2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of spintronic functions inherent in molecular orientations
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19K03723
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
中 惇 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (60708527)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
妹尾 仁嗣 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30415054)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 分子性導体 / スピン分裂 / 第一原理計算 / 構造最適化 / ピエゾ磁気効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、分子性導体の分子配向と電子相関効果の双方に立脚した新しいスピン流生成現象を探索を目的として以下の研究を行った。1)κ型分子性導体の反強磁性状態ではスピン分裂バンド構造の対称性から、特定の応力印加に対して強磁性磁化が生じるピエゾ磁気効果の発現が期待できる。これを念頭に置き、κ型分子性導体における応力印加効果を調べた。第一原理計算ソフトウェアQuantum ESPRESSO（QE）を用いて応力下での構造最適化および電子状態計算を行い、得られたブロッホ状態から最局在ワニエ関数を求めることで、応力下における強束縛有効モデルを導出した。その結果、応力下の有効モデルに含まれる電子遷移積分が、単位胞に含まれる二種類のダイマーの周りで非等価になることを見出した。これは反強磁性秩序下でピエゾ磁気効果に寄与すると考えられる。2)α型分子性導体は、フェルミ面の近傍に線形分散を持つことから有機トポロジカル絶縁体の候補物質として研究が行われている物質であり、近年BETS分子ベースの物質系では低温で反強磁性状態の発現が指摘されている。α型の結晶構造と反強磁性の対称性から、線形分散・スピン分裂・SOCの協力効果による特異な交差相関現象の可能性が期待できる。この探索を目的として、QEを用いたα-BETS系のSOCを含む強束縛モデルの構築を行った。結果として、BETS系のSOCの大きさは1 meVのオーダーであり、従来のET系に比べて1桁程度大きくなることを見出した。
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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
これまでの研究で、有機・無機のそれぞれ典型的な強相関系において、スピン分裂、スピン流生成および異常ホール効果の微視的な起源と実験による観測条件を詳細に明らかにすることができた。さらに、これに基づいた実験との共同研究の成果も徐々に出つつある。また、第一原理計算を併用したピエゾ磁気効果などのスピン分裂由来の新しい交差相関現象の研究にも着手ができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に構築したκ型およびα型分子性導体の強束縛有効モデルに電子相関効果を導入し、ピエゾ磁気効果や線形分散により発現する新しい交差相関現象の研究を進める。また、κ型分子性導体のスピン分裂に起因した特異なトポロジカル相や超伝導状態の研究も計画している。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルスの感染拡大によりいくつかの研究会や学会、研究打ち合わせが中止またはオンライン開催に変更されたため。差額は次年度の研究打ち合わせおよび研究期間内に故障した物品の購入に充てる。
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