ダイマーモット有機物質における反強磁性相図の完全解明と電子型誘電体研究の新戦略
| Project/Area Number |
21K03438
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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 | Saitama University |
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Principal Investigator |
谷口 弘三 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (50323374)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 拓矢 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50827186)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 磁気構造 / 一次相転移 / 磁化測定 / 誘電率 / 核四重極共鳴 / 磁気トルク / 有機導体 / 磁性 / 誘電体 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、ダイマーモット絶縁体と呼ばれる有機物質が示す特異な磁性と誘電性に焦点をあてたものである。κ型BEDT-TTF塩と呼ばれる代表的有機導体の反強磁性相は、20年も前からその存在が知られていたが、近年の我々の研究により、この相は、二つの異なるスピン構造を持つ相からなることが明らかになった。本研究では、この二つの相の相境界を決定するとともに、この相境界近傍での物性を解明する。また、ダイマーモット絶縁体が示す特異な誘電性を核四重極共鳴法により、微視的な観点で解明することを目指す。さらに、BEDT-TTF塩のSe置換などによる化学修飾法により、新物質の開発と新電子相の探索を推進する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の研究代表者らの研究により、代表的有機導体、κ-型BEDT-TTF (ET) 塩の反強磁性相には、実は、一次相転移の相境界が新たに存在することが明らかになった。この相転移は、半分の分子層内のスピンが180度反転し、面間方向のスピン配列が強磁性的配列から反強磁性的配列へと変化する特異なものである。また、この性質を利用したスピン流検出の方法が理論的に提案されている。しかし、相境界がどこにあるか、さらには相境界近傍での物性はどうなるかについては全く解明されていなかった。そこで、本研究では、ET分子の重水素化とアニオンの部分置換（ClサイトのBr置換）を組み合わせた精密な化学圧力制御を実行し、そこでの磁性の解明を目指した。結果として、約50パーセントのBr置換までは、Br型の磁気構造を持つことが判明し、相境界をある程度しぼることに成功した。最終年度には、磁場方位を正確に定めつつ行った精密な磁化測定からゼロ磁場帯磁率の抽出に成功した。磁化率が強磁性的な振る舞いを示すことを示唆する結果が得られており、傾角反強磁性体の新たな側面を浮き彫りにした可能性がある。また、この磁気構造に関する微視的な理論研究との共同研究も展開され、我々の主張を支持する結果も得られた。
また、近年、上記の系を含む種々のダイマー型ET塩で誘電率の異常が観測され、この現象がETダイマー内での電荷分離による電子型誘電体の発現であるとして注目されている。本研究では、この現象の新たな研究手法として、核四重極共鳴 (NQR) と、ET分子の部分Se置換を提案した。まず、ETのSe置換については、最終年度にもいくつかの塩の合成に成功し、研究を展開した。また、NQR法についても、複数のET塩での展開に成功しており、二種類の同位体核種でのNQRを比較することにより、電荷秩序や電荷ゆらぎの情報を得る方法論が構築されつつある。
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Report
(3 results)
Research Products
(69 results)
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[Presentation] μSR Study on the Spin Dynamics of κ-(ET)4Hg2.78Cl82023
Author(s)
Dita Puspita Sari, Yipeng Cai, Utami Widyaiswari, Anita Eka Putri, Eiki Yamada, Yuta Someya, Akihiro Koda, Yasuyuki Ishii, Isao Watanabe, Kenji Kojima, Hiromi Taniguchi
Organizer
日本物理学会第78回年次大会
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[Presentation] μSR study of κ-(ET)4Hg2.89Br8 and κ-(ET)4Hg2.78Cl82022
Author(s)
D. P. Sari, Y. Cai, U. Widyaiswari, E. Yamada, Y. Someya, M-V. deToro Sanchez, K. M. Kojima, I. Watanabe, H. Taniguchi, Y. Ishii,
Organizer
6th International Conference on Functional Materials Science 2022 (ICFMS 2022)
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