熱容量測定による分子自由度のエントロピー評価

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 23110717
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 中澤 康浩 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60222163)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2011: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 熱容量 / 分子自由度 / エントロピー / 圧力 / 圧力下熱容量 / 強相関超伝導 / 磁性

Outline of Annual Research Achievements

平成24年度は前年度、温度領域の拡張をはかった高圧下熱測定装置を用いて、有機超伝導体k-(BEDT-TTF)2X系の超伝導転移に関する実験を行うとともに、中性‐イオン性転移を示す交互積層型の分子性錯体であるTTF-CAの加圧下熱容量測定を行った。共昇華法によってTTF-CAの単結晶を作成し、まず、数ピースを用いて緩和法による測定によって83Ｋに潜熱を伴う一次相転移があることを確認した。その後、高圧セルに導入し圧力下の熱測定を行うことで、以下の３点を明らかにした。1. 温度掃引による測定によって相転移が１次転移特有の弱いヒステリシスが存在するが、0.25GPa 程度の加圧までは相転移温度とヒステリシスの幅は殆ど変化しない。2. 0.25GPa以上の加圧によって相転移は１次転移から２次転移へ変化し、同時にピーク温度は上昇する。3. 0.45 GPa程度を超えると転移はブロードになるが同時に転移点周辺でのエントロピーの寄与が大きくなる。これらのことは、弱圧での中性‐イオン性転移は格子の変調を伴う構造転移としてあらわれるが、加圧状態ではスピンや電荷の自由度を含めた短距離的な転移に変化することを示唆している。年度の後半は、量子スピン液体の性質を示すEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2系において、カチオン部をMe4Sb, Et2Me2Sbと部分置換した系でのγ, βなどの熱力学的パラメターの評価を行い、スピン液体相と周辺相との相関係を議論した。液体相は低温で量子力学的な相として存在するとともに、スピン状態が格子の自由度と強く結合する可能性を指摘した。
研究全体を通して、分子の各種のミクロの自由度が、相互作用を通してあらわれる分子性導体について、圧力を中心とした外部パラメター変化による熱物性の評価が、極めて有効であることを示すことが出来た。

