Unified elucidation of anomalous properties in the Dirac electron system of organic conductors

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15K05166
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Akito Kobayashi 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80335009)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 有機導体 / ディラック電子系 / 電子相関 / 電荷秩序 / 熱電効果 / スピン軌道結合

Outline of Final Research Achievements

In organic Dirac electron systems (α-ET, α-BETS), paradoxical anomalous properties have emerged due to advances in experimental techniques. In this study, theoretical research was conducted with the aim of elucidating the underlying mechanism. In α-ET, deformation of the Dirac cone, spin fluctuation, appearance of finite-mass Dirac electrons, etc. due to long-range Coulomb interaction were studied, and the mechanism of the large difference in the excitation gap observed by NMR, optical conductivity, electrical conductivity, etc. was elucidated. bottom. We also clarified the mechanism of the non-monotonic temperature dependence of the Seebeck coefficient. On the other hand, in α-BETS, we found that the small gap due to the spin-orbit coupling is increased by the long-range Coulomb repulsion, resulting in insulator formation without phase transition.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では有機ディラック電子系で観測されるパラドックス的異常物性のメカニズムを解明することにより、ディラック電子系の真の姿という最も基本的な問題を解明し、ディラック電子系における普遍的概念の探求に貢献することを目指した。本研究では有機ディラック電子系のエネルギースペクトルが、強誘電性の電荷秩序のドメインウォールにより階層構造を有することを初めて明らかにした。また、よく似た２つ有機ディラック電子系は異なるメカニズムで絶縁体化するが、その背後で分子間クーロン斥力が重要な役割を果たしていることを見いだした。本研究により得られた知見は広範な物質に展開するディラック電子系に応用できると期待される。