ゼロ質量的分散関係を持つ有機導体における制御された高圧・強磁場下での物性の探索

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 23110722
• 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 City University
• Principal Investigator: 村田 惠三 大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90291591)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2012: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2011: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 磁場有機相 / HMTSF-TCNQ / 擬一次元導体 / 物性実験 / 分子性固体 / 有機導体 / 超伝導材料・素子 / 高圧物性

Outline of Annual Research Achievements

HMTSF-TCNQは擬一次元の有機伝導体である。この物質は常圧で30 K以下でCDW観測されるが、1 GPaの圧力でCDWがほぼ抑えられる。この1 GPaの圧力下で磁場誘起相について、それがCDW起源か、SDW起源かという問題の他、(TMTSF)2X塩で見られた磁場誘起SDW相との類似点や相違点について研究した。
今まで、HMTSF-TCNQの良質な単結晶の入手は困難で、それがこの物質の本質でもあり、実験研究の限界を決めているように考えられてきた。しかし、最近、共同研究者により、単結晶性の高い試料の製法が編み出されたことが、本件を真の単結晶で改めて研究する動機となった。
今回用いた試料は事前にX線で全品検査を行い、Bragg点を鋭く示す試料に限った。行った主たる実験は、磁気抵抗およびAMROである。
高圧セルに再現性確認のため2個の試料を同じ向きに入れ1.1 GPaの圧力にした。そのような圧力セルを2個用意し、ふたつ目のセルでは最初のセルと異なった向きに2個の試料をセットした。1軸の実験が終わった後は、室温で圧力セルを90度回転させて、再び低温での磁場中、回転実験を行った。この方法で、同じ圧力セル内の2個の試料では再現性を確認しながら、3方向に異方性のある低次元試料の3つの軸周りのAMROを測定することができた。
今回、良質単結晶での実験となったため、回転に対する対称性などにみられるデータの質が格段に向上した。圧力でCDWが抑えられる圧力1 GPaの圧力下で3つの軸の方向に磁場を回転し、AMROなどを通じ、磁場誘起相転移が起こる条件を求めることができた。即ち、磁場のz成分が10 Tのときに起こるため、軌道起源であることが明瞭に示された。また、この相転移は一次の相転移である。これらの磁場の向き、相転移の次数などの点は(TMTSF)2Xの磁場誘起SDWに似ていることが明らかになった。

