スピン自由度を利用した電子相制御

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 20110004
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 宇治 進也 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (80344430)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大島 勇吾 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (10375107) ; 小形 正男 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60185501) ; 妹尾 仁嗣 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (30415054)
• Project Period (FY): 2008-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: 有機伝導体 / 磁性 / 伝導 / スピン

Outline of Annual Research Achievements

２次元有機導体λ-(BETS)2FeCl4の基底状態を磁気輸送測定より明らかにした。この系のπ電子はスピン偏極しており、Feスピンの段階的な反強磁性秩序化によりπ電子が散乱されて絶縁化していく事が判明した。また、π電子がスピン偏極している証拠となるスピン輸送現象の観測に成功した。
また、この系において、面内磁場で誘起される超伝導状態での詳細な磁気トルクと磁気抵抗測定結果から、この超伝導状態において、超伝導秩序パラメーターが実空間で振動するＦＦＬＯ状態が実現していることを明確にした。
鉄-フタロシアニン系導体についてπｄ相互作用の有効模型を導出し、数値くりこみ群により研究し、πｄ相互作用が反強磁性的である場合のみ帯磁率の温度依存性を説明できることを示した。
また、ディラック電子系であるα-(ET)系に格子欠陥が入った場合について調べ、Aサイトに欠陥が存在するときに局在状態がゼロエネルギーに現れ、スピン帯磁率に特徴的な振る舞いが現れることがわかった。
Pd(dmit)2系電荷移動錯体のスピン間相互作用の評価とスピン電荷状態の理論解析を行った。第一原理計算によるバンド構造を元に分子間および分子ダイマー間の有効遷移積分を系統的に導くことができた。

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] Orbital Effect on FFLO Phase and Energy Dissipation due to Vortex Dynamics in Magnetic-Field-Induced Superconductor l-(BETS)2FeCl4 (2013)
  • Author(s): S. Uji, K. Kodama, K.Sugii, T. Terashima, T. Yamaguchi, N. Kurita, S. Tsuchiya, M. Kimata, T. Konoike, A. Kobayashi, B. Zhou, H. Kobayashi
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 82 Pages: 034715-1-8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.034715
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fermi Surface of the Dual-Layered Organic Superconductor ka-(BEDT-TTF)2Ag(CF3)4(TCE) with Acentric Charge-Ordered Layers (2013)
  • Author(s): Tadashi Kawamoto, Takehiko Mori, Taichi Terashima, Shinya Uji, John A. Schlueter
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 82 Pages: 024704-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.024704
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bilayer Mott System with Cation…Anion Supramolecular Interactions Based on a Nickel Dithiolene Anion Radical: Coexistence of Ferro- and Antiferromagnetic Anion Layers and Large Negative Magnetoresistance (2013)
  • Author(s): T. Kusamoto, H. M. Yamamoto, N. Tajima, Y. Oshima, S. Yamashita, R. Kato
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 52 Pages: 4759-4761
  • DOI: 10.1021/ic400285a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theoretical Studies on Phase Transitions in Quasi-One-Dimensional Molecular Conductors (2013)
  • Author(s): Hideo Yoshioka , Yuichi Otsuka, Hitoshi Seo
  • Journal Title: Crystals Volume: 82 Pages: 996-1016
  • DOI: 10.3390/cryst2030996
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic States of Single-Component Molecular Conductors [M(tmdt)2] (2013)
  • Author(s): Hitoshi Seo, Shoji Ishibashi, Yuichi Otsuka, Hidetoshi Fukuyama, Kiyoyuki Terakura
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 82 Pages: 054711-1-11
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.054711
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Breakdown of the Field-Induced Superconductivity by Dynamical Spin Reversal (2012)
  • Author(s): Y. Oshima, H. Nojiri, S. Uji, J. S. Brooks, T. Tokumoto, H.-B. Cui, R. Kato, A. Kobayashi, and H. Kobayashi
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 86 Pages: 024525-1-7
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.86.024525
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic torque studies on FFLO phase in magnetic-field-induced organic superconductor l-(BETS)2FeCl4 (2012)
  • Author(s): S. Uji, K. Kodama, K. Sugii, T. Terashima, Y. Takahide, N. Kurita, S. Tsuchiya, M. Kimata, A. Kobayashi, B. Zhou, H. Kobayashi
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 85 Pages: 174530-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.174530
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Charge Transport in Charge-Ordered States of Two-Dimensional Organic Conductors, a-(BEDT-TTF)2I3 and a‘-(BEDT-TTF)2IBr2 (2012)
  • Author(s): K. Kodama, M. Kimata, Y. Takahide, N. Kurita, A. Harada, H. Satsukawa, T. Terashima, S. Uji, K. Yamamoto, K. Yakushi
