| Project/Area Number |
22K13999
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
Kurihara Ryosuke 東京理科大学, 創域理工学部先端物理学科, 助教 (00795114)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 超音波 / 励起子絶縁体 / 構造相転移 / ソフトモード / 電子-格子相互作用 / d電子系 / 電気四極子 |
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| Outline of Research at the Start |
構造相転移やフォノンの不安定性の起源解明は，新奇な量子系の解明につながる可能性が
ある．近年，Ta2NiSe5における構造相転移の起源として，電子-正孔対が凝縮する励
起子絶縁体転移が注目を集めた．そこでは，構造相転移で不安定化するフォノンが取り持つ電子-格子相互作用の寄与が提案され，検証課題となっている．そこで本研究では，Ta2NiSe5における電子-格子相互作用が寄与する励起子絶縁体転移の実験的証拠を得るため，音響フォノン観測に長けた超音波計測を駆使し，構造相転移に伴いソフト化するブリルアンゾーン中心の横波音響フォノンと量子系との間に働く電子-格子相互作用のエネルギースケールの解明
を目指す．
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| Outline of Final Research Achievements |
In Ta2NiSe5, an excitonic-insulator (EI) transition has been discussed as the origin of the structural phase transition at 328 K. The EI transition is usually driven by electronic correlations and the band structures are reconstructed. On the other hand, the contribution of electron-phonon interactions has also been proposed in Ta2NiSe5. Thus, the estimation of such interaction can play a key role in understanding EI transition.
In this study, we investigated the elastic soft modes of the structural phase (SP) transitions in Ta2NiSe5 by ultrasonic measurements. As a result, an elastic soft mode in the transverse elastic constant C55 was observed. Due to the elastic softening, we estimated the electron-phonon interaction coefficient to be 2500 K.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
構造相転移は，物質の性質を劇的に変化させる相転移の一種である．例えばBaTiO3では，構造相転移に伴う強誘電性の獲得が生じ，産業応用上重要な物質となっている．また鉄ヒ素超伝導体では，高い転移温度を示す全く新しい超伝導の発現機構に対し構造相転移の寄与が指摘されるなど，新奇な物性の発見に寄り添った相転移の1つといえる．
本研究では，構造相転移を誘起する新奇な電子系の相転移として励起子絶縁体に着目し，その発現機構の理解を目指した．本研究により，構造相転移を引き起こす電子-格子相互作用の寄与とその大きさを実験的に検証でき，また可能な励起子絶縁体転移の機構についてどの電子系が重要となるかを検証できた．
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