etc. 2
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多重ワイル粒子をもつトポロジカル半金属における量子輸送現象
2019.11 - 2022.11
住友財団 2019年度基礎科学研究助成
Grant type：Competitive
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軌道自由度を活用した新機能物質の開発及び理論研究
2014.4 - 2018.3
名古屋大学 高等研究院 若手新分野創成ユニット
岡本佳比古
Grant type：Competitive
KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 9
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トポロジカル超伝導体表面におけるマヨラナ準粒子の電磁応答理論
Grant number：20K03835 2020.4 - 2025.3
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
山影 相
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\4290000 （ Direct Cost: \3300000 、 Indirect Cost：\990000 ）
トポロジカル超伝導はその表面にマヨラナ粒子（粒子と反粒子が同一の状態．電荷中性）が現れる興味深い系であり，基礎的な観点からも量子計算への応用の観点からも注目を集めている．しかし，確立した候補物質はほとんど無い．トポロジカル超伝導体の物質研究の更なる活性化を促すために，任意の結晶構造，すなわち，２３０全ての空間群においてクーパー対の対称性だけからトポロジカル超伝導を判定する方法を明らかにし，詳細な計算なしでも用いることができる形にまとめる．これは物質探索の基本的指針となる．さらに，マヨラナ粒子に固有の外部電磁場に対する応答を一般的に分類し，実験と直接関係する情報を与えることで実験研究を加速する．
理論的な提案以降、物質中におけるマヨラナ粒子の探索は精力的に行われているが、未だ確定的な結果は得られていない。本研究は物質中におけるマヨラナ粒子を「視る」ための方法を基礎に立ち戻って系統的に考えるものである。
これまでの成果により、超伝導体表面に創発するマヨラナ粒子がもつ量子力学的な演算子と電磁多極子の対応関係が明らかになった。この結果を用いると、ある対称性の結晶表面におけるマヨラナ粒子が特定の対称性の外場（電磁場など）のみに応答することが分かる。この極端な異方性は通常の電子系とは定性的に異なっており、マヨラナ粒子に固有のものと言える。
今年度は、この結果を応用して、外部から印加された表面弾性波によって誘起される、マヨラナ粒子のスピン流の振る舞いを解析した。上述の基本的な結果と合わせて、以下に挙げるマヨラナ粒子固有の振る舞いが明らかになった。ⅰ．結晶の対称性（空間群）および超伝導の対称性（既約表現）に対して、特定のモードの表面弾性波のみがマヨラナ粒子と相互作用する。ⅱ．超伝導とマヨラナ粒子に固有の対称性である粒子・正孔対称性が存在するために、マヨラナ粒子の緩和時間に依存しないスピン流が生成される。ⅲ．マヨラナ粒子の質量（ギャップ）に対応する構造が振動数依存性に見られる。
また、マヨラナ粒子以外にも新奇な粒子が物質中には発現することが先行研究により分かってきている。その一つであるスピン１フェルミ粒子の輸送現象についての研究も行った。特に、その電子状態の特異性（平坦バンド）に由来した非自明な不純物効果があり、それが電気伝導率の特徴的なエネルギー依存性に反映されていることを明らかにした。
トポロジカル超伝導体表面における表面弾性波によって誘起されるスピン流について上述の重要な結果が得られ、これを論文にまとめ投稿した。また、国際会議ポスター発表や日本物理学会における口頭発表で成果を議論した。
これまでに得られた一般論は表面弾性波とスピン流のみに限る話ではなく、今後より多彩な物理現象を具体的に明らかにしていくことができる。例えば、異方的なマヨラナ粒子・フォノン相互作用、非線形光学応答、熱・熱電応答などを網羅的に明らかにすることができると考えている。
また、スピン１フェルミ粒子に関する研究から、マヨラナ粒子においても非自明な不純物効果が発現する可能性が示唆される。磁性不純物やスピン軌道結合不純物などの量子力学的な効果を検討する。計算手法は、スピン１フェルミ粒子の研究で培われた技術を応用することができる。 -
Grant number：20H02603 2020.4 - 2023.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Okamoto Yoshihiko
Authorship：Coinvestigator(s) Grant type：Competitive
Grant amount：\1800000 （ Direct Cost: \1800000 ）
We aimed to develop high-performance thermoelectric materials by utilizing giant thermoelectric response of Ta4SiTe4, which is a one-dimensional Dirac electron system. Reflectance measurements on the single crystals indicated the presence of a narrow gap of approximately 0.1 eV and moderately strong anisotropy, which is related to the high thermoelectric performance in this system. We also succeeded in synthesizing solid solutions between Ta4SiTe4 and Nb4SiTe4, which is necessary for practical materials. We developed new materials that are expected to have similar electronic state to Ta4SiTe4, and found that Ti-substituted Ta2Ni3Te5 exhibited a large Seebeck coefficient of 125 microV K-1 at room temperature, which is considerably high for a metallic material.
