π電子系単分子膜FETにおける歪み誘起相転移現象の探索

• Project Area: pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions
• Project/Area Number: 17H05168
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Institute for Molecular Science
• Principal Investigator: 須田 理行 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (80585159)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2017: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: スピントロニクス / 分子モーター / 分子デバイス / 外場制御 / スピン偏極電流 / 電界効果 / 歪み効果 / 自己組織化単分子膜 / モット絶縁体 / 相転移 / 有機単分子膜 / 電界効果トランジスタ / 電荷移動錯体

Outline of Annual Research Achievements

分子や結晶のキラリティと物理現象のキラリティを統合する“真のキラリティ”は「空間反転対称性Pは破るが、純粋回転Rと時間反転対称性Tとの組み合わせRTは破らない」と定義される。これをもとに電子の運動を再考すれば、(非スピン偏極)電流はアキラルな現象と定義されるのに対し、スピン偏極電流はキラルな現象と定義することが出来る。この事実は、電流からスピン偏極電流へのキラル分子による物性変換の可能性を示唆する。
実際に、キラル分子を通過したトンネル電流がスピン偏極を受ける現象(Chiral-induced spin selectivity effect)が報告され、注目を集めている。
一方、分子モーターとして知られるOvercrowded alkene (OCA)誘導体のモーター運動には光照射および熱処理によって誘起されるモーター運動1回転につき、4回のキラリティ反転を伴う。すなわち、分子モーターは光および熱によるスピン偏極電流の外場制御の可能性を有する。本研究では、キラル分子を通過する電流におけるスピン偏極現象：Chiral-induced spin-selectivity (CISS) 効果を利用し、OCA単分子膜を通過する電流に対し、光照射・熱処理プロセスによるスピン偏極方向の反転を試みた。OCA単分子膜を通過するトンネル磁気抵抗は磁場の符号に対して反対称なシグナルを示し、分子のキラリティによるスピン偏極効果が実証された。更に、OCA単分子膜のキラリティ反転に伴い、磁気抵抗の符号反転が観測され、分子モータの回転運動に伴うスピン偏極電流の光(熱)制御に成功した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] VISTEC/Suranaree University of Technology(タイ)
• [Journal Article] Light-driven Molecular Switch for Reconfigurable Spin Filters (2019)
  • Author(s): Suda Masayuki、 Thathong Yuranan、 Promarak Vinich、 Kojima Hirotaka、 Nakamura Masakazu、 Shiraogawa Takafumi、Ehara Masahiro、Yamamoto Hiroshi M.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Size effects on supercooling phenomena in strongly correlated electron systems: IrTe2 and θ-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4 (2018)
  • Author(s): Oike H.、Suda M.、Kamitani M.、Ueda A.、Mori H.、Tokura Y.、Yamamoto H. M.、Kagawa F.
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 97 Issue: 8 Pages: 085102-085102
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.085102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Ambipolar Superconducting Field-Effect Transistor Operating above Liquid Helium Temperature (2018)
  • Author(s): Kawaguchi Genta、Bardin Andrey A.、Suda Masayuki、Uruichi Mikio、Yamamoto Hiroshi M.
  • Journal Title: Advanced Materials Volume: 31 Issue: 2 Pages: 1805715-1805715
  • DOI: 10.1002/adma.201805715
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A New Photo-Control Method for Organic-Inorganic Interface Dipoles and Its Application to Photo-Controllable Molecular Devices (2018)
  • Author(s): M. Suda
  • Journal Title: Bulletin of the Chemical Society of Japan Volume: 91 Issue: 1 Pages: 19-28
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170283
  • NAID: 130006309040
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Field-, Strain- and Light-induced Superconductivity in Organic Strongly Correlated Electron Systems (2018)
  • Author(s): M. Suda and H. M. Yamamoto
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 20 Issue: 3 Pages: 1321-1331
  • DOI: 10.1039/c7cp06716j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organic Phase-transition Transistor with Strongly-correlated Electrons (2018)
  • Author(s): H. M. Yamamoto, M. Suda and Y. Kawasugi
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 57 Issue: 3S2 Pages: 03EA02-03EA02
  • DOI: 10.7567/jjap.57.03ea02
  • NAID: 210000148737
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 光で制御する超伝導 ～光応答性電気二重層トランジスタ～ (2018)
  • Author(s): 山本 浩史, 須田 理行
  • Journal Title: 日本物理学会誌 Volume: 73 Pages: 143-147
  • NAID: 40021484517
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N-type Superconductivity in an organic Mott insulator induced by light-driven electron-doping (2017)
  • Author(s): M. Suda, N. Takashina, S. Namuangruk, N. Kungwan, H. Sakurai and H. M. Yamamoto
  • Journal Title: Advanced Materials Volume: 29 Issue: 33 Pages: 1606833-1606833
  • DOI: 10.1002/adma.201606833
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fabrication and Operation of Monolayer Mott FET at Room Temperature (2017)
