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2011 Fiscal Year Annual Research Report

有機スピン三角格子を基盤とする複合電子機能の開発研究

Research Project

Project/Area Number 23225005
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

Research InstitutionMeijo University

Principal Investigator

齋藤 軍治  名城大学, 総合研究所, 教授 (40132724)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 幸大  名城大学, 総合研究所, 助教 (10378870)
伊東 裕  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10260374)
岸田 英夫  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40311633)
大塚 晃弘  京都大学, 低温物質科学研究センター, 助教 (90233171)
前里 光彦  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (60324604)
Keywords機能性有機物質設計 / スピン三角格子 / 量子スピン液体 / 超伝導 / フラーレン / 電界効果トランジスタ / 一軸歪圧 / 非線形光学
Research Abstract

課題1)新規有機スピン三角格子系の開発
新規k型ET塩の開発に成功した。スピン三角格子の異方性t'/tは1より大きく(1.44)、1.8GPaまで半導体的挙動を示した。逆ペロブスカイト構造をもつTSF塩やtrimethylpiperaziniumならびにbis(benzene)chromium 陽イオンを用いたC_<60>系三角格子層状結晶の開発にも成功した。また、金属的挙動を示すスピン三角格子系(MDABCO^+)(TPC)(C_<60>^-)の嫌気下でのラマン散乱測定を行った。現在の測定分解能の範囲においては、電荷分離を示唆するラマンピークの分裂は観測されず、全温度領域にわたり単一価数状態であることが示唆された。さらに、同位体置換した^<13>C_<60>を用いて上記C_<60>三角格子伝導体を合成し、多結晶試料の^<13>CNMR測定を行った。スピン-格子緩和率の温度変化から、4Kまで磁気相転移を示さず、金属状態を保つことなどを明らかにした。本年度導入した無冷媒超伝導磁石を用いたNMRおよび各種物性評価システムを構築し、炭酸イオンを含むハニカム格子熱電材料の物性評価を行った。その結果、強いイジング性と遍歴性を併せ持つ新しいスピン軌道液体状態を見出した。
課題2)圧力印加による電子状態制御
小型キュービックアンビル低温高圧発生装置を導入し、8GPa・4Kまでの高圧・低温下での測定が可能な伝導度測定装置を立ち上げた。これを用いた圧力誘起超伝導などの物性探索を開始した。超伝導体β-(BEDT-TTF)_2IBr_2における一軸歪圧の圧縮方向依存性がβ-(BEDT-TTF)_2I_3の傾向と概ね一致しているごとが分かった。
課題3)電界・光・磁場によるキャリア注入と状態制御
導電性高分子RR-P3HTについて、イオン液体をゲートに用いたトランジスタを作製し、室温での低電圧トランジスタ駆動と低温での可変領域ホッピング伝導を見出し、振る舞いが電気化学ドーピングモデルで理解できることを示した。また、TCNQを用いたイオン液体ゲートトランジスタを試作し、性能評価を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新規スピンフラストレート候補物質(k型ET塩、ペロブスカイト型TSF塩、C_<60>三角格子系など)の開発に成功し、これらを手掛かりにさらなる新規物質の開発にも着手している。特に、単結晶X線構造解析装置を導入したことにより、物質開発のスピードが格段に進歩した。本年度導入した小型キュービックアンビル低温高圧発生装置や無冷媒超伝導磁石を組み込んだ伝導度やNMR測定装置などの立ち上げも完了し、電子物性解析や圧力効果を調べるための環境も整いつつある。また、低温プローバーを導入し、効率的なFET特性評価にも着手している。2012年1月(名城大学)と2月(京都大学)には海外の研究協力者を交えた研究会を開催するなど、研究者間の相互理解・意思統一の深化にも努めている。

Strategy for Future Research Activity

本年度開発した新規スピンフラストレート候補物質の関連物質を系統的に開発すると同時に、Cu(II)上のS=1/2スピンを利用したスピンフラストレート金属錯体の開発にも着手する。これら新規物質の電子基底状態を明確にするとともに、電子物性の圧力効果や光学特性を詳細に検討する。研究者間の情報交換により、有機スピンフラストレート系における基礎的な光学スペクトルのデータやその理解が不足している点が明確になったため、申請時に予定していた磁場中顕微光学クライオスタットではなく顕微紫外可視近赤外分光光度計を購入する。

  • Research Products

    (49 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 14 results) Presentation (31 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Preparation and Formation Mechanism of a n-Butylammonium/MnO_2 Layered Hybrid via a Room Temperature One-Pot Synthesis2012

    • Author(s)
      K.Kai, Y.Yoshida, Y.Kobayashi, H.Kageyama, G.Saito
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 41 Pages: 825-830

    • DOI

      10.1039/C1DT11145K

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge and Structural Dynamics in Photoinduced Phase Transition of (EDO-TTF)_2PF_6 Examined by Picosecond Time-Resolved Vibrational Spectroscopy2012

    • Author(s)
      N.Fukazawa, M.Shimizu, T.Ishikawa, Y.Okimoto, S.Koshihara, T.Hiramatsu, Y.Nakano, H.Yamochi, G.Saito, K.Onda
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.C

      Volume: 116 Pages: 5892-5899

    • DOI

      10.1021/jp210708q

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of the Cooling Rate on Dimerization of C_<60>^<*-> in Fullerene Salt (DMI^+)_2・(C_<60>^<*->)・{Cd(Et_2NCS_2)_2)_2T}2012

    • Author(s)
      D.V.Konarev, S.S.Khasanov, A.Otsuka, H.Yamochi, G.Saito, R.N.
    • Journal Title

      Inorg.Chem.

      Volume: 51 Pages: 3420-3426

    • DOI

      10.1021/ic201732t

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Organic superconductors2011

    • Author(s)
      G.Saito, Y.Yoshida
    • Journal Title

      Chem.Record

      Volume: 11 Pages: 124-145

    • DOI

      10.1002/tcr.201000039

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic properties and stability of negatively charged doubly bonded C_<120>^<2-> dimers2011

    • Author(s)
      D.V.Konarev, S.S.Khasanov, A.Otsuka, H.Yamochi, G.Saito, R.N.
    • Journal Title

      New J.Chem.

      Volume: 35 Pