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2022 Fiscal Year Research-status Report

ダイマーモット有機物質における反強磁性相図の完全解明と電子型誘電体研究の新戦略

Research Project

Project/Area Number 21K03438
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

谷口 弘三  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (50323374)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小林 拓矢  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50827186)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords磁気構造 / 磁化測定 / 一次相転移
Outline of Annual Research Achievements

近年の研究代表者らの研究により、代表的有機導体、κ-型BEDT-TTF (ET) 塩の反強磁性相には、実は、一次相転移の相境界が新たに存在することが明らかに
なった。この相転移は、(ここではCl型磁気構造からBr型磁気構造への相転移と呼ぶことにするが、)半分の分子層内のスピンが180度反転し、面間方向のスピ
ン配列が強磁性的配列から反強磁性的配列へと変化する特異なものである。また、この系では、電場や熱勾配によりスピン流が発生すると理論的に提案されているが、この磁気構造の相転移を利用すれば、このスピン流の検出が容易になるのではないかとの提案を行っている。
この年度は、本研究に関連して様々な共同研究が展開された。英国のグループとの共同研究では、我々が磁化測定や数値シュミレーションで提案した、κ-型BEDT-TTF (ET) 塩のゼロ磁場磁気構造と、強磁場下の磁気構造が、ミュオンスピン回転法とDFT計算を組み合わせた研究により実証された。これにより、巨視的な測定で提案された磁気構造が、微視的にも確認されることとなった。
また、同じκ型ET塩であるが、異方的三角格子と見なせる本研究の主な対象物質とは異なり、純三角格子と見なせ、且つ、キャリアードープされたκ-ET4Hg2.89Br8という塩でも、外部との共同研究により、超伝導の圧力依存性に関する新たな知見が得られている。
κ型とは異なるが、同じダイマーモット系であるλ型塩でも、反強磁性を観測し、隣接すると期待される液体相の研究に着手している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

κ-型BEDT-TTF (ET) 塩の反強磁性相の相境界解明については、まずは、κ-(d8-ET)2Cu[N(CN)2]Cl塩において、ClサイトをBrに置換した試料の合成を目指すべく
合成研究を推進している。この合成では、仕込み組成に対して、Brが結晶内により取り込まれやすい傾向があり、Clリッチな試料(わずかなBr置換体)を合成す
ることは難しい。しかしながら、現状では、約50パーセントのBr置換までは合成に成功しており、さらにClリッチな試料を合成するべく合成研究を推し進めてい
る。しかし、この合成研究が非常に難しく、長らく、進展していない。
一方、共同研究ではあるものの、κ型ET塩の磁気構造の微視的確認に成功した点は大きな成果である。また、κ型のHg系やλ型塩での研究は順調に進展し、今後に期待できる状況となっている。

Strategy for Future Research Activity

κ-型BEDT-TTF (ET) 塩の反強磁性相内相境界の研究において、Brがより取り込まれやすく、Clリッチな試料を合成することが難しい点に関して、たとえ微小試
料しかできなくとも磁気トルク測定により磁気構造研究を推進できる体制を整えている。これについては、データがそろいつつあり、できるだけ早期に論文化したい。また、引き続き合成研究を行いたい。

Causes of Carryover

外部での実験などが、コロナ事態やヘリウム事情の悪化に関連する問題のため、当初の予定よりは遂行できなかった。旅費や(外部実験の為の試料合成に係る)薬品代などが、当初の予定よりも少なくなった。繰越金は、次年度以降の旅費や、そのための試料合成に使用する予定である。

  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Durham University/Clarendon Laboratory/Rutherford Appleton laboratory(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Durham University/Clarendon Laboratory/Rutherford Appleton laboratory
  • [Int'l Joint Research] Paul Scherrer Institut(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      Paul Scherrer Institut
  • [Journal Article] Probing uniform and nonuniform charge ordering with polarized femtosecond optical pulses in geometrically frustrated θ-(BEDT- TTF) 2 M Zn (SCN) 4 (M= Rb, Cs)2023

    • Author(s)
      Nakagawa K.、Tsuchiya S.、Taniguchi H.、Toda Y.
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 5 Pages: 013024-1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.5.013024

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] μ SR investigation of magnetism in κ - ( ET ) 2 X : Antiferromagnetism2023

    • Author(s)
      Huddart B. M.、Lancaster T.、Blundell S. J.、Guguchia Z.、Taniguchi H.、Clark S. J.、Pratt F. L.
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 5 Pages: 013015-1-16

