軌道自由度を有する分子性超伝導体における電子対形成の研究
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19K05405
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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 32020:Functional solid state chemistry-related
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
山本 貴 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (20511017)
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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 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 分子性導体 / 分子軌道自由度 / 分子分光 / 金属ジチオレン錯体 / 分子性伝導体 / 高圧 / 分子性超伝導体 / 一軸圧縮 |
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| Outline of Research at the Start |
超伝導には、永久電流を担うための弱い電子対を形成する結合力が必要である。一方で、電子を引き離す反発力による磁気的効果も無視できない。本研究では、分子性超伝導体を用いて、結合力と反発力が両立できる「からくり」を解明する。分子性結晶の超伝導体は、HOMOとLUMOの準位が近いので、軌道自由度が存在する。例えば「HOMOは結合力を担い、LUMOは反発力を担う」というように、互いの役割が独立している。分光学的手法による結合力と反発力の定量化を行うことで、弱い電子対の形成に適した条件を見出す。また、結合力や反発力を選択的に促進させることで、分子性結晶に複合的機能を付与できるのか試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属ジチオレン錯体の分子から成る結晶性物質は、超伝導・単一成分金属・スピン液体・ディラック電子系の観点から注目されている。金属ジチオレン錯体の分子は、HOMOとLUMOの準位が近いという特徴をもつため、固体中の電子状態の新たな知見を得るための化合物として期待されている。新たな知見を得るためには、結晶中で隣接した分子同士の相互作用をより直接的に評価するノウハウを獲得する必要がある。本研究では、モデル化合物Q[M(dmit)2]2塩（Qは+1価の陽イオン、Mは金属原子）を用い、HOMOとLUMOの準位が近いときの軌道・電子・格子にまつわる分子間相互作用を、近赤外分光と振動分光により評価できるようにした。具体的成果を以下に示す。
中心金属のサイズが大きいM=Ptの場合、同一結晶内で二量化した錯体分子のうち、半数においてHOMOとLUMOの準位が逆転し、残り半数では逆転しないことを発見した。この現象は、Q+の大きさが異なる三種類の塩においても観測された。準位の逆転した二量体と、逆転しない二量体は、二次元的に交互に並ぶ。前者では強い電子－格子相互作用を示し、後者では、クーロン斥力を最小限にするように、二つのイオン的分子が遠ざかる。この現象により、擬縮退が回避される。
一方、二量体のサイズがM=Ptよりも小さいM=Pdの塩では、準位が逆転した状態で結晶を形成するため、反結合性軌道に孤立電子が生じるので、非磁性転移や磁性転移が起こることを突き止めた。Q+のサイズが最大であるEt2Me2Sb[Pd(dmit)2]2では、逆転した状態と逆転が解消された状態との競合を示唆する揺らぎを、相転移温度近傍の非常に狭い温度範囲で観測した。
本研究により、金属ジチオレン錯体から成る固体におけるフロンティア軌道に関する実験的研究手段を獲得したので、今後はディラック電子系などに適用したい。
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Report
(5 results)
Research Products
(21 results)
