2022 Fiscal Year Annual Research Report
強相関パイ電子－分子格子ダイナミクスが誘起する分極性量子液体相
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19H01833
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐々木 孝彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20241565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 直人 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 主任研究員 (30376652)
中 惇 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (60708527)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / パイ電子 / 量子スピン液体 / フォノン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，BEDT-TTF分子系分子性導体が特徴的に有する階層的な分子内振動‐分子格子振動（フォノン）ダイナミクスと強相関パイ電子系電荷/スピン自由度の結合が生み出す新しい量子液体状態，すなわち，フォノンがアシスト・増強する分極自由度を伴った電子誘電性・ダイポール液体や電荷ガラス，スピン液体の開拓と解明を目的とする．
２０２２年度は，研究期間最終年度にあたり，前年度以前に引き続いて分子フォノンと電荷状態の低エネルギー励起を赤外分光で観測するために遠赤外－中赤外光域での微小単結晶試料における顕微分光測定を行った．特に，エックス線照射により分子欠陥を導入した分子性有機超伝導体k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Brの低エネルギー励起状態に対するランダムネス依存性を明らかにした．ランダムネスの導入により強相関金属状態/超伝導からアンダーソン絶縁体状態に連続的に変化する過程においてパイ電子の低エネルギー励起状態の変化として観測することに成功した．この結果は，ランダムネス誘起の絶縁体状態がソフトクーロンギャップ状態であることを示唆している．
また，分子性有機物質である量子スピン液体系k-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3およびモット転移の極近傍に位置するk-(d-BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]BrについてフランスグルノーブルILL熱中性子炉における非弾性中性子実験をフランス・ドイツの海外研究協力者と共同して実験実施した結果，それぞれのフォノン測定に成功した．量子スピン液体系物質においては６K異常といわれる温度において分子ダイマーのブリージング（息継ぎ）モードと呼ばれるパイ電子と結合したフォノンに特徴的な線幅異常が観測された，詳細な解析と考察から低温ではバレンスボンド状態となっていることが示唆され，これまでのスピン液体描像に大きな変化を与える成果が得られた．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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