Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
本研究では分子構造が空間反転対称性を破るキラル分子がインターカレーションされた層状超伝導体において、キラル分子と超伝導電流の相互作用に起因する新規な超伝導体の機能性の検証と物理機構の解明を行う。本研究はキラル分子科学と超伝導物質科学、さらには強磁場科学という従来にない異分野融合によって初めて成されるものである。この異分野融合によって、キラル分子科学の領域を大きく拡大すると同時に、キラル分子の誘起する新たな機能性を提案する。
本研究ではキラル分子を導入した超伝導体において、超伝導電流の非相反性など超伝導体の新たな機能性を探索することを目的とする。これまでにキラル分子をインターカレートした層状超伝導体において極低温領域の電気伝導測定を行い、超伝導転移近傍で電流の非相反性を観測した。この結果はキラル分子の導入によって誘起された超伝導状態が、超伝導電流の非相反性という新たな機能性を持つことを示しており、分子物質科学において大きな学術的意義を有する。また、キラルな結晶構造を持つ半導体において、非相反抵抗の磁場依存性を調べた結果、非相反抵抗が高磁場で飽和、減少する振る舞いを見出した。この結果は、磁場に対して単調に増加すると考えられていた非相反抵抗の従来の理解とは異なるものであり高い新規性を有する。この振る舞いを理解する物理機構として、スピン軌道相互作用によってスピン偏極したフェルミ面の形状が磁場の印加によって変化するモデルを提案し、第一原理計算と合わせてこのモデルが妥当であることを示した。さらに、大きな反磁性を示すディラックコーン型のバンド分散を持つ分子性導体において、反磁性磁化率の大きくなる電荷密度波領域で、キャリアの移動度が非常に大きくなることを強磁場中の電気伝導測定から見出した。この結果は、巨大反磁性が発現する背景に超高移動度な電子状態が存在することを示している。高いキャリア移動度を持つ分子性物質の探索は基礎科学のみならず応用面からも重要な課題であり、本研究による新たな候補物質の発見は大きな意義を有する。
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
キラル分子を導入した超伝導体において、超伝導転移近傍で電流の非相反性を確認できた点、またキラルな構造をもつ半導体において従来の理解では説明できない新規な振る舞いを観測し、それを説明するモデルを構築した。さらに常圧下において大きなキャリア移動度を示す分子性物質を見出しため。
キラル分子を導入した超伝導体を中心に、結晶に対する電流方位依存性や、強磁性電極を用いたスピントロニクス計測により、クーパー対のスピン偏極状態の検証などを行う。それらの実験によって、キラル分子科学とスピントロニクス、超伝導物性といった異分野融合研究の創出に貢献する。
All 2024 2023
All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 5 results, Open Access: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 1 results)
Physical Review Letters
Volume: 130 Issue: 19 Pages: 196002-4
10.1103/physrevlett.130.196002
Physical Review B
Volume: 107 Issue: 18 Pages: 1-6
10.1103/physrevb.107.l180405
Volume: 108 Issue: 6 Pages: 064434-064434
10.1103/physrevb.108.064434
Volume: 108 Issue: 12 Pages: 125137-125137
10.1103/physrevb.108.125137
Volume: 108 Issue: 14 Pages: 144502-144502
10.1103/physrevb.108.144502
