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Anomalous cross-correlated response induced by ferroaxial order

Research Project

Project/Area Number 23K17659
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

古川 哲也  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10756373)

Project Period (FY) 2023-06-30 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Keywordsフェロアキシャル / 強軸性 / 交差応答 / アシンメトリー / 多極子
Outline of Research at the Start

本研究ではフェロアキシャル秩序と呼ばれる、結晶構造の回転方向対称性が破れ、「ナノ・ラチェット構造」が創発される双極子型秩序に特有の交差応答を突き止め、実験的に実証することを目指す。フェロアキシャル秩序・転移を有する物質について、その電気的、熱的輸送特性を実験的に調べることで特異交差応答を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではフェロアキシャル秩序と呼ばれる、結晶中において結晶主軸に対する回転方向対称性が破れ、「ナノ・ラチェット構造」が創発される秩序が生む特異交差応答を実験的に探求することを目的としている。研究開始当初の具体的目標としては、磁場や磁化の存在がなくても生じる特異な横熱電効果の観測を目指した。最初の目標として、実際に巨大フェロアキシャル転移を示す、電荷密度波スピン液体物質 1T-TaS2を対象に特異熱電応答の探求を行うことを計画していたため、実際に熱電測定を試みた。しかし十分大きな信号を検出することができておらず、現時点では特異熱電効果の実証にはまだ至っていない。またこの研究の過程で、実験に必要な低温試料環境を用意するため、所有しているクライオスタットの冷凍機のオーバーホールを行った。
特異熱電効果の測定と並行してフェロアキシャル秩序系の交差応答についての考察・情報収集を行ったところ、電気伝導でもフェロアキシャル系特有の交差応答が現れる可能性がわかった。具体的には非従来型のプラナーホール効果が現れる可能性がわかった。この効果を実証するべく、フェロアキシャルな有機導体を用いて非従来型プラナーホール効果の測定を行ったところ、その兆候を示す実験結果を得ることに成功した。この効果の存在が確立すればフェロアキシャル伝導体における交差応答の初発見となり、フェロアキシャル系の物理に大きな展開をもたらすことになる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初目指していた特異交差熱電応答の実証には現時点では成功していないが、一方で新しい研究目標として特異な交差電気伝導現象を実証しようとしたところ肯定的な成果を得つつあるため。

Strategy for Future Research Activity

本研究の研究開始当初の具体的目標としては、磁場や磁化の存在がなくても生じる特異な横熱電効果の観測を挙げていたが、その後の考察を経て、新たにフェロアキシャル系での特異な交差電気伝導現象の探求という研究の軸が加わった。これを踏まえ以下のように研究を遂行する予定である。
(1)特異横熱電効果の探求:これまでの研究に引き続き、巨大フェロアキシャル転移を示す電荷密度波(CDW)スピン液体物質 1T-TaS2を対象に特異熱電応答の探求を行う。交流熱起電力測定法だけでなく直流熱起電力測定法も試し、より実験精度を上げることで効果の観測を目指す。また磁場を印加することで非従来的なプラナーネルンスト効果の探求も目指す。
(2)特異交差電気伝導現象の探求:アキシャルな対称性をもつ有機導体において非従来型プラナーホール効果の兆候が観測されたため、より詳細な検証を行っていく。具体的には、磁場印加方向や強磁場下での磁場に対する非線形特性などを調べることで効果の特性を明らかにする。また非アキシャルな系でこの非従来型プラナーホール効果が生じないことも検証する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Microscopic evidence for preformed Cooper pairs in pressure-tuned organic superconductors near the Mott transition2023

    • Author(s)
      Furukawa Tetsuya、Miyagawa Kazuya、Matsumoto Mitsunori、Sasaki Takahiko、Kanoda Kazushi
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 5 Issue: 2 Pages: 023615-023615

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.5.023165

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Thermal Transport of a Layered Organic Mott Insulator κ-(ET)2Cu[N(CN)2]Cl2023

    • Author(s)
      Furukawa Tetsuya、Taniguchi Hiromi、Sasaki Takahiko
    • Journal Title

      JPS Conference Proceedings

      Volume: 38 Pages: 011143-011143

    • DOI

      10.7566/jpscp.38.011143

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有機磁性体・有機ディラック電子系における熱伝導・熱電物性2024

    • Author(s)
      古川哲也
    • Organizer
      ISSPワークショップ 「デバイス活用で臨む有機伝導体の未来」
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 常圧有機ディラック電子系α-(BETS)2I3における熱電効果と熱伝導2024

    • Author(s)
      古川哲也, 西川哲也, 井口敏, 加藤拓洋, 小林拓矢, 谷口弘三, 佐々木孝彦
    • Organizer
      日本物理学会 2024年春季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 直方晶κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Clの赤外磁気光学カー効果2024

    • Author(s)
      井口敏, 小林広樹, 池本夕佳, 古川哲也, 伊藤弘毅, 岩井伸一郎, 森脇太郎, 佐々木孝彦
    • Organizer
      日本物理学会 2024年春季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ダイマーモット絶縁体β'-(BEDT-TTF)2ICl2の熱伝導2023

    • Author(s)
      西川哲也, 古川哲也, 谷口弘三, 佐々木孝彦
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-07-04   Modified: 2024-12-25  

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