フラーレン化合物における電子間相互作用と電子格子相互作用の理論的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11165207
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 中尾 憲司 筑波大学, 物質工学系, 教授 (30011597)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 晋 筑波大学, 物質工学系, 助手 (70302388) ; 鈴木 修吾 筑波大学, 物質工学系, 講師 (90241794)
• Keywords: アルカリ金属ドープC_<60> / 超伝導 / 動的Jahn-Taller効果 / 電子間相互作用 / 電子格子相互作用

Research Abstract

我々はこれまでアルカリ金属ドープC_<60>における電子間相互作用と電子格子相互作用をともに考慮した微視的モデルを提案し、これに基づいて以下のことを明らかにしている。
まず、A_2C_<60>とA_4C_<60>では電子間相互作用と電子格子相互作用が協力的に作用してバンドギャップを形成するため、系は絶縁体となる。一方、A_3C_<60>では電子間相互作用と電子格子相互作用が競合するため、系はかろうじて金属にとどまっているものの金属・絶縁体転移の近傍にある。今回、我々は上記の微視的モデルに基づいて、A_3C_<60>における超伝導をH_gモードの分子内フォノンを媒介とする電子間の引力によって理解できることを見出した。これによると、アルカリ金属ドープC_<60>における超伝導発現のためには、伝導帯が複数存在することが重要である。伝導帯が一つのみの場合にはクーパー対は伝導帯内でのコヒーレントな運動によってのみ安定化されるのに対し、伝導帯が複数ある場合にはさらに伝導帯間でのコヒーレントな運動が可能となりクーパー対がより安定化されるのである。さらに、我々は微視的モデルの解析から超伝導の発現基準を調べた。その結果、二つの伝導電子が対となってC_<60>分子内をコヒーレントに運動し、軌道一重項状態が形成されることが発現基準であることがわかった。この基準が満たされると、二つの電子間には実効的な引力が働き、系の基底状態は超伝導状態となる。この軌道一重項状態は動的Jahn-Teller効果による安定化により実現された状態とみなすこともできる。

Research Products

• [Publications] S.Suzuki: "A Fully Relativistic Full-Potential LCAO Method for Solids"J.Phys.Soc.Jpn.. Vol.68 No.6. 1982-1987 (1999)
• [Publications] S.Suzuki: "A Scalar Relativistic Full-Potential LCAO Method"J.Phys.Soc.Jpn.. Vol.69 No.2. 532-542 (2000)
• [Publications] S.Suzuki: "The Electronic Structure of (PH_4)_3C_<60> and (ClO_4)_3C_<60>"Mol.Cryst.Lig.Cryst.. (2000)
• [Publications] S.Higai: "Theoretical Study on Structure and Electronic State of Sodium-Hydrogen-Graphite Ternary Intercalation Compound"Mol.Cryst.Lig.Cryst.. (2000)
• [Publications] S.Amamiya: "Fermi Surfaces of Electrons and Holes in C_8K:First-Principles Study"Mol.Cryst.Lig.Cryst.. (2000)
• [Publications] T.Chida: "Many-Body Effects on the Density of States in Alkali-Metal-Doped C_<60>"J.Phys.Soc.Jpn.. Vol.69 No.4. (2000)