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表面にマヨラナ粒子をもつ超伝導体物質探索のためのトポロジカル不変量の研究
Grant number：20H04635 2020.4 - 2022.3
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
山影 相
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\7150000 （ Direct Cost: \5500000 、 Indirect Cost：\1650000 ）
トポロジカル超伝導体は系の表面にマヨラナ粒子が現れる系である．そのマヨラナ粒子は粒子と反粒子が同一であることや，表面という２次元空間に閉じ込められていることから，通常の電子からは予想できないような量子現象を示す興味深い系である．
ところが，候補物質がほとんど見つかっていないために，実験研究はそれほど進展していないのが問題である．本研究はトポロジカル超伝導の不変量を理論的に整理することで，候補物質探索を容易にする．
本理論を用いれば理論模型を構築しそれを解析するという難しい問題を解く必要なくマヨラナ粒子の情報が得られ，多くの超伝導研究者に資する．
本研究ではトポロジカル超伝導体の候補物質を効率的に探索することに資する指導原理を基礎的な観点から見出すことが目的である．トポロジカル超伝導体の表面における低エネルギー励起は有効的にマヨラナ粒子として表され，そのために通常の金属などでは生じ得ない特異な量子現象を示すことが予言されている．しかしながら，その候補物質が極めて少ないことが根本的な問題として残されている．本研究はこの問題解決の一助となるものである．
具体的にはマヨラナ粒子の有無を特徴付けるトポロジカル不変量に関する有用な情報を結晶と超伝導状態の対称性を援用することで引き出す．なお，１次元のトポロジカル不変量のみに着目している．
本年度では，マヨラナ粒子を２（クラマース）対もつ場合について，結晶の対称性（空間群）と超伝導状態の対称性（既約表現）とトポロジカル不変量の間の一般的な関係を得ることができた．インプットとして，結晶構造とその表面の構造・対称性（壁紙群）が分かれば，マヨラナ粒子を２対持ちうる超伝導の対称性（既約表現）と対応するトポロジカル不変量を知ることができる．これを全ての壁紙群に対して適用することができる．この結果は，対称性のみから得られるので物質の詳細に依存せず，２対のマヨラナ粒子をもつトポロジカル超伝導体探索の指針として有用なものである．また，Sr3SnOへの適用例も構成した．これを参照すれば本理論の使用法を簡単に理解することができる．
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。 -
多重ワイル粒子をもつトポロジカル半金属における量子輸送現象
2019.11
公益財団法人 住友財団 基礎科学研究助成
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Grant amount：\500000 （ Direct Cost: \500000 ）
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ラインノード半金属およびその超伝導物質の理論的探索
Grant number：18H04224 2018.4 - 2020.3
新学術領域研究(研究領域提案型)
山影 相
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\1560000 （ Direct Cost: \1200000 、 Indirect Cost：\360000 ）
バンドギャップの零点（ノード）がブリルアン域中の線上でつながっている線ノードは新しいタイプのトポロジカル半金属として興味深い対象となっている．その基本的な性質はこれまでの研究でその大部分が明らかにされつつある．
本研究では，磁性体においてはこれまでに知られていないタイプの線ノードが現れうることを指摘した［Y. Ominato, A. Yamakage, and K. Nomura, J. Phys. Soc. Jpn. 88, 114701 (2019)］．この線ノードの安定化には磁性体がもっている磁気鏡映対称性が重要な役割を果たしており，その対称性を破らない限りは容易面内で磁化を回転させても線ノードは存在し続ける．磁性体の磁化の向きはスピントロニクスなどの輸送現象に影響を与えるので，本研究の結果は線ノードに由来する現象の基礎研究として重要である．
また，線ノード半金属物質における超伝導状態，特に，トポロジカル超伝導状態におけるマヨラナ粒子を解析するための基礎理論について進展があった．マヨラナ粒子は電荷中性なので，観測が難しいというのがこの分野の根本的な困難の一つである．本研究はトポロジカル超伝導物質の対称性とマヨラナ粒子がもつ電磁多極子演算子の関係を一般的に明らかにした［S. Kobayashi, A. Yamakage, Y. Tanaka, and M. Sato, Phys. Rev. Lett. 123, 097002 (2019); Y. Yamazaki, S. Kobayashi, and A. Yamakage, J. Phys. Soc. Jpn. 89, 043703 (2020)］．これは外部電磁場によるマヨラナ粒子の測定方法の基礎を与えるものであり，今後の実験研究への展開が期待される．
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。 -
ディラック電子をもつカルシウム3dバンド伝導体の熱電変換応用
2016.4 - 2018.3
科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
岡本佳比古
Authorship：Coinvestigator(s)
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Material depelopment and quantum transport theory of topological semimetals
Grant number：16K17725 2016.4 - 2018.3
Yamakage Ai
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\1560000 （ Direct Cost: \1200000 、 Indirect Cost：\360000 ）
Topological semimetals such as Weyl semimetals exhibit novel quantum phenomena stemming from topological nontriviality of wavefunctions. We have shown that the photovoltaic anomalous Hall effect occurs in a nodal-line semimetal. Furthermore, we have studied a general theory for crossing nodal lines and its application to rare-earth trihydrides RH3 (R:rare earth).
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Dirac electron system with Ca 3d electrons as a high performance thermoelectric material
Grant number：16K13664 2016.4 - 2018.3
Okamoto Yoshihiko
Authorship：Coinvestigator(s)
We studied thermoelectric properties of candidate Dirac electron systems with Ca 3d electrons, which are expected to show high thermoelectric performances. We prepared polycrystalline samples of antiperovskite oxide Ca3XO (X = Sn, Pb) and whisker crystals of one-dimensional Dirac electron system M4SiTe4 (M = Ta, Nb) and discovered that Ca3SnO and M4SiTe4 show high thermoelectric performances. Ternary Ca pnictides CaAgP and CaAgAs are found to be promising candidates to realize ideal line-node Dirac semimetals.
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籠状構造を持つ系における異常な格子振動の理論
2008.10 - 2011.3
科学研究費補助金
Authorship：Principal investigator