Control of electronic state by spin degrees of freedom

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 20110004
• 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: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: UJI Shinya National Institute for Materials Science, ナノスケール物質萌芽ラボ, グループリーダー (80344430)
• Project Period (FY): 2008 – 2012
• Keywords: 有機伝導体 / 超伝導 / π-d相互作用 / 電子相制御

Research Abstract

3d元素等を結晶中に導入することで、大きな磁性を持つ有機導体が多く合成されている。この大きな磁性を担う局在電子(3d電子)と、伝導を担う有機分子軌道上の電子(π電子)との間に、大きな相互作用(π-d相互作用)を持たせることで、磁場誘起超伝導や巨大磁気抵抗など興味深い物性が発見されてきた。本計画研究では、分子の内部自由度の中で、スピンの自由度を積極的に利用する。(1)Feなどの局在3dスピンや局在πスピンを持つ有機導体に注目し、磁場中で、外部から高周波電磁波を加えることで、局在3d電子等の局在磁気モーメントの向きを反転し(電子スピン共鳴,ESR)、π電子が見る内部磁場を変動させ、π-d相互作用を起源とする物性(磁場誘起超伝導や巨大磁気抵抗など)を制御することに挑戦する。これは、単に「ESRの抵抗測定」に留まらない、局在するスピン自由度を利用した新規の電子相制御を目指すものである。
(2)様々な有機伝導体において、スピン自由度が物性に及ぼす新規現象を系統的に探索、そのメカニズムを解明し、スピンの自由度を利用した電子相の制御を狙う。
(3)π-d系有機伝導体をモデル化し、そのスピン状態と電子相との関連を理論的に解釈し、さらに現象予測を行う。

Research Products

• [Journal Article] Density-of-State Oscillation of Quasiparticle Excitation in the Spin Density Wave Phase of (TMTSF)_2ClO_4 (2010)
  • Author(s): S.Uji, M.Kimata, S.Moriyama, J.Yamada, D.Graf
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 105 Pages: 267201-1-267201-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Charge Transport in Charge-Ordered Layered Crystalsθ-(BEDT-TTF)_2MZn(SCN)_4 (M=Cs, Rb) : Effects of long-range Coulomb interaction and the Pauli exclusion principle (2010)
  • Author(s): Y.Takahide, M.Kimata, K.Hazama, T.Terashima, S.Uji, T.Konoike, H.M.Yamamoto
  • Journal Title: Phys.Rev.B 81 Pages: 235110-1-235110-18
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mean-Field Analysis of Electric Field Effect on Charge Orders in Organic Conductors (2010)
  • Author(s): E.Yukawa, M.Ogata
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. 79 Pages: 023705-1-023705-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spiral charge frustration in molecular conductor DI-DCNQI_2Ag (2009)
  • Author(s): H.Seo, Y.Motome
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 102 Pages: 196403-1-196403-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interplay between magnetism and conductivity in the one-dimensional organic conductor TPP[Fe(Pc)(CN)_2]_2 (2009)
  • Author(s): M.Kimata, Y.Takahide, A.Harada, H.Satsukawa, K.Hazama, T.Terashima, S.Uji, T.Naito, T.Inabe
  • Journal Title: Phys.Rev.B 80 Pages: 085110-1-085110-6
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Magnetic torque in FFLO state of magnetic-field-induced superconductor (2011)
  • Author(s): 宇治進也
  • Organizer: PPHMF
  • Place of Presentation: フロリダ(アメリカ)
  • Year and Date: 2011-12-05
• [Presentation] π-d Mixed Multiband Nature and Magnetic Structure of Single-Component Molecular Conductors (2010)
  • Author(s): 妹尾仁嗣
  • Organizer: ICoCoM
  • Place of Presentation: スース(チュニジア)
  • Year and Date: 2010-11-05
• [Presentation] Numerical Study of One-Dimensional π-d Coupled Conductor TPP[Fe(Pc)(CN)_2]_2 (2010)
  • Author(s): 大塚雄一
  • Organizer: ICoCoM
  • Place of Presentation: スース(チュニジア)
  • Year and Date: 2010-11-05
• [Book] 動的構造解析技術と非平衡物質開発の最前線(腰原伸也編集) (2009)
  • Author(s): 妹尾仁(部分執筆)
  • Total Pages: 174-184
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Remarks] 領域ホームページ
  • URL: http://www.mdf.t.u-tokyo.ac.jp/index.html