分子性導体における不均一状態と巨大応答の理論的研究

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 21110510
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2010: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2009: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 分子性固体 / 物性理論 / 強相関電子系

Research Abstract

本研究課題では、分子性導体中の強い電子間相互作用の影響を理論的に取り扱い、分子性導体のグラス的振る舞いを明らかにすることを目的にしている。まず分子性導体中の電子の交換相関効果をバーテックス補正の観点から取り扱い、電荷秩序近傍におけるスピン帯磁率の増加を議論した。これはθ型分子導体やバナジウム酸化物などの実験結果と対応すると考えられる。バーテックス補正についての考察をさらに進め、電荷秩序近傍にある電子系を揺らぎ交換近似(FLEX)で取り扱い、各種の熱力学量を計算した。その結果、電荷秩序近傍で電荷圧縮率が負となることを示した。この計算では近接サイト間のクーロン相互作用のみを取り扱ったが、より長距離のクーロン相互作用を平均場で取り扱うと、負の電荷圧縮率との間に競合関係が生じる。この競合関係を注意深く考察し、数十ナノメートル程度の長さスケールで不均一な電子状態が実現されることを議論した。このメソスケールの電荷不均一状態は、電荷パターンとフェルミ面の差し渡しのあいだの大きな不一致に由来し、分子性導体特有の現象となっている。この結果について、今後実験的な検証が待たれる。さらに異なるモデルパラメータでは、フェルミ面が大きく変形しすることを示した。またフェルミ面上でホットスポット・コールドスポットが形成され、準粒子の散乱時間が異方的になることも示した。この結果は、分子性導体の磁気抵抗効果などの輸送特性を理解する際に重要になると期待され、やはり今度の実験検証が待たれる。

Research Products

• [Journal Article] Enhanced Spin Susceptibility toward the Charge-Ordering Transition in a Two-Dimensional Extended Hubbard Model (2009)
  • Author(s): K.Yoshimi, T.Kato, H.Maebashi
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. 78 Pages: 104002-104002
  • NAID: 130005437139
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Coulomb frustration effect on negative charge compressibility (2010)
  • Author(s): K.Yoshimi, T.Kato, H.Maebashi
  • Organizer: The International Conference on Conducting Materials (ICoCoM2010)
  • Place of Presentation: チェニジア・スース
  • Year and Date: 2010-11-03
• [Presentation] Negative charge compressibility induced by charge fluctuations (2010)
  • Author(s): K.Yoshimi, T.Kato, H.Maebashi
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals(ICSM2010)
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2010-07-06
• [Presentation] 長距離クーロン相互作用を介した交換プロセスによる電荷秩序不安定性の研究 (2009)
  • Author(s): 湯川英美、吉見一慶、前橋英明、加藤岳生、小形正男
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] 異方的三角格子模型における一様電荷不安定性に関する理論解析 (2009)
  • Author(s): 吉見一慶、加藤岳生、前橋英明
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-25