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] Field-Induced CDW Phases in a Quasi-One-Dimensional Organic Conductor, HMTSF-TCNQ Under Pressure of 1 GPa in Magnetic Field of 31 T (2013)
  • Author(s): Keizo Murata
  • Journal Title: J. Low Temp. Phys. Volume: 170 Issue: 5-6 Pages: 377-382
  • DOI: 10.1007/s10909-012-0799-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Uniaxial-Strain-Orientation Dependence of the Competition between Mott and Charge Ordered Phases and their Corresponding Superconductivity of beta-(BDA-TTP)2I3 (2012)
  • Author(s): M. Nuruzzaman et al.
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 81 Issue: 12 Pages: 124703-124703
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.124703
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and Electrical Properties of the τ-(P-S,S-DMEDT-TTF)2 (AuCl2) (AuCl2)y Compound with (y #8776; 0.9) (2012)
  • Author(s): Vassilis Psycharis
  • Journal Title: Crystals Volume: 2 Issue: 3 Pages: 1283-1290
  • DOI: 10.3390/cryst2031283
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pressure Effect on Organic Conductors (2012)
  • Author(s): Keizo Murata
  • Journal Title: Crystals Volume: 2 Issue: 4 Pages: 1460-1482
  • DOI: 10.3390/cryst2041460
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermoelectric and thermal properties of novel τtype organic conductors as thermoelectric materials (2012)
  • Author(s): H.Yoshino
  • Journal Title: Phys.Status Solidi C Volume: 1-3 Issue: 5 Pages: 1193-1195
  • DOI: 10.1002/pssc.201100658
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Field induced CDW in HMTSF-TCNQ (2012)
  • Author(s): K.Murata, W.Kang, K.Masuda, T.Kuse, T.Sasaki, K.Yokogawa, H.Yoshino, J.S.Brooks, E.S.Choi, A.Kiswandhi, R.Kato
  • Journal Title: Physica B Volume: 147 Issue: 11 Pages: 1927-1929
  • DOI: 10.1016/j.physb.2012.01.066
  • NAID: 40019387262
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Uniaxial Strain Orientation Dependence of Superconducting Transition Temperature (T_c) and Critical Superconducting Pressure (P_c) in β-(BDA-TTP)_2I_3 (2011)
  • Author(s): K.Kikuchi, T.Isono, M.Kojima, H.Yoshimoto, T.Kodama, W.Fujita, K.Yokogawa, H.Yoshino, K.Murata, T.Kaihatsu, H.Akutsu, and J.Yamada
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 133 Issue: 49 Pages: 19590-19593
  • DOI: 10.1021/ja207353x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] HMTSF-TCNQの1 GPa圧力下, 45 Tまでの磁気抵抗測定 (2013)
  • Author(s): 福本雄平
  • Organizer: 日本物理学会2013 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島キャンパス
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] HMTSF-TCNQの1 GPa 圧力下, 磁場誘起相Ⅱ (2013)
  • Author(s): 高岡亮
  • Organizer: 日本物理学会2013 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島キャンパス
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 1HMTSF-TCNQの1 GPa圧力下, 磁場誘起相でのHall効果Ⅲ (2013)
  • Author(s): 横川敬一
  • Organizer: 日本物理学会2013 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島キャンパス
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] Field-Induced Phases under Pressure in Quasi-Organic Conductors (2013)
  • Author(s): K. Murata
  • Organizer: Special Seminar on Recent Trends in Novel Materials
  • Place of Presentation: Tiruchirappalli, India
  • Invited
• [Presentation] Field-Induced Phases and Quantum Hall Effect in HMTSF-TCNQ (2012)
  • Author(s): K. Murata
  • Organizer: International Symposium on Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
  • Place of Presentation: Miyazaki, Japan
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] Alpha-[(S,S)-DMDH-TTP]2AuI2の1軸ひずみ下の温度依存性のない電気抵抗 (2012)
  • Author(s): 横川敬一
  • Organizer: 第53回 高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2012-11-04
• [Presentation] 8 GPa下のAlpha-(BEDT-TTF)2I3のDirac Cone状態, Dirac Cone state in alpha-(BEDT-TTF)2I3 under 8 GPa (2012)
  • Author(s): 横川敬一
  • Organizer: 第53回 高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2012-11-04
• [Presentation] HMTSF-TCNQの1GPa圧力下, 磁場誘起相でのHall効果 (2012)
  • Author(s): 福本雄平
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] Mott/Charge Order and Superconductivity in β-(BDA-TTP)2I3 by Uniaxial Strain (2012)
  • Author(s): Md. Nuruzzaman
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] 輸送現象測定に向けた一軸圧縮用媒体 STYCAST 1266の特性 (2012)
  • Author(s): 横川 敬一
  • Organizer: 日本物理学
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] Pressure-Tuned Field-Induced CDW Phases in a Quasi-One-Dimensional Organic Conductor, HMTSF-TCNQ in Magnetic Field of 31 T (2012)
  • Author(s): K. Murata
  • Organizer: The 50th European High Pressure Research Group Meeting
  • Place of Presentation: Thessaloniki, Greece
  • Year and Date: 2012-09-16
• [Presentation] Field-Induced CDW Phases in HMTSF-TCNQ Under Pressure of ~1 GPa (2012)
  • Author(s): K. Murata
  • Organizer: Int. Conf. on Science and Technology of Synthetic Metals
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
  • Year and Date: 2012-07-07
• [Presentation] Field-Induced CDW Phases in a Quasi-One-Dimensional Organic Conductor, HMTSF-TCNQ Under Pressure of 1 GPa in Magnetic Field of 31 T (2012)
  • Author(s): K. Murata
  • Organizer: 10th Int. Conf. on Research in High Mag. Fields
  • Place of Presentation: Wuhan(武漢), China
  • Year and Date: 2012-07-03
  • Invited
• [Presentation] HMTSF-TCNQの1 GPa圧力下、磁場誘起相 (2012)
  • Author(s): 村田惠三, 他
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] HMTSF-TCNQの1 GPa圧力下、磁場誘起相でのHall効果 (2012)
  • Author(s): 増田耕育、村田惠三, 他
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 分子性導体α-(BETS)2I3の伝導特性とゼロギャップ性II (2012)
  • Author(s): 遠藤里実、村田惠三, 他
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 8 GPa下のα-(BEDT-TTF)2I3のDirac Cone状態 (2012)
  • Author(s): 増田耕育、村田惠三, 他
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 有機導体、HMTSF-TCNQの圧力下、磁場誘起CDW (2011)
  • Author(s): 村田惠三, 他
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院
  • Year and Date: 2011-11-11
• [Presentation] Hysteretic Successive Field-Induced CDW phases in HMTSF-TCNQ (2011)
  • Author(s): K.Murata, et.al.
  • Organizer: ISCOM (September 25-30, 2011 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets)
  • Place of Presentation: Poland
  • Year and Date: 2011-09-27
• [Presentation] Temperature-independent resistivity in α-[(S,S)-DMDH-TTP]2AuI2 under uniaxial strain, suggestive of Dirac cone (2011)
  • Author(s): K.Yokogawa, K.Murata, et.al.
  • Organizer: ISCOM (September 25-30, 2011 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets)
  • Place of Presentation: Poland
  • Year and Date: 2011-09-27
• [Presentation] Uniaxial-Strain-Orientation Dependence of the Competition Between Superconductivity and Mott/Charge Ordered Phases of β-(BDA-TTP)2I3 (2011)
  • Author(s): Md.Nuruzzaman, K.Murata, et.al.
  • Organizer: ISCOM (September 25-30, 2011 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets)
  • Place of Presentation: Poland
  • Year and Date: 2011-09-26
• [Presentation] Crucial Role of High Pressure in the Past and Crucial Role of Refined Pressure Nowadays (2011)
  • Author(s): K.Murata
  • Organizer: AIRAPT 2011 (International Association for the Advancement of High Pressure Science and Technology (AIRAPT)
  • Place of Presentation: Mumbai, India(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-25
• [Presentation] Orientation Dependence of Uniaxial Strain on the Superconductivity and Competing Phases of β-(BDA-TTP)2I3 (2011)
  • Author(s): Md.Nuruzzaman, K.Murata, et al
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] Field Induced CDW in HMTSF-TCNQ (2011)
  • Author(s): K Murata, et al
  • Organizer: Int.Workshop on Electronic Crystals
  • Place of Presentation: Corsica France(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-23
• [Presentation] 高圧力、強磁場、低温の洗練技術で発見された物性物理の新事実 (2011)
  • Author(s): 村田惠三
  • Organizer: 低温工学協会関西支部2011年度第1回講演会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-13
• [Book] 物性物理学ハンドブック (2012)
  • Author(s): 村田恵三(分筆)
  • Total Pages: 688
  • Publisher: 朝倉書店
• [Remarks] 研究等の紹介 村田惠三
  • URL: http://e.sci.osaka-cu.ac.jp/CHODENDO/muratak/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://matr01.sci.osaka-cu.ac.jp/CHODENDO/