2017 Fiscal Year Research-status Report
乱れを制御したダイマーモット絶縁体における量子スピン液体状態の発現と消失
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16K05747
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
米山 直樹 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (80312643)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子スピン液体 / 部分分子置換 / 化学圧力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子スピン液体のダイマーモット絶縁体k-(ET)2Cu2(CN)3(以下k-CN塩)等の関連物質に異種ドナー分子を導入することで乱れを制御し，量子スピン液体相の発現と消失の機構を解明することが本研究目的である．(1)対称ドナーMTおよびPT置換体k-CN塩における圧力下電気抵抗率測定：それぞれ10%添加育成したMT/PT置換体単結晶において，初年度に導入済みの2GPaクランプ式高圧セルを用いて低温磁場中での電気抵抗測定を行った．得られた実験結果から温度-圧力相図を作成したところ，MT置換体，未置換体，PT置換体の順に高温-高圧領域の金属相が拡大している傾向を見出した．これは大きい分子では正の，小さい分子では負の化学圧力効果が働いていることを強く示唆する．また，圧力化金属相における残留抵抗値がPT10%添加塩で1桁大きく，MTとPTとでは伝導面内周期ポテンシャルへの乱れの影響が異なることがわかった．この点を考慮すると，上記した異種分子添加における化学圧力効果は静水圧による等方的な物理圧力とは異なり，一軸の異方的圧力効果に近いことが推測される．(2)非ダイマー系モット絶縁体(ET)Cu[N(CN)2]2(以下1:1塩)の物性の再評価：初年度の研究実績から，当初予定していた非対称ドナーによる乱れの導入が困難であったことから方針の転換を図り，ダイマーモット系の比較対称としてドナー分子単体が一サイトとなったユニフォームスタック型一次元モット絶縁体に注目し，その結晶合成，電気抵抗測定，磁化率測定を行った．実験から得られた活性化エネルギーやスピン間の交換相互作用はバンド計算から得られる移動積分を用いて定量的に評価でき，本物質は1次元スピン構造を有する朝永ラッティンジャー液体として振る舞うことが期待される．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
k-CNにおける化学圧力効果について実験的検証が成功し，本研究課題の柱の一つは達成できた．また，当初計画にあった非対称ドナー添加による電子状態の精密制御は初年度の時点で困難であると判断したため，方針転換として実績概要(2)で述べた1:1塩の研究に着手し，こちらは順調に進捗しているが，成果発表の状況も含めると全体としてやや遅れ気味である．
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| Strategy for Future Research Activity |
H30年度は最終年度であり，以下の2点に注力して研究をまとめる．(1)k-(ET)2Cu[N(CN)2]ClにおけるMT/PT添加効果：k-CNと同様な化学圧力効果が見られるか，主に圧力化電気抵抗測定によって検証する．(2)1:1塩における異種ドナー分子添加：非ダイマー系モット絶縁体ではk-CN塩等よりも強い乱れの効果が期待されることから，電気抵抗測定によってこれを検証する．現時点で分子研でのESR実験は必須な状況とは言えないことからH30年度も共同利用申請は見送り，東北大金研でのSQUID磁束計での出張実験（4泊5日を1回）を予定する．
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| Causes of Carryover |
(理由)物品が安価に購入できたため．
(使用計画)結晶育成用の試薬品代として使用予定である．
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