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 81 Pages: 044703-1-7
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.044703
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluctuating superconductivity in the strongly correlated two-dimensional organic superconductor k-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2 in an in-plane magnetic field (2012)
  • Author(s): S. Tsuchiya, J. Yamada, S. Tanda, K. Ichimura, T. Terashima, N. Kurita, K. Kodama, S. Uji
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 85 Pages: 220506(R)-1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.220506
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interlayer Charge Disproportionation in the Layered Organic Superconductor κH-(DMEDO-TSeF)2[Au(CN)4](THF) with Polar Dielectric Insulating Layers (2012)
  • Author(s): T. Kawamoto, T. Mori, D. Graf, J. S. Brooks, Y. Takahide, S. Uji, T. Shirahata, T. Imakubo
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 109 Pages: 147005-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.147005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Pauli-paramagnetic quantum phase in a Mott insulator (2012)
  • Author(s): D. Watanabe, M. Yamashita, S. Tonegawa, Y. Oshima, H.M. Yamamoto, R. Kato, I. Sheikin, K. Behnia, T. Terashima, S. Uji, T. Shibauchi, Y. Matsuda
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 3 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms2082
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bilayer Mott System Based on Ni(dmit)2 (dmit = 1,3-dithiole-2-thione-4,5-dithiolate) Anion Radicals: Two Isostructural Salts Exhibit Contrasting Magnetic Behavior (2012)
  • Author(s): T. Kusamoto, H. M. Yamamoto, N. Tajima, Y. Oshima, S. Yamashita, R. Kato
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 51 Pages: 11645-11654
  • DOI: 10.1021/ic301552z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiferromagnetic Exchange Interaction between Electrons on Degenerate LUMOs in Benzene Dianion (2012)
  • Author(s): H. Matsuura, K. Miyake, and H. Fukuyama
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 81 Pages: 095001-1-2
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.095001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theory of Mechanism of p-d interaction in Iron-Phthalocyanine (2012)
  • Author(s): . Matsuura, M. Ogata, K. Miyake, H. Fukuyama
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 81 Pages: 104705-1-8
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.104705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cation Dependence of the Electronic States in Molecular Triangular Lattice System β'-X[Pd(dmit)2]2: A First-principles Study (2012)
  • Author(s): Takao Tsumuraya, Hitoshi Seo, Masahisa Tsuchiizu, Reizo Kato, Tsuyoshi Miyazaki
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 82 Pages: 033709-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.033709
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Finite temperature neutral-ionic transition and lattice dimerization in charge-transfer complexes: QMC study (2012)
  • Author(s): Yuichi Otsuka, Hitoshi Seo, Kazuyoshi Yoshimic,Takeo Kato
  • Journal Title: Physica B Volume: 407 Pages: 1793-1795
  • DOI: 10.1016/j.physb.2012.01.031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin frustration, charge ordering, and enhanced antiferromagnetism in (TMTTF)2SbF6 (2012)
  • Author(s): Kazuyoshi Yoshimi, Hitoshi, Shoji Ishibashi, Stuart E. Brown
  • Journal Title: Physica B Volume: 407 Pages: Physica B
  • DOI: 10.1016/j.physb.2012.01.029
  • Peer Reviewed
• [Presentation] λ-(BETS)2FexGa1-xCl4における非局所抵抗測定 (2013)
  • Author(s): 大島勇吾、山下智史、野尻浩之、崔亨波、加藤礼三、小林昭子、小林速
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [Presentation] デラック電子系α-(BEDT-TTF)2I3における欠陥誘起ゼロエネルギー局在状態 (2013)
  • Author(s): 金尾太郎、松浦弘泰、小形正男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [Presentation] 強相関系物質のモデル化と相転移 (2013)
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [Presentation] Effective model and spin/charge ordering in molecular conductors X[Pd(dmit)2]2 (2013)
  • Author(s): H. Seo
  • Organizer: Annual APS March Meeting 2013
  • Place of Presentation: Baltimore USA
