2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular quantum liquids in strongly correlated electron systems
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16H06346
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Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
Principal Investigator |
加藤 礼三 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (80169531)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田嶋 尚也 東邦大学, 理学部, 教授 (40316930)
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Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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Keywords | 分子性固体 / 有機導体 / 強相関系 / 超伝導 |
Outline of Annual Research Achievements |
・二次元三角格子を有する量子スピン液体候補物質β'-EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2と磁気相図上で隣接する反強磁性状態の13C-NMRを測定し、2 倍にもおよぶ大きさの違いを有する二種類の磁気秩序モーメントを観測した。これは、S = 1/2 スピンの秩序モーメントが分子内で分裂することを示しており、この系の電子相関の議論において多軌道性が重要であることを示す。 ・高圧下で質量ゼロのディラック電子系となるα-(BEDT-TTF)2I3系において、電子相関効果による分数量子ホール効果の実現に向けて誘電率を実験的に決定し、ディラック点近傍で誘電率が減少することを明らかにした。これは、ディラック点近傍で電子相関効果が強いことを示唆する結果である。さらに、電子相関効果を圧力で制御することにより、質量ゼロのディラック電子系から電荷秩序相への量子相転移現象を見出した。 ・単一成分分子性ディラック電子系[Pd(dddt)2]について、DACと放射光を用いてディラック点が出現する圧力下でのX線単結晶構造解析に成功し、得られた構造データを用いてディラック点の生成メカニズムを検証した。 ・歪み調整機構を有するフレキシブル基板を用いて電気二重層トランジスタを作製し、ゲート電圧と基板曲げ量を制御することによってモット絶縁体のバンドフィリングとバンド幅、および温度を3次元的にスキャンした相図を作成した。とりわけキャリアドーピングによる超伝導が消失する強相関領域において輸送測定を行った結果、高温ではいわゆる非フェルミ液体挙動が普遍的に見られたが、低温部では電子ドープ側とホールドープ側で電子状態が非対称になっており、電子ドープ側はフェルミ液体が、ホールドープ側は擬ギャップが出現することが明らかとなった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
主要3テーマである量子スピン液体、多層ディラック電子系、電場誘起モット転移系の各々について、前年度得られた結果を論文発表すると共に、当初予定していた実験を行い、おおむね順調にデータを得た。これらは現在、論文にまとめている。
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Strategy for Future Research Activity |
・量子スピン液体の低温電子状態に冷却速度依存性があることが、熱伝導率の測定から示唆されており、これを電気抵抗、結晶構造、NMR、振動スペクトル等の測定によって検証する。 ・α-(BEDT-TTF)2I3の高圧下で実現したディラック電子系における分数量子ホール効果実現に向けて、引続き、量子ホール状態における層間相互作用効果を調べる。さらに、電子相関効果を制御して、ディラック電子系から電荷秩序絶縁相への量子相転移に伴うカイラル量子異常(電磁応答)現象を調べる。 ・本研究の波及効果として、常圧でディラック電子系を形成する単一成分分子性結晶が発見された。これは、我々が提案した、単一成分分子性ディラック電子系の物質設計の正しさを示すものであり、今後引き続き、既存の物質も含めて、金属ジチオレン錯体を中心に、新たな分子性多層ディラック電子系を探索する。 ・量子スピン液体と、電場誘起モット転移近傍の非フェルミ液体との関係性を調べるために、母物質となる有機モット絶縁体がスピン液体状態であった場合のフィリング制御相転移について伝導挙動を計測し、これまでに得られている通常のモット転移における結果と比較する。
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[Presentation] Magnetic Molecular Conductors Based on Bis(ethylenedithio)tetrathiafulvalene (BEDT-TTF) and the Tris(chlorocyanilato)ferrate(III) Complex2019
Author(s)
S. A. Sahadevan, A. Abherve, N. Monni, P. Auban-Senzier, F. Lloret, M. Julve, H. Cui, R. Kato, M. L. Mercuri, N. Avarvari
Organizer
The 13th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2019)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Aperiodic Shubnikov de Haas Oscillations in α-(BEDT-TTF)2I32019
Author(s)
P. Auban-Senzier, E. Tisserond, B. Piot, J. N. Fuchs, M. O. Goerbig, C. Meziere, P. Batail, Y. Kawasugi, M. Suda, H. M. Yamamoto, R. Kato, N. Tajima, M. Monteverde
Organizer
The 13th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2019)
Int'l Joint Research
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