2018 Fiscal Year Annual Research Report
Disappearance of the quantum spin liquid state in dimer-Mott insulators by disorder
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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, 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 / 真性モット絶縁体 |
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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の目的であった．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ため方針の転換を図り，H29年度から真性モット絶縁体に関する研究に着手した．(1)真性モット絶縁体(ET)Cu[N(CN)2]2：ダイマーモット系の比較対象としてドナー分子単体が1サイトを形成する一次元系の真性モット絶縁体について，1 GPaまでの高圧下電気抵抗率測定を行った．この圧力まででは金属化には至らなかったが，バンド幅の増大に伴い活性化エネルギーは半分近くまで減少した．さらに化学圧力効果を検証するためドナー分子の部分置換を行った．MTおよびPTを10%まで部分置換すると，どちらも乱れの効果で室温の抵抗率は減少するが，活性化エネルギーはMTとPTで逆の挙動を示し，MTでは顕著に増大，PTではごくわずかに減少することがわかった．これはk-CNでの挙動と対応し，ダイマーモット系以外でもドナーの部分置換は乱れの効果とともに実効的な化学圧力をもたらすことが示唆される．(2) 非ET系の真性モット絶縁体(MT)XF6 (X=As, Sb)の単結晶育成：(ET)Cu[N(CN)2]2と同じく，これらMT系の1:1塩は真性モット絶縁体と考えられるが，結晶の育成過程で3:1の組成比を持つ多形物質が生成しやすく，これまであまり注目されてこなかった．今回，育成条件（主に電流値と支持電解質の混合比率）を最適化することで，目的の1:1塩をほぼ選択的に得ることができた．得られた結晶は組成分析とX線構造解析により目的物質であることを確認した．これらの結晶用い，翌年以降に高圧下での物性研究を進める．
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