Experimental study of the nonlinear responses due to the charge inhomogeneity in molecular conductors

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K17688
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 伊藤 桂介 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10733256)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 赤外分光 / 分子性導体 / 金属-絶縁体転移

Outline of Annual Research Achievements

本年度は前年度に引き続き、これまでに構築した近赤外、可視～紫外領域の低温顕微分光測定装置を利用し、電荷秩序を示す有機伝導体θ系BEDT-TTF塩の分光測定を行った。また最終年度であることから、本研究課題においてこれまでに得た実験データの取りまとめ作業を行った。研究期間全体を通じて実施した実験の結果、有機伝導体の冷却・過熱過程において生じる電荷不均一のダイナミクスを、光学測定を通じて精密に議論することが可能となった。また、今後の研究展開として、高い伝導性を持つ有機高分子材料PEDOT系への進展を模索した。PEDOT系はBEDT-TTF系とほぼ同種の元素から構成される有機材料であり、正孔のドープによって1000 S/cm級の良好な電気伝導性が発現するが、低分子系と全く異なる材料としての特性（やわらかさ、加工容易性、原材料の水分散性）を併せ持つ物質系である。優れた材料特性から、すでに現在の有機電気光学デバイスの基幹材料となっている物質であるにもかかわらず、その基礎物性、特に微視的な電気伝導メカニズムは未だ良く判っていない。こうした系に対し、これまでに低分子の単結晶（BEDT-TTF系）から得られた基礎物理がどれほど適用可能なのか、また材料特性（柔軟性、伸縮性）を生かした物性制御などの新展開が生まれ得るのかは非常に興味深いテーマである。本研究で行った低温・電場下での分光測定技術を生かし、高分子系における電子状態・非線形応答を捉え、本課題にて捉えた低分子系の物理との比較研究へと展開したいと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Mesoscopic 2D Charge Transport in Commonplace PEDOT:PSS Films (2018)
  • Author(s): Honma Y.、Itoh K.、Masunaga H.、Fujiwara A.、Nishizaki T.、Iguchi S.、Sasaki T.
  • Journal Title: Advanced Electronic Materials Volume: 4 Pages: 1700490～1700490
  • DOI: 10.1002/aelm.201700490
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantum-disordered state of magnetic and electric dipoles in an organic Mott system (2017)
  • Author(s): Shimozawa M.、Hashimoto K.、Ueda A.、Suzuki Y.、Sugii K.、Yamada S.、Imai Y.、Kobayashi R.、Itoh K.、Iguchi S.、Naka M.、Ishihara S.、Mori H.、Sasaki T.、Yamashita M.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Pages: 1～6
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01849-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crystallization and vitrification of electrons in a glass-forming charge liquid (2017)
  • Author(s): Sasaki S.、Hashimoto K.、Kobayashi R.、Itoh K.、Iguchi S.、Nishio Y.、Ikemoto Y.、Moriwaki T.、Yoneyama N.、Watanabe M.、Ueda A.、Mori H.、Kobayashi K.、Kumai R.、Murakami Y.、Muller J.、Sasaki T.
  • Journal Title: Science Volume: 357 Pages: 1381～1385
  • DOI: 10.1126/science.aal3120
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 導電性高分子PEDOT/PSS 膜におけるメゾスコピック二次元伝導 (2017)
  • Author(s): 伊藤桂介
  • Journal Title: C & I commun : colloid & interface communication : newsletter from DCSC Volume: 42 Pages: 24～27
• [Presentation] 6 fs単一サイクル光強電場による有機超伝導体の非線形電荷振動 (2018)
  • Author(s): 川上洋平, 天野辰哉, 米山雄登, 赤嶺勇人, 伊藤弘毅, 川口玄太, 山本浩史, 岸田英夫, 伊藤桂介, 佐々木孝彦, 石原純夫, 田中康寛, 米満賢治, 岩井伸一郎
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] 導電性高分子PEDOT:PSSにおける高度結晶化の時分割観測 (2018)
  • Author(s): 伊藤桂介, 増永啓康, 井口敏, 佐々木孝彦
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] Mesoscopic 2D Weak Localization in PEDOT/PSS Thick Films (2017)
  • Author(s): K. Itoh, Y. Honma, H. Masunaga, A. Fujiwara, T. Nishizaki, S. Iguchi, T. Sasaki
  • Organizer: 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ultrafast orbital excitation by 6 fs pulse in V2O3 (2017)
  • Author(s): Y. Kawakami, T. Kato, Y. Yoneyama, T. Amano, H. Itoh, K. Itoh, T. Sasaki, Y. Nakamura, H. Kishida, L. Cario, E. Janod, B. Corraze, M. Lorenc, S. Iwai
  • Organizer: 6th International Conferences on Photoinduced Phase Transitions (PIPT6)
  • Int'l Joint Research