  • Year and Date: 2013-03-18 – 2013-03-22
• [Presentation] 鉄ーフタロシアニン化合物での新奇のp-d相互作用の解明 (2013)
  • Author(s): 小形正男、松浦弘泰
  • Organizer: 分子自由度が拓く新物質科学、第7回領域会議
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2013-03-01 – 2013-03-03
• [Presentation] Recent Topics on π-d and Dual- π Molecular Conductors (2013)
  • Author(s): Y. Oshima
  • Organizer: International Workshop on Development of Functionalized Molecule-based Magnetic Materials
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所（宮城県）
  • Year and Date: 2013-02-18 – 2013-02-21
  • Invited
• [Presentation] ディラック電子系α-(BEDT-TTF)2I3における欠陥誘起ゼロエネルギー局在状態 (2013)
  • Author(s): 金尾太郎、松浦弘泰、小形正男
  • Organizer: 元素戦略プロジェクト 合同研究会
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所 （千葉県）
  • Year and Date: 2013-01-10 – 2013-01-11
• [Presentation] α-(BEDT-TTF)2I3に対する不純物効果 (2012)
  • Author(s): 金尾太郎、松浦弘泰、小形正男
  • Organizer: 基盤研究A 「固体中のディラック電子」第二回ディラック電子研究会
  • Place of Presentation: 下呂（岐阜県）
  • Year and Date: 2012-12-19 – 2012-12-20
• [Presentation] Defect-Induced Zero-Energy Localized State inα-(BEDT-TTF)2I3 (2012)
  • Author(s): T. Kanao, H. Matsuura, M. Ogata
  • Organizer: GCOE International Symposium on Physical Sciences Frontier
  • Place of Presentation: 東京大学 (東京）
  • Year and Date: 2012-12-08 – 2012-12-09
• [Presentation] Spin-Driven Insulating Mechanism in λ-(BETS)2FeCl4 (2012)
  • Author(s): Y. Oshima, S. Yamashita, H.-B. Cui, R. Kato, A. Kobayashi, H. Kobayashi
  • Organizer: International Symposium on Material Science Opened by Molecular Degree of Freedom
  • Place of Presentation: 宮崎国際会議場 宮崎シーガイア（宮崎県）
  • Year and Date: 2012-12-01 – 2012-12-04
• [Presentation] Defect-Induced Zero-Energy Localized State in α-(BEDT-TTF)2I3 (2012)
  • Author(s): T. Kanao, H. Matsuura, M. Ogata
  • Organizer: International Symposium on Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
  • Place of Presentation: 宮崎国際会議場 宮崎シーガイア（宮崎県）
  • Year and Date: 2012-12-01 – 2012-12-04
• [Presentation] 鉄ーフタロシアニン化合物における磁化率の温度依存性の理論 (2012)
  • Author(s): 松浦弘泰、小形正男
  • Organizer: 第6回物性科学領域横断研究会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2012-11-27 – 2012-11-28
• [Presentation] α-(BEDT-TTF)2I3における欠陥誘起ゼロエネルギー局在状態 (2012)
  • Author(s): 金尾太郎、松浦弘泰、小形正男
  • Organizer: 第6回物性科学領域横断研究会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2012-11-27 – 2012-11-28
• [Presentation] 強磁場を用いた分子性物質の研究 分子性導体・単層カーボンナノチューブへの応用 (2012)
  • Author(s): 大島勇吾
  • Organizer: 東北大学金属材料研究所強磁場超伝導材料研究センター研究会
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所（宮城県)
  • Year and Date: 2012-11-26 – 2012-11-27
  • Invited
• [Presentation] π-d系分子性導体λ-(BETS)2FeCl4における非局所抵抗測定 (2012)
  • Author(s): 大島勇吾、山下智史、野尻浩之、崔亨波、加藤礼三、小林昭子、小林速男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [Presentation] TPP[FePc(CN)2]2のCN基における超微細構造定数の理論 (2012)
  • Author(s): 松浦弘泰、小形正男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [Presentation] スピン液体の理 (2012)
  • Author(s): 小形正男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
  • Invited
• [Presentation] (Cation)[Pd(dmit)2]2 のフラグメント模型と電荷・スピン状態 (2012)
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [Presentation] FFLO phase in magnetic-field-induced superconductivity of l-(BETS)2FeCl4 (2012)
  • Author(s): S. Uji
  • Organizer: The 10th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2012-07-29 – 2012-08-03
  • Invited
• [Presentation] Destruction of the Field-Induced Superconductivity by Electron Spin Resonance (2012)
  • Author(s): Y. Oshima, H. Nojiri, S.Uji, J. S. Brooks, T. Tokumoto, H.-B. Cui, R. Kato, A. Kobayashi, H. Kobayashi
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Electron Spin Science
  • Place of Presentation: ホテル松島大観荘（宮城県）
  • Year and Date: 2012-07-23 – 2012-07-25
• [Presentation] Interplay between electronic ferroelectricy and magnetism in molecular TMTTF salts (2012)
  • Author(s): H. Seo
  • Organizer: 19th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: Busan, Korea
  • Year and Date: 2012-07-08 – 2012-07-13
• [Presentation] Possibility of BKT Transition in Charge Ordered State of a-(BEDT-TTF)2I3 (2012)
  • Author(s): S. Uji
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2012
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
  • Year and Date: 2012-07-08 – 2012-07-13
  • Invited