  • Author(s): F. Yang, M. Suda and H. M. Yamamoto
  • Journal Title: Bulletin of the Chemical Society of Japan Volume: 90 Issue: 11 Pages: 1259-1266
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170233
  • NAID: 130006201447
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mott Transition by an Impulsive dielectric Breakdown (2017)
  • Author(s): H. Yamakawa, T. Miyamoto, T. Morimoto, T. Tanishige, H. Yada, N. Kida, M. Suda, H. M. Yamamoto, R. Kato, K. Miyagawa, K. Kanoda and H. Okamoto
  • Journal Title: Nature Materials Volume: 16 Issue: 11 Pages: 1100-1105
  • DOI: 10.1038/nmat4967
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aperiodic quantum oscillations of particle-hole asymmetric Dirac cones (2017)
  • Author(s): E. Tisserond, J. N. Fuchs, M. O. Goerbig, P. Auban-Senzier, C. M´ezi`ere, P. Batail, Y. Kawasugi, M. Suda, H. M. Yamamoto, R. Kato, N. Tajima and M. Monteverde
  • Journal Title: EPL Volume: 119 Issue: 6 Pages: 67001-67001
  • DOI: 10.1209/0295-5075/119/67001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of Novel Phase Transition Devices Utilizing Strongly-correlated Molecular Conductors (2017)
  • Author(s): M. Suda
  • Journal Title: Molecular Science Volume: 11 Issue: 1 Pages: A0092
  • DOI: 10.3175/molsci.11.A0092
  • NAID: 130006034929
  • ISSN: 1881-8404
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 界面光異性化分子を用いた電子物性の光制御 (2019)
  • Author(s): 須田理行
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
  • Invited
• [Presentation] κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2における歪み誘起モット転移と両極性超伝導転移 (2019)
  • Author(s): 川口玄太，須田理行，山本浩史
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] “歪み”で誘起するπ電子系相転移 (2018)
  • Author(s): 須田理行
  • Organizer: CSJ化学フェスタ2018
  • Invited
• [Presentation] Superconducting FETs Based on Organic Strongly Correlated Materials (2018)
  • Author(s): Masayuki Suda
  • Organizer: Gordon Research Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Development of Photo-tunable Organic Spin-filters based on Overcrowded Alkenes (2018)
  • Author(s): Masayuki Suda, Yuranan Thathong, Vinich Promarak, Hiroshi M. Yamamoto
  • Organizer: 43rd International Conference on Coordination Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 2D Molecular Layer Mott FET toward Room Temperature Operation (2018)
  • Author(s): Masayuki Suda, Hiroshi M. Yamamoto
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] κ型ET塩バルク結晶における光誘起”表面”超伝導 (2018)
  • Author(s): 須田理行
  • Organizer: 有機固体若手の学校2018
• [Presentation] 強相関電子系分子性導体を用いた新奇相転移型デバイスの開発 (2017)
  • Author(s): 須田理行
  • Organizer: 第11回分子科学討論会2017
  • Invited
• [Presentation] 電荷秩序絶縁体相に隣接する質量ゼロのディラック電子系 (2017)
  • Author(s): 五島大樹・秋田百合香・小川健太郎・田嶋尚也・川椙義高・須田理行・山本浩史・加藤礼三・西尾豊・梶田晃示
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] テラヘルツパルス励起によるκ型BEDT-TTF塩のモット絶縁体 金属転移の研究 (2017)
  • Author(s): 山川大路・宮本辰也・寺重翼・森本剛史・貴田徳明・山本浩史・須田理行・加藤礼三・宮川和也・鹿野田一司・岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] テラヘルツパルス励起による有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩の常誘電 強誘電転移の研究 (2017)
  • Author(s): 山川大路・戸部光・宮本辰也・寺重翼・森本剛史・貴田徳明・宮川和也・鹿野田一司・須田理行・山本浩史・岡本博
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 室温動作相転移デバイスを志向した二次元分子膜モットFETの開発 (2017)
  • Author(s): 須田理行
  • Organizer: 「π造形科学」第4回公開シンポジウム
• [Presentation] 極低温下における架橋液晶高分子中のアゾベンゼンの光異性化の評価 (2017)
  • Author(s): 荻久保俊哉・橋本岳・宇部達・須田理行・山本浩史・池田富樹
  • Organizer: 日本物理学会第7３回年次大会
• [Presentation] エックス線照射した電荷ガラス物質θ-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4の赤外分光測定 (2017)
  • Author(s): 小林亮太・大藏聖・唐金裕也・須田理行・山本浩史・池本夕佳・森脇太郎・橋本顕一郎・佐々木孝彦
  • Organizer: 日本物理学会第7３回年次大会
• [Presentation] θ-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4における１次転移ダイナミクスとサイズ効果 (2017)
  • Author(s): 賀川史敬・大池広志・須田理行・上田顕・森初果・十倉好紀・山本浩史
  • Organizer: 日本物理学会第7３回年次大会
• [Presentation] 分子性ディラック電子系への電子注入効果 (2017)
  • Author(s): 田嶋尚也・川椙義高・須田理行・山本浩史・加藤礼三・西尾豊・梶田晃示・Miguel Monteverde
  • Organizer: 日本物理学会第7３回年次大会
• [Presentation] 乱れを導入したκ型ET塩における電界効果 (2017)
  • Author(s): 川口玄太・須田理行・山本浩史
  • Organizer: 日本物理学会第7３回年次大会
• [Presentation] テラヘルツパルス励起による有機モット絶縁体κ型BEDT-TTF塩の常誘電 強誘電転移の研究II (2017)
  • Author(s): 山川大路・戸部光・宮本辰也・寺重翼・森本剛史・貴田徳明・宮川和也・鹿野田一司・須田理行・山本浩史・岡本博
  • Organizer: 日本物理学会第7３回年次大会