2020 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of Electronic Properties under Multiple Extreme Conditions in Condensed Conjugation Molecular Materials
| Project Area | Condensed Conjugation Molecular Physics and Chemistry: Revisiting "Electronic Conjugation" Leading to Innovative Physical Properties of Molecular Materials |
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| Project/Area Number |
20H05869
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
橋本 顕一郎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00634982)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
庄子 良晃 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40525573)
水上 雄太 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (80734095)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 高密度共役 / 金属有機構造体 / MOF / 超伝導 / 磁場侵入長 / カゴメ格子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、「空隙をデザインし、空間を電子で埋める」という概念に基づき、分子構造・配列と電子密度を自在制御することで、電子の局在性と遍歴性を自在制御し、未踏電子機能を提唱・実現することである。そのために、幾何学的フラストレーションを内包した高密度共役物質として，２次元の金属有機構造体(MOF)や共有結合性有機構造体(COF)の新構造および物性開拓に取り組んでいる。
今年度は、二次元完全カゴメ格子をもつ金属有機構造体(Metal organic framework: MOF) である Cu-BHTにおいて、非従来型の強相関超伝導状態が実現していることを磁場侵入長測定や光学伝導度測定から明らかにした(T. Takenaka et al., Science Advances 7, eabf3996 (2021))。これは、Cu-BHTの銅イオンがもつs=1/2スピンがカゴメ格子の幾何学 的フラストレーション効果によって秩序化せずに融解し、その先で非従来型超伝導が実現している可能性を示唆している。Cu-BHTは通常のMOFに比べて空隙が小さく，これはまさに「空隙を電子で埋める」物質設計戦略により，局在電子が遍歴電子へと変貌できる可能性を強く示している。また、カゴメ格子系では、理論的にカイラルd波対称性を持ったトポロジカル超伝導の実現が指摘されており、今後、MOF材料がもつデザイン性の高さを有効活用することで、固体物理学の分野において、MOF材料による新奇なトポロジカル電子物性の探索が加速されることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
二次元完全カゴメ格子をもつ金属有機構造体(MOF)において、非従来型超伝導が実現していることを見出し、今後のMOF物質の設計指針を得ることができたため、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
高対称性２次元MOFおよびCOFの開発を新たなコンポーネント合成から実施し、幾何学的フラストレーションが織りなす創発物性を探索する。特に、空隙が電子で埋められた高密度MOFおよびCOFを対象に、外場摂動も相乗的に利用することで、遍歴性を持った電子と局在性を持った電子の自在制御を試みる。
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