| Project/Area Number |
20K20894
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮川 和也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90302760)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 中性-イオン性転移 / 非相反伝導 / 電荷秩序 / 電荷ガラス / 電荷グラス / 輸送現象 / 有機導体 / 分子性固体 / 核磁気共鳴 / Thoullesポンピング |
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| Outline of Research at the Start |
金属、半導体、微細加工系、超伝導体等に特有な電荷の輸送は、それぞれ、物理学研究の舞台であるとともに、産業の基盤でもある。従って、新しい電荷輸送機構の実現は、基礎科学と応用科学の枠を越えた波及効果をもたらす。本研究では、絶縁体の電子を集団的に移動させる全く新しい電荷輸送法の実現に挑戦する。その原理は、1983年にThoulessが提唱したトポロジカル電荷ポンピングである。局在電荷をポテンシャルに乗せて集団的かつコヒーレントに運ぶというものである。我々は、これまでに行ってきた分子性物質の研究から得たヒント、すなわち、電荷-格子秩序系に内在する複数の秩序変数を循環制御することによりその実現に挑む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性-イオン性転移物質であるTTF-CAではトポロジカル励起が伝導を担うと考えられる。中性状態およびイオン性状態において前年度観測された圧力下の非相反伝導の解析を継続して行った。本測定では、強い電場を用いること、イオン性強誘電相では高抵抗状態になることから、発熱という本質的ではない効果が測定値へ影響を与えていることを念頭において解析を進めた。試料依存性に関しても二つの試料において非相反伝導は観測している。一方でこの二つの試料間で振る舞いに異なる点もあることから、その原因として上記の発熱効果だけではなく、印加圧力、端子付けの違いなど試料環境の影響の可能性もあるのではないかと考えられ、より本質的な挙動を得るにはさらなる検討が必要である。
強い電子相関によって(電荷分布の粗密を形成して)電荷秩序絶縁体となるtheta-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4(theta-RbZn)のラマン測定による空間イメージングの結果をまとめて論文として発表した。本物質は冷却速度の違いにより、電荷秩序状態や不均一な電荷分布をもち様々な物性がガラス的挙動を示す電荷ガラス状態が発現する。加えて温度域によっては電荷ガラス状態から電荷秩序状態へ時間の経過とともに移り変わる。これらの状態間の変遷過程をイメージングにより測定し、解析をすすめ、その量子性を議論した。
加えて、theta-RbZn塩、および、theta-(BEDT-TTF)2CsZn(SCN)4(theta-CsZn)塩においては、X線光子相関分光法での国際共同研究を行うべく、あらたに両塩の試料合成を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中性-イオン性転移物質ではパルス電場下での測定に関しての解析を進めることができた。さらに、電荷ガラス系物質の結果をまとめることができるなどおおむね順調に進められている。加えて、国際共同研究が始まった。
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| Strategy for Future Research Activity |
中性-イオン性転移物質でみられた非相反伝導に関しては二つの試料で観測できているものの、完全に同じ振る舞いとはなっていない。発熱の影響も含め、印加圧などの違い、端子の付け方の違いなどによる外的要因による可能性もありえるので条件を変えながら測定と解析を慎重に進める。加えて、これまでの結果を踏まえサウレスポンピングへの挑戦も続ける。
電荷秩序系物質に関しては共同実験の遂行を念頭に良質な試料を作成する。さらにスピン自由度に着目し、冷却速度を変えるなどした際の磁化率の挙動の測定を行う。
これまでの結果はまとめて、国内外の学会、論文で発表、議論を行う。
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