2020 Fiscal Year Research-status Report
NMR studies of strong correlated Dirac-Weyl Fermions under high magnetic field
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20KK0060
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮川 和也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90302760)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須波 圭史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 学術支援職員 (80886911)
浦井 瑞紀 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 学術支援職員 (20886915)
鹿野田 一司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20194946)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2023-03-31
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| Keywords | ディラック-ワイルフェルミオン系 / 核磁気共鳴 / 強磁場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究初年度は、強磁場施設を含めたドイツでの実験を視野に入れ、国内においてディラック電子系物質を用いて予備実験を開始した。ディラック電子系では磁場依存性の測定が重要であるが、NMR信号は弱いため、ノイズに打ち勝ち精度の高い信号を得るためには積算してノイズを落とす必要がある。特に、ディラック系ではスピン-格子緩和時間が低温で長くなることが予想され長時間測定時間が必要となるため、測定ポイント、問題点を洗い出しておく必要があるからである。ディラック電子系として二つの有機導体に着目して行った。
a-(BETS)2I3塩の単結晶試料を使い定常磁場下での13C NMR実験を開始した。この塩ではスピン軌道相互作用によるギャップの存在が理論的に予言されているので、その有無を調べること、さらに同じ結晶構造をもち、スピン軌道相互作用が弱くフェルミエネルギーがディラックコーンの頂点に一致しているa-(BEDT-TTF)2I3塩との定量的な比較からトポロジーの違いを浮き彫りにすることを目指している。測定は、まずは常圧で行い、低温での絶縁状態でもスペクトル形状、本数が高温の伝導状態と変化しないことから、結晶の対称性が変わっていない可能性を見出した。この結果は既報のNMRの結果と同じであるが本研究ではより詳細な温度依存性の測定を行っている。また、この結果は最近のX線回折の結果とも矛盾していない。絶縁状態で結晶構造の変化がないことは、結晶構造の変化を伴う電荷秩序絶縁体となるa-(BEDT-TTF)2I3とは異なるものの可能性がある。
もう一つの物質は、単一成分分子性導体M(dmdt)2塩(M=Ni)である。この物質はノーダルディラックラインの存在が指摘されている。粉末試料を用いた13C NMRの結果は概ねそれと矛盾しないものとなったが、低温でスピン格子緩和率の温度依存性にピークが見られてた。これはバンド構造のみからは理解できない結果である。
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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
当初より初年度は主に国内においてNMR測定の予備実験を行い、実験のポイント、問題点を探る予定であった。その結果、a-(BETS)2I3塩ではa-(BEDT-TTF)2I3との違いが見出すことができ、M(dmdt)2塩(M=Ni)では、ノーダルディラックラインをもつディラック電子系をベースに考えられる結果とそれだけでは説明できない結果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究期間2年目の前半では引き続き国内において、予備実験を含め定常磁場下での核磁気共鳴実験を行っていく。ディラック電子系では磁場が有効なパラメータとなるため、印加磁場の強度、印加方向を変えるなど磁場領域を拡張して測定をすすめる。加えて有機導体のもつ柔らかな格子の特徴を生かすため圧力も駆使し、測定温度も極低温領域まで広げNMR測定を行う。
a-(BETS)2I3塩では加圧することにより、電子相関を制御し低温での絶縁状態を抑制した場合のNMR測定を、M(dmdt)2塩ではNiに加えてPt塩も実施するなど、圧力、物質系も拡大する。
後半以降ではドイツでの実験の割合を増やしてディラック-ワイルフェルミオン系の研究を進めていくが、新型コロナの影響は深く大きいこと、感染が拡大し始めると状況も短期で急速に悪化することがこれまでで分かっている。このため、状況を見極めながらドイツでの実験の計画を練っていく。
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| Causes of Carryover |
経費は当初の95%程度使用した。残額が生じたが、これは主に利用した寒剤の価格の変化によるものである。残額は本年度分と合わせて寒剤などに主に使用する。
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Research Products
(3 results)