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] High-Pressure AC Calorimetry System Using Pt Chip Thermometer (2012)
  • Author(s): M. Danda, Y. Muraoka, T. Yamamoto, and Y. Nakazawa
  • Journal Title: Netsusokutei (Calorimetry and Thermal Analysis) Volume: W39 Pages: 29-32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Heat Capacities of k-BETS_2FeBr_4Measured by Micro-Chip Calorimeter (2012)
  • Author(s): S. Fukuoka, S. Yamashita, T. Yamamoto, Y. Nakazawa, A. Kobayashi and H. Kobayashi
  • Journal Title: Physica Status Solidi Volume: C9 Issue: 5 Pages: 1174-1176
  • DOI: 10.1002/pssc.201100640
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microchip-Calorimetry of Organic Charge Transfer Complex which Shows Superconductivity at Low Temperatures (2012)
  • Author(s): Y. Muraoka, S. Yamashita, T. Yamamoto, and Y. Nakazawa
  • Journal Title: Thermochim. Acta Volume: 532 Pages: 88-91
  • DOI: 10.1016/j.tca.2011.02.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermodynamic Properties of k-(BEDT-TTF)2X salts: Electron Correlations and Superconductivity, (2012)
  • Author(s): Y. Nakazawa and S. Yamashita
  • Journal Title: Crystals Volume: 2 Pages: 741-761
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Pressure AC Calorimetric System Using Pt Chip Thermometer (2012)
  • Author(s): M.Danda, Y.Muraoka, T.Yamamoto, Y.Nakazawa
  • Journal Title: Netsu Sokutei Volume: W39 Pages: 29-32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Patternable solution-crystallized organic transistors with high charge carrier mobility (2011)
  • Author(s): K.Nakayama, Y.Hirose, J.Soeda, M.Yoshizumi, T.Uemura, M.Uno, W.Li, M.Uno, Jin Kang, M.Yamagishi, Y.Okada, E.Miyazaki, Y.Nakazawa, A.Nakao, K.Takimiya, J.Takeya
  • Journal Title: ADVANCED MATERIALS Volume: 23 Issue: 14 Pages: 1626-1629
  • DOI: 10.1002/adma.201004387
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gapless Spin Liquid of an Organic Triangular Compound Evidenced by Thermodynamic Measurements (2011)
  • Author(s): S.Yamashita, T.Yamamoto, Y.Nakazawa, M.Tamura, R.Kato
  • Journal Title: Nature Commun. Volume: 2 Issue: 1 Pages: 2751-6
  • DOI: 10.1038/ncomms1274
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AC heat capacities of k-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3 measured by microchip calorimeter (2011)
  • Author(s): Y.Muraoaka, S.Yamashita, T.Yamamoto, Y.Nakazawa
  • Journal Title: J.Phys.Conf.Series Volume: 320 Pages: 0120271-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/320/1/012027
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Thermodynamic Studies of k-(BEDT-TTF)4Hg2.89Br8 under Pressure (2012)
  • Author(s): Y. Nakazawa
  • Organizer: International Symposium on Materila Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
  • Place of Presentation: 宮崎市
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] Thermodynamics of Dimer-Mott Spin Liquids (2012)
  • Author(s): Y. Nakazawa
  • Organizer: Tokyo MDF Workshop 2012
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2012-11-29
• [Presentation] HighPressureCalorimetry System Using Chip-Type Sensors (2012)
  • Author(s): M. Danda, Y. Muraoka, N. Tokoro, and Y. Nakazawa
  • Organizer: The 15th International Congress on Thermal Analysis and Calorimetry (ICTAC15) the 48th Japanese Conference on Calorimetry and Thermal Analysis (JCCTA48)
  • Place of Presentation: 東大阪
  • Year and Date: 2012-08-20
• [Presentation] Bi-layer 型 Ni(dmit)2 錯体の低温熱容量 (2012)
  • Author(s): 吉元 諒，山下智史，中澤康浩，草本哲郎，加藤礼三
  • Organizer: 第48回熱測定討論会
  • Place of Presentation: 東大阪
  • Year and Date: 2012-08-20
• [Presentation] Development of Single Crystal Calorimetry at Low Temperatures and under Pressures (2012)
  • Author(s): Y. Nakazawa
  • Organizer: The 22 nd International Conference on Chemical Thermodynamics .
  • Place of Presentation: Brazil
  • Year and Date: 2012-08-05
  • Invited
• [Presentation] 金属錯体,分子性超伝導体の圧力下熱容量測定 (2012)
  • Author(s): 村岡佑樹, Pierre Rabu, 山本貴, 中澤康浩
  • Organizer: 新学術領域分子自由度研究会
  • Place of Presentation: 仙台市岩沼屋
  • Year and Date: 2012-01-06
• [Presentation] Thermodynamic Properties of the Spin-Liquid State in Organic Charge Transfer Salts (2011)
  • Author(s): Y.Nakazawa
  • Organizer: Tamura Symposium
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-04
• [Presentation] ダイマー型分子性Mott絶縁体の格子熱容量に関する系統的研究 (2011)
  • Author(s): 山下智史、中澤康浩、加藤礼三
  • Organizer: 第47回熱測定討論会
  • Place of Presentation: 桐生文化会館(群馬)
  • Year and Date: 2011-10-23
• [Presentation] 熱測定の重要性と有効性-電子物性研究を例として- (2011)
  • Author(s): 中澤康浩
  • Organizer: 第47回熱測定討論会
  • Place of Presentation: 桐生文化会館(群馬)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-21
• [Presentation] Heat Capacities of Molecular Conductors and Molecular Magnets (2011)
  • Author(s): Y.Nakazawa
  • Organizer: The 6^<th> International& 8^<th> Japan-China Joint Symposium on Calorimetry and Thermal Analysis
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Year and Date: 2011-08-02
• [Presentation] Heat Capacity Measurements of Pressure-Induced Ferromagnet Cu_2(OH)_3(CH_3COO)H_2O (2011)
  • Author(s): Y.Muraoka, M.Danda, T.Yamamoto, Y.Nakazawa, P.Rabu
  • Organizer: 第66回カロリメトリーコンファレンス
  • Place of Presentation: ハワイTurtle Buy Resort(招待講演)
  • Year and Date: 2011-06-16
• [Presentation] 熱測定による分子自由度のエントロピー評価 (2011)
  • Author(s): 中澤康浩
  • Organizer: 新学術領域分子自由度研究会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2011-06-08
• [Presentation] Specific Heat of Spin Liquid State in Organic Triangular Salts (2011)
  • Author(s): Y.Nakazawa
  • Organizer: International Symposium of MEXT/CIFAR Program on Frustrated Magnetic and Other Systems
  • Place of Presentation: カナダ バンクーバ(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-28
• [Book] 大学院講義物理化学 （第２版）Ⅲ (2012)
  • Author(s): 中澤康浩（幸田清一郎、小谷正博、染田清彦、阿波賀邦夫 編）共同執筆
  • Publisher: 東京化学同人
• [Book] 大学院講義物理化学(7.4節) (2012)
  • Author(s): 中澤康浩(分担執筆)
  • Publisher: 東京化学同人
• [Book] 物理化学実験法第5版 (2011)
  • Author(s): 千原秀昭、徂徠道夫、中澤康浩
  • Total Pages: 374
  • Publisher: 東京化学同人
• [Remarks] 阪大化学熱学レポート
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/micro/report/index.html.ja