所属
高等研究院 特任助教
大学院工学研究科 特任助教
大学院工学研究科 特任助教
職名
特任助教
イケガヤ サトシ
池谷 聡
IKEGAYA Satoshi
学位 1
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博士（工学） （ 2018年3月 北海道大学 ）
研究キーワード 5
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メゾスコピック物理
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超伝導接合系
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トポロジカル超伝導
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超伝導
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物性理論
経歴 3
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名古屋大学高等研究院 特任助教
2023年4月 - 現在
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名古屋大学大学院工学研究科 応用物理学専攻 日本学術振興会特別研究員（PD）
2021年4月 - 2023年3月
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Max Planck Institute for Solid State Research 研究員
2018年4月 - 2021年3月
所属学協会 1
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日本物理学会
2014年6月 - 現在
受賞 1
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第５回高温超伝導フォーラム若手研究奨励賞
2022年3月 高温超伝導フォーラム
論文 20
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Tunable Josephson Diode Effect on the Surface of Topological Insulators 査読有り 国際共著
Lu, B; Ikegaya, S; Burset, P; Tanaka, Y; Nagaosa, N
PHYSICAL REVIEW LETTERS 131 巻 ( 9 ) 頁： 096001 2023年8月
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Anomalous Fano factor as a signature of Bogoliubov Fermi surfaces 査読有り 国際共著
Sayan Banerjee, Satoshi Ikegaya, and Andreas P. Schnyder
PHYSICAL REVIEW RESEARCH 4 巻 ( L042049 ) 2022年12月
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Surface state of the interorbital pairing state in the Sr2RuO4 superconductor 査読有り
Satoshi Ando, Satoshi Ikegaya, Shun Tamura, Yukio Tanaka, and Keiji Yada
PHYSICAL REVIEW B 106 巻 ( 214520 ) 2022年12月
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Shu-Ichiro Suzuki, Satoshi Ikegaya, and Alexander A. Golubov
PHYSICAL REVIEW RESEARCH 4 巻 ( L042020 ) 2022年11月
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Flat-band Majorana bound states in topological Josephson junctions 査読有り 国際共著
Daisuke Oshima, Satoshi Ikegaya, Andreas P. Schnyder, and Yukio Tanaka
PHYSICAL REVIEW RESEARCH 4 巻 ( L022051 ) 2022年5月
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Satoshi Ikegaya, Shu-Ichiro Suzuki, Yukio Tanaka, and Dirk Manske
PHYSICAL REVIEW RESEARCH 3 巻 ( L032062 ) 2021年9月
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Strong anomalous proximity effect from spin-singlet superconductors 査読有り 国際共著
Satoshi Ikegaya, Jaechul Lee, Andreas P. Schnyder, and Yasuhiro Asano
PHYSICAL REVIEW B 104 巻 ( L020502 ) 2021年7月
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Satoshi Ikegaya, Wenbin Rui, Dirk Manske, and Andreas P. Schnyder
PHYSICAL REVIEW RESEARCH 3 巻 ( 023007 ) 2021年4月
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Odd-parity pairing correlations in a d-wave superconductor 査読有り
Jaechul Lee, Satoshi Ikegaya, and Yasuhiro Asano
PHYSICAL REVIEW B 103 巻 ( 104509 ) 2021年3月
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Anomalous proximity effect of planar topological Josephson junctions 査読有り 国際共著
Satoshi Ikegaya, Shun Tamura, Dirk Manske, and Yukio Tanaka
PHYSICAL REVIEW B 102 巻 ( 140505(R) ) 2020年10月
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Satoshi Ikegaya, Keiji Yada, Yukio Tanaka, Satoshi Kashiwaya, Yasuhiro Asano, and Dirk Manske
PHYSICAL REVIEW B 101 巻 ( 220501(R) ) 2020年6月
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Nodal Andreev spectra in multi-Majorana three-terminal Josephson junctions 査読有り 国際共著
Keimei Sakurai, Maria Teresa Mercaldo, Shingo Kobayashi, Ai Yamakage, Satoshi Ikegaya, Tetsuro Habe, Panagiotis Kotetes, Mario Cuoco, and Yasuhiro Asano
PHYSICAL REVIEW B 101 巻 ( 174506 ) 2020年5月
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Josephson effect in two-band superconductors 査読有り 国際共著
Akihiro Sasaki, Satoshi Ikegaya, Tetsuro Habe, Alexander A. Golubov, and Yasuhiro Asano
PHYSICAL REVIEW B 101 巻 ( 184501 ) 2020年5月
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Anomalous Nonlocal Conductance as a Fingerprint of Chiral Majorana Edge States 査読有り 国際共著
Satoshi Ikegaya, Yasuhiro Asano, and Dirk Manske
PHYSICAL REVIEW LETTERS 101 巻 ( 207002 ) 2019年11月
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Satoshi Ikegaya, Shingo Kobayashi, and Yasuhiro Asano
PHYSICAL REVIEW B 97 巻 ( 174501 ) 2018年5月
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Tunable-phi Josephson junction with a quantum anomalous Hall insulator Keimei 査読有り 国際共著
Keimei Sakurai, Satoshi Ikegaya, and Yasuhiro Asano
PHYSICAL REVIEW B 96 巻 ( 224514 ) 2017年12月
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Stability of flat zero-energy states at the dirty surface of a nodal superconductor 査読有り 国際共著
Satoshi Ikegaya, and Yasuhiro Asano
PHYSICAL REVIEW B 95 巻 ( 214503 ) 2017年6月
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Quantization of conductance minimum and index theorem 査読有り 国際共著
Satoshi Ikegaya, Shu-Ichiro Suzuki, Yukio Tanaka, and Yasuhiro Asano
PHYSICAL REVIEW B 94 巻 ( 054512 ) 2016年8月
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Degeneracy of Majorana bound states and fractional Josephson effect in a dirty SNS junction 査読有り 国際共著
Satoshi Ikegaya and Yasuhiro Asano
Journal of Physics: Condensed Matter 28 巻 ( 375702 ) 2016年7月
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Anomalous proximity effect and theoretical design for its realization 査読有り 国際共著 国際誌
Satoshi Ikegaya, Yasuhiro Asano, and Yukio Tanaka
PHYSICAL REVIEW B 91 巻 ( 174511 ) 2015年5月
MISC 1
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トポロジカル超伝導と奇周波数クーパー対の理論 査読有り
田村駿, 池谷聡, 田仲由喜夫
固体物理（アグネ技術センター）57 巻 ( 5 ) 頁： 307 - 309 2022年5月
その他研究活動 1
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令和４年度・令和5年度 文部科学省 卓越研究員制度 卓越研究員候補者
2022年4月-2024年3月
科研費 2
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研究課題/研究課題番号：22KJ1507 2023年3月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
池谷 聡, 池谷 聡
担当区分：研究代表者
配分額：3640000円 （ 直接経費：2800000円 、 間接経費：840000円 ）
２０１０年代に入り勃興したトポロジカル超伝導体の研究におけるこれまでの主題は、トポロジーという「数学的」概念を駆使した「物質の分類・探索」であった。本研究では、トポロジカル超伝導体の研究を、「物理学」の分野として更に発展させ、また将来のデバイスへ応用される可能性を高めるために、トポロジカル超伝導体がメゾスコピック系で示す特異な「物理現象の探索・解明」を行う。特に、高次トポロジカル超伝導体とトポロジカル・ジョセフソン接合という、近年注目を集めているトポロジカル超伝導体に焦点を当て、多端子接合系における電流・電流ゆらぎ・熱流の理論解析を通じて、それぞれの系の個性を捉えた新奇な物理現象を探索する。
令和3年度の研究では、マヨラナ角状態をもつ高次トポロジカル超伝導体に関する研究をまずは行った。具体的には、マヨラナ角状態の数や現れる位置が、試料の形状にどのように影響を受けるのか格子グリーン関数法を用いた数値計算によって明らかにした。また、金属と高次トポロジカル超伝導体の接合系における輸送現象を研究し、マヨラナ角状態の位置の変化をトンネル・コンダクタンスから観測する方法を理論提案した。令和4年度には本研究を発展させて、多端子系におけるマヨラナ角状態を介した非局所輸送現象の研究を行う予定である。
また、令和3年度の研究では、トポロジカル・ジョセフソン接合系に関する研究も行った。具体的には、これまで研究がなされてきた”2次元” トポロジカル・ジョセフソン接合系を拡張し、多重縮退したマヨラナ状態が発現するする”3次元” トポロジカル・ジョセフソン接合系の理論模型を提案した。また、この系における低エネルギー励起に着目した有効模型を構築し、多重縮退したマヨラナ状態が現れる物理的な起源を明らかにした。
さらに、主要な研究課題から派生した2つの研究にも取り組んだ。1つ目の派生研究では、銅酸化物高温超伝導体と永久スピン旋回状態をもつ半導体とのハイブリッド系において、元来、スピン3重項超伝導体しか示さないと考えられていた異常近接効果が生じることを明らかにした。不純物に頑強な多重縮退したマヨラナ状態を実現する上で、永久スピン旋回状態をもつ半導体の性質を利用するという発想は、前述したトポロジカル・ジョセフソン接合系の研究に応用されている。また、2つ目の派生研究では、ルテネイト超伝導体のペアポテンシャル対称性を決定するための実験を理論提案した。具体的には、ルテネイト超伝導/金属接合系において、接合角度を変化させながらトンネル・コンダクタンス測定を行うことを提案した。
高次トポロジカル超伝導体におけるマヨラナ角状態の数や位置と試料形状の関係性を明らかにするとともに、基本的な電気伝導特性（単一リード線を微分コンダクタンス）の数値計算を完了した。また、マヨラナ角状態の位置を印加磁場によって制御できるような高次トポロジカル超伝導体の模型を理論提案できた。
当初は、これに続いて複数のリード線を高次トポロジカル超伝導体に接合した系における非局所輸送現象の研究に着手する予定であったが、トポロジカル・ジョセフソン接合系の研究分野における急速な発展を受けて、３年目（令和５年度）に研究を予定していたトポロジカル・ジョセフソン接合系の研究を前倒しして進めた。その結果、多重縮退したマヨラナ状態が現れる３次元トポロジカル・ジョセフソン接合系の模型を理論提案することができた。この系では、実効的なpx波超伝導状態が実現しており、異常近接効果を示すことが期待される。また、この研究の過程で、銅酸化物高温超伝導体と永久スピン旋回状態をもつ半導体とのハイブリッド系における異常近接効果に関する派生研究を行った。
以上の研究成果は計3篇の論文にまとめられ、欧文誌にて発表されている。
本年度(令和4年度)の研究では、複数のリードを接合した高次トポロジカル超伝導体における非局所輸送現象を主に研究する。まずは、基本的なトポロジカル超伝導体の接合系における電流ゆらぎ・熱伝導を調べ、高次トポロジカル超伝導体を含む多端子接合系の研究に必要な知見・計算手法を習得する。これを応用し、高次トポロジカル超伝導体に特有のメゾスコピック現象を理論的に探索する。また本年度には、非平衡系の解析に応用可能なケルデッシュ形式の格子グリーン関数法の構築に向けて、基礎的な知見を習得する -
新奇トポロジカル超伝導体におけるメゾスコピック伝導の研究
研究課題/研究課題番号：21J00041 2021年4月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 特別研究員奨励費
池谷 聡
令和3年度の研究では、マヨラナ角状態をもつ高次トポロジカル超伝導体に関する研究をまずは行った。具体的には、マヨラナ角状態の数や現れる位置が、試料の形状にどのように影響を受けるのか格子グリーン関数法を用いた数値計算によって明らかにした。また、金属と高次トポロジカル超伝導体の接合系における輸送現象を研究し、マヨラナ角状態の位置の変化をトンネル・コンダクタンスから観測する方法を理論提案した。令和4年度には本研究を発展させて、多端子系におけるマヨラナ角状態を介した非局所輸送現象の研究を行う予定である。
また、令和3年度の研究では、トポロジカル・ジョセフソン接合系に関する研究も行った。具体的には、これまで研究がなされてきた”2次元” トポロジカル・ジョセフソン接合系を拡張し、多重縮退したマヨラナ状態が発現するする”3次元” トポロジカル・ジョセフソン接合系の理論模型を提案した。また、この系における低エネルギー励起に着目した有効模型を構築し、多重縮退したマヨラナ状態が現れる物理的な起源を明らかにした。
さらに、主要な研究課題から派生した2つの研究にも取り組んだ。1つ目の派生研究では、銅酸化物高温超伝導体と永久スピン旋回状態をもつ半導体とのハイブリッド系において、元来、スピン3重項超伝導体しか示さないと考えられていた異常近接効果が生じることを明らかにした。不純物に頑強な多重縮退したマヨラナ状態を実現する上で、永久スピン旋回状態をもつ半導体の性質を利用するという発想は、前述したトポロジカル・ジョセフソン接合系の研究に応用されている。また、2つ目の派生研究では、ルテネイト超伝導体のペアポテンシャル対称性を決定するための実験を理論提案した。具体的には、ルテネイト超伝導/金属接合系において、接合角度を変化させながらトンネル・コンダクタンス測定を行うことを提案した。