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.5.013015

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dynamics of ethylene groups and hyperfine interactions between donor and anion molecules in λ -type organic conductors studied by 69 , 71 Ga -NMR spectroscopy2022

    • Author(s)
      Yasumura N.、Kobayashi T.、Taniguchi H.、Fukuoka S.、Kawamoto A.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 106 Pages: 245103-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.106.245103

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Antiferromagnetic ordering of organic Mott insulator λ - ( BEDSe-TTF ) 2 GaCl 42022

    • Author(s)
      Ito A.、Kobayashi T.、Sari D. P.、Watanabe I.、Saito Y.、Kawamoto A.、Tsunakawa H.、Satoh K.、Taniguchi H.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 106 Pages: 045114-1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.106.045114

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mott-Driven BEC-BCS Crossover in a Doped Spin Liquid Candidate κ - ( BEDT - TTF ) 4 Hg 2.89 Br 82022

    • Author(s)
      Suzuki Y.、Wakamatsu K.、Ibuka J.、Oike H.、Fujii T.、Miyagawa K.、Taniguchi H.、Kanoda K.
    • Journal Title

      Physical Review X

      Volume: 12 Pages: 011016-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevX.12.011016

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] λ型有機モット絶縁体の超高圧下電気抵抗測定2023

    • Author(s)
      小林拓矢, 安村乃絵瑠, 伊藤有咲, 辺土正人, 郷地順, 上床美也, 斉藤洋平, 河本充司, 森初果, 谷口弘三
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
  • [Presentation] λ-(BEST)2FeCl4におけるπ-d相互作用の研究2023

    • Author(s)
      齋藤陸丸, 飯田瑶平, 小林拓矢, 谷口弘三, 松永悟明, 福岡脩平, 河本充司
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
  • [Presentation] λ型有機導体のドナー混晶によるバンド幅制御2023

    • Author(s)
      大岩芽衣, 小林拓矢, 谷口弘三
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
  • [Presentation] 分子性有機導体β′-(BEDT-TTF)2ICl2の熱電輸送特性2023

    • Author(s)
      江口恭平, 岡崎竜二, 谷口弘三
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
  • [Presentation] 強相関有機超伝導体のBCS-BECクロスオーバー領域における擬ギャップ2023

    • Author(s)
      今城周作, 小林拓矢, 松村祐希, 中澤康浩, 谷口弘三, 金道浩一
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
  • [Presentation] 層状反強磁性モット絶縁体κ-(ET)2Cu[N(CN)2]Clにおける熱伝導2022

    • Author(s)
      古川哲也, 谷口弘三, 佐々木孝彦
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [Presentation] 有機伝導体κ-(BETS)2CF3SO3の基礎物性2022

    • Author(s)
      高橋賢信, 谷口弘三, 小林拓矢
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [Presentation] プロピレン基を持つ片側屈曲TTF誘導体を用いた有機伝導体開発2022

    • Author(s)
      佐藤慧一, 只野涼, 山田英寿, 小林拓矢, 谷口弘三
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [Presentation] λ型有機導体におけるリラクサー的な誘電特性2022

    • Author(s)
      福岡脩平, 齋藤陸丸, 井原慶彦, 河本充司, 小林拓矢, 谷口弘三
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [Presentation] μ+SR study of κ-(ET)4Hg2.89Br8?and κ-(ET)4Hg2.78Cl8, Part II2022

    • Author(s)
      D. P. Sari, Y. Someya, Y. Cai, M-V. deToro Sanchez, K. M. Kojima, I. Watanabe, Y. Ishii, H. Taniguchi
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [Presentation] Antiferromagnetic ordering and pressure-induced anomalous electronic phases in λ-(BEDSe-TTF)2GaCl4 revealed by μSR and NMR2022

    • Author(s)
      T. Kobayashi, N. Yasumura, A. Ito, D. P. Sari, I. Watanabe, S. Fukuoka, A. Kawamoto, H. Taniguchi
    • Organizer
      6th International Conference on Functional Materials Science 2022 (ICFMS 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] μSR study of κ-(ET)4Hg2.89Br8 and κ-(ET)4Hg2.78Cl82022

    • Author(s)
      D. P. Sari, Y. Cai, U. Widyaiswari, E. Yamada, Y. Someya, M-V. deToro Sanchez, K. M. Kojima, I. Watanabe, H. Taniguchi, Y. Ishii,
    • Organizer
      6th International Conference on Functional Materials Science 2022 (ICFMS 2022)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

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