Exploring new electronic functions of condensed conjugation molecular assemblies created by randomness

• Project Area: Condensed Conjugation Molecular Physics and Chemistry: Revisiting "Electronic Conjugation" Leading to Innovative Physical Properties of Molecular Materials
• Project/Area Number: 21H05471
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (II)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐々木 孝彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20241565)
• Project Period (FY): 2021-09-10 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 分子性結晶 / ランダムネス効果 / パイ電子機能性 / 電子機能性

Outline of Research at the Start

高密度電子共役系を舞台としたパイ電子の電荷・スピン秩序形成とその量子的非秩序状態（量子スピン・電荷ダイポール液体，電荷ガラス）創成に対するランダムネスの役割解明に正面から取り組み，巨大な電子応答・非平衡現象の根源となるランダムネスが誘起する新電子機能物性を開拓する．本研究により周期完全系を基本概念とした高密度電子共役系に対してランダムネス導入による未踏機能発現，ランダムネスサイエンス学理の形成を目指す．

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，高密度電子共役系を舞台としたパイ電子の電荷・スピン秩序形成とその量子的非秩序状態創成に対するランダムネスの役割解明に取り組み，巨大な電子応答・非平衡現象の根源となるランダムネスが誘起する新電子機能物性を開拓し，ランダムネス導入による未踏機能発現，ランダムネスサイエンス学理の形成を目指す．
[1] 分子性有機結晶に対するエックス線照射による分子欠陥導入と評価
本計画による人為的な導入以外の欠陥や乱れを極力少なくした良質単結晶試料の準備を研究協力者と共同して行った．これらの良質試料に対して，エックス線照射による分子欠陥の導入実験を照射専用エックス線発生装置により行い，単一結晶中に精度の高い連続した乱れ（照射量）導入を行った．これらの照射量を連続制御した試料に対して，赤外光学局所領域走査測定を行い分子振動観測・解析により分子欠陥導入量の定量的評価を行った．
[2] ランダムネスが誘起する量子液体・ガラス化状態の広帯域低エネルギー分光ランダムネスを導入したパイ電子系分子性電荷秩序絶縁体物質やモット絶縁体物質の低エネルギー電荷状態を，遠赤外-赤外領域の光学応答やノイズ分光から詳細に調べた．ランダムネスを導入した強相関モット系分子性有機超伝導体の遠赤外-赤外領域での反射スペクトル測定から得られる光学伝導度から，ソフトクーロンギャップと考えられるギャップレス絶縁体状態が観測された．この状態は，モット転移近傍の相関の強いパイ電子系にランダムネスが作用して出現したものと考えられる．現在，理論的考察を含めて解析を進めている．また，電荷秩序絶縁体系パイ電荷ガラス状態において，電子ノイズ測定による低エネルギー状態研究を海外研究協力者と進め，乱れを含む分子構造とパイ電荷ダイナミクスの相関を明らかにすることができた．

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Goethe University Frankfurt(ドイツ)
• [Journal Article] Monomer Mott Insulator (BEDT-TTF)Cu[N(CN)₂]₂ as a Potential Nodal Line System (2022)
  • Author(s): Yoneyama Naoki、Nuryadin Muhammad Khalish、Tsumuraya Takao、Iguchi Satoshi、Takei Takahiro、Kumada Nobuhiro、Nagao Masanori、Tanaka Isao、Sasaki Takahiko
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 91 Issue: 11 Pages: 113704-113704
  • DOI: 10.7566/jpsj.91.113704
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Involvement of structural dynamics in charge-glass formation in strongly frustrated molecular metals (2022)
  • Author(s): Thomas Tatjana、Saito Yohei、Agarmani Yassine、Thyzel Tim、Lonsky Martin、Hashimoto Kenichiro、Sasaki Takahiko、Lang Michael、M?ller Jens
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 105 Issue: 4 Pages: 041114-041114
  • DOI: 10.1103/physrevb.105.l041114
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] ESR studies on spin-singlet transition in organic salt (BEDT-TTF)Cu[N(CN)2]2 (2022)
  • Author(s): M. K. Nuryadin, Y. Oshima, N. Yoneyama, S. Iguchi, and T. Sasaki
  • Organizer: 日本物理学会２０２２年秋季大会
• [Presentation] X-ray irradiation effect on spin singlet transition in organic salt (BEDT-TTF)Cu[N(CN)2]2 (2022)
  • Author(s): M. Khalish Nuryadin, N. Yoneyama, S. Iguchi, and T. Sasaki
  • Organizer: The 1st Conference on Quantum Sciences and Technology (ConQuest 2022)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] エックス線照射により分子欠陥を導入した強相関有機超伝導体の赤外分光測定 (2022)
  • Author(s): 佐々木孝彦
  • Organizer: 日本物理学会第７７回年次大会
• [Remarks] 東北大学金属材料研究所低温電子物性学研究部門
  • URL: http://cond-phys.imr.tohoku.ac.jp/index.html
• [Remarks] 東北大学金属材料研究所低温電子物性学研究部門HP
  • URL: http://cond-phys.imr.tohoku.ac.jp/index.html