2021 Fiscal Year Research-status Report
２バンド系１次元伝導体におけるバンド間相互作用による特異な電子相の系統的研究
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19K03720
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| Research Institution | Fukushima Medical University |
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Principal Investigator |
開 康一 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (00306523)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 弘泰 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40596607)
石井 康之 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (90391854)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 反磁性 / 電荷密度波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は二鎖一次元分子性導体HMTSF-TCNQ での (1) 異常な反磁性の起源の解明、および (2) 磁場で誘起される新たな電子相の可能性の検証、の二点が主な目的である。(1) 異常な反磁性を明らかにするために二鎖の双方の寄与を明らかにするために複数サイトでの NMR 実験を行い、また、第一原理バンド計算とtight bindingモデルを用いたバンド計算を行い、実験理論両方の側面から研究を行った。
バンド計算から得られたバンド構造から本系は nodalline を持つ半金属であることが明らかにされた。77Seと13Cのそれぞれの原子核で NMR 実験を行うことによりHMTSF、TCNQ それぞれの一次元鎖の寄与が明らかになった。NMR 実験で得られた状伝導状態での 緩和時間 T1の温度依存性は 1/T1 ∝ T^3 を示し、計算で得られたバンド構造でよく説明できる。このほか CDW 転移がおおむね実験で報告されている波数で起きること、計算された磁化率の実験値を再現すること、などが確認された。また、東北大学との共同研究により常圧での電気抵抗、ホール効果と熱起電力の測定を行い、低温相は半導体的な振る舞いを示すこと、CDW 転移温度以上においても約100 K以下で正の磁気抵抗が現れること、磁気抵抗が極めて異方的であり、伝導面に垂直に磁場をかけた場合は 2 桁以上にも達する大きな正の磁気抵抗を示すことなどが明らかになった。輸送特性の測定や理論的研究の進展もあり、NMRと合わせて目的に掲げた(1) についてはかなりの部分が明らかになった。
また、「有機軌道反磁性会議」をオンラインで開催し、本物質のみならず軌道反磁性についての研究者を招待し、発表/議論の場を提供することができた。
(2) では、圧力下での磁化率の測定が行われている。圧力下 NMR の準備もできつつある。
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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
常圧で観測される反磁性やCDW転移に関する理論研究がかなり進展したことに加え、NMR のデータがそろいつつある。77Seと13Cのそれぞれの原子核で NMR 実験を行うことによりHMTSF、TCNQ それぞれの一次元鎖の寄与が明らかになった。どちらの鎖でも高温相はDirac 型バンド構造を持つ電子系に期待される 1/T1∝T^3 の温度依存が得られた。 また、NMR シフトの解析から常圧での磁化率の分割をすることに成功した。NMRの結果を定量的に解析することが可能となったこと、など巨視的/微視的測定と理論のそれぞれの実験や解析が進展しており常圧での振舞いについてはかなりの部分が明らかになった。
これらの結果を踏まえ、磁場誘起CDWが議論されている圧力下での測定や解析に着手しており、研究はおおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
NMR 実験を主に行っている東北大学にて圧力下NMR実験を行うことができるよう装置を整備中である。
芝浦工大で行っている圧力下静磁化率の測定を合わせて圧力下での巨視的/微視的磁気測定を行い、圧力下で議論されている磁場誘起相の詳細を明らかにする。また、常圧の反磁性との関連についても考察する。
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| Causes of Carryover |
1) 圧力下 NMR 実験のための測定プローブの設計に時間がかかり、物品購入と作成を次年度に行うこととした
2) 圧力下のデータも加えて論文として成果を公表する。論文の作成は次年度に行うため
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Research Products
(4 results)
