Development of spintronic functions inherent in molecular orientations
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19K03723
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Tokyo Denki University (2022-2023)
Waseda University (2019-2021) |
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Principal Investigator |
中 惇 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (60708527)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
妹尾 仁嗣 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30415054)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | ピエゾ磁気効果 / アルカリ超酸化物 / 第一原理計算 / 幾何学的フラストレーション / 軌道秩序 / Dirac電子系 / 分子性導体 / スピン分裂 / 構造最適化 / 強相関効果 / 光学伝導度 / 1粒子励起スペクトル / ペロブスカイト / スピン軌道結合 / GdFeO3型歪み / 軌道間ベリー位相 / 異常ホール効果 / 有機導体 / 磁気光学カー効果 / スピン流生成 / 励起子絶縁体 / スピンゼーベック効果 / 電子相関 / スピン流 / スピントロニクス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、スピントロニクス機能研究の舞台として、軽元素からなる分子性導体を明確な理論的指針に基づき提示する。これまで強いスピン軌道結合を持つ重元素を含む無機金属や半導体を中心に展開されてきた領域に、新しい材料基盤を与える。具体的には、分子性導体の特徴的な分子配列構造がもたらすエネルギーバンド変形が、原理的にスピン軌道結合を必要としないスピン流生成機能を創発し得ることを、実際の物質に即した有効モデル解析と群論的考察を相補的に用いて明らかにする。実験によるスピン流検出を念頭においた観測理論の提案から具体的な候補物質の選定までを一貫して行い、分子性導体を用いたスピン流生成を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、分子性導体の分子配向と電子相関効果の双方に立脚した交差相関現象を探索を目的として以下の研究を行った。1)κ型分子性導体の反強磁性状態に応力を印加することで生じるピエゾ磁気効果の理論研究を行った。具体的には、前年度に第一原理計算を用いて導入した強束縛モデルにクーロン斥力を加えたハバードモデルから摂動展開を行い、強結合極限のハイゼンベルグモデルを導出した。格子変形による交換相互作用の変化を取り入れ、有限温度におけるピエゾ磁気効果を調べた結果、同一の副格子間に働く交換相互作用がピエゾ磁気効果をもたらすことを見出した明らかにした。これはダイマーの結合-反結合軌道間のhoppingを含むため、ダイマー強度が弱いほどピエゾ磁気効果が増強されることを明らかにした。2)酸素分子のπ電子軌道自由度を持つアルカリ超酸化物AO2は、幾何学的フラストレーションにより様々な配列パターンの軌道・磁気秩序が競合する系であり、その低温状態は未だ明らかになっていない。第一原理計算をベースとしてこの系の電子状態を記述する強結合有効模型を構築し、基底状態の軌道・磁気秩序を調べた。結果として、CsO2に対応するパラメータ領域において近年実験で明らかになった磁気秩序状態が理論的にも安定化することを見出した。この背景にはπ電子軌道の秩序化が重要な役割を果たすことを示した。3)これらに加えて、近年実験的に指摘されたα型有機導体の反強磁性状態における交差相関現象の研究にも着手している。
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Report
(5 results)
Research Products
(49 results)
