ヘテロ元素の特性を活用した有機超伝導体の電子物性制御

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 23110712
• 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: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 今久保 達郎 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (60291332)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2012: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 有機導体 / 分子性固体 / 超伝導材料・素子 / 超分子化学 / 合成化学

Outline of Annual Research Achievements

前年度までの成果を基盤として、エチレンジオキシ基を含むテトラセレナフルバレン誘導体と、モノフルオロメチル基を有する各種テトラチアフルバレン誘導体の２つの物質系について研究を行った。エチレンジオキシ基を含む系では、ドナー分子をエチレンジオキシテトラセレナフルバレンに固定し、対アニオンとしては八面体型の１価アニオンであるヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアンチモネート等を中心に用いて、定電流電気分解による単結晶作成を行った。これらの系では多形が得られる場合が多かったことから、電解に用いるアルコール系溶媒の炭素数を変化させながら、多形の出現確率と結晶品質の変化との関連について詳しく検討を行い、対応する硫黄誘導体の系で巨大光応答性が報告されているβ塩と同型の分子配列を有する結晶を、選択的に得ることに成功した。モノフルオロメチル基を含むユニットである４－フルオロメチル－５－メチル－１、３－ジチオール－２－チオンを用いた新規ドナー系の開発では、まず中性ドナー分子合成におけるカップリング反応についての詳細な条件検討を行い、収率の底上げを図った。特に、４、５－ジメチル－１、３－ジチオール－２－チオンとのカップリング反応で得られるドナー分子であるフルオロメチル（トリメチル）テトラチアフルバレンについては、最終的に５０mg程度の純粋な中性ドナー分子を得ることに成功した。試験的に電解酸化によるカチオンラジカル塩の単結晶育成を行ったところ、対アニオンとしてヘキサフルオロホスフェートを用いた場合に、少数のロッド状の結晶が得られた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Anomalous magnetoresistance and hidden spin canting in (DIETSe)2MCl4 (M = Fe, Ga) (2013)
  • Author(s): M. Maesato, T. Kawashima, G. Saito, T. Shirahata, M. Kibune, T. Imakubo
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 87 Issue: 8
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.085117
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin-Charge Coupling in the Molecular Conductor (DIETSe)2FeBr4 (2013)
  • Author(s): M. Maesato, Y. Furushima, G. Saito, H. Kitagawa, T. Imakubo, A. Kiswandhi, D. Graf, J. S. Brooks
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 82 Issue: 4 Pages: 043704-043704
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.043704
  • NAID: 210000132491
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solvent dependence of crystal morphology, donor/anion ratio and electrical conductivity in a seriesof hexagonal supramolecular organic conductors based on diiodo (pyrazino) tetrathiafulvalene (DIP) (2013)
  • Author(s): Tatsuro Imakubo, Ryosuke Murayama
  • Journal Title: CrystEngComm Volume: 15 Issue: 16 Pages: 3072-3075
  • DOI: 10.1039/c2ce26739j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two-dimensional superconductivity in the layered organic superconductor κ_H-(DMEDO-TSeF)_2[Au(CN)_4](THF) with thick dielectric insulating layers (2012)
  • Author(s): T.Kawamoto, T.Mori, Y.Takahide, T.Terashima, S.Uji, T.Shirahata, T.Imakubo
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: 85(17) Issue: 1
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.014504
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interlayer Charge Disproportionation in the Layered Organic Superconductor K_H-(DMEDOTSeF)_2[Au(CN)_4](THF) with Polar Dielectric Insulating Layers (2012)
  • Author(s): Tadashi Kawamoto, Takehiko Mori, David Graf, James S. Brooks, Yamaguchi Takahide, Shinya Uji, Takashi Shirahata, TatsuroImakubo
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett Volume: 109 Issue: 14 Pages: 147005-147005
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.147005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin-Flop Switching and Memory in a Molecular Conductor (2012)
  • Author(s): M Maesato,T.Kawashiraa,Furushina, G.Saito, M. Kitagawa, T. Shirahata, M. Kibune, T. Iraakubo
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 134 Issue: 42 Pages: 17452-17455
  • DOI: 10.1021/ja308471u
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two-dimensional superconductivity in the layered organic superconductor κH-(DMEDO-TSeF)_2 [Au (CN)_4](THF) with thick dielectric insulating layers (2011)
  • Author(s): T.Kawamoto
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: 85 Issue: 5 Pages: 054706-054706
  • DOI: 10.1143/jpsj.80.054706
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Metal-Insulator-Metal Junction with Metallic Conductive Langmuir-Blodgett Films (2011)
  • Author(s): 望月健吾、大貫等、池上敬一、今久保達郎、和泉充
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: Vol.14 Pages: 134-138
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2011.05.026
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 金属的導電性ラングミュア・ブロジェット膜を用いた分子接合素子の開発 (2013)
  • Author(s): 望月健吾，大貫等，清水大輔，和泉充，津谷大樹，今久保達郎
  • Organizer: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川大学（神奈川県）
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 有機超伝導体κH-(DMEDO-TSeF)2[Au(CN)4](THF)の角度依存性磁気抵抗 (2013)
  • Author(s): 川本正，森健彦，宇治進也，白旗崇，今久保達郎
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x)における磁性と伝導性の相関 (2013)
  • Author(s): 川口玄太、前里光彦、今久保達郎、北川宏、David GRAF、Andhika KISWANDHI、James S. Brooks
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 三成分系有機伝導体(DIP)3(PF6)x(solvent)yの熱反応性 (2013)
  • Author(s): 陳天培、村山遼弐、今久保達郎
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学（滋賀県）
  • Year and Date: 2013-03-23
• [Presentation] π-d系混晶(DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x)の特異な物性 (2013)
  • Author(s): 川口玄太、前里光彦、今久保達郎、北川宏、David GRAF、Andhika KISWANDHI、James S. Brooks
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学（滋賀県）
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] 擬一次元π-d系(DIETSe)2MX4 [M=Fe,Ga, X=Cl,Br]の低温電子状態 (2012)
  • Author(s): 前里光彦，川口玄太，北川宏，今久保達郎，齋藤軍治，Andhika Kiswandhi，David Graf，James S. Brooks
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x)の強磁場物性 (2012)
  • Author(s): 川口玄太，前里光彦，北川宏，今久保達郎，David Graf，Andhika Kiswandhi，James S. Brooks
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] エチレンジオキシ基を有するTSeF誘導体を用いた有機伝導体の合成と性質 (2012)
  • Author(s): 志賀優多、村山遼弐、眞保和希、今久保達郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学(神奈川県)
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] フルオロメチル基を有するTTF誘導体の合成と性質 (2012)
  • Author(s): 門田将吾、志賀優多、今久保達郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学(神奈川県)
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] DIETSe系新規有機伝導体の合成と性質 (2012)
  • Author(s): 小林三晃、斉藤有哉、今久保達郎
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学(神奈川県)
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] 金属的導電性LB膜を用いたソフトな電極形成技術の開発II (2012)
  • Author(s): 望月健吾, 和泉充, 津谷大樹, 今久保達郎, 大貫等
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学(東京都)
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] Spin-charge coupling in a series of (DIETSe)_2FeX_4 (2011)
  • Author(s): M.Maesato, G.Kawaguchi, T.Imakubo, H.Kitagawa, G.Saito
  • Organizer: 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets (ISCOM 2011)
  • Place of Presentation: Gniezno (Poland)
  • Year and Date: 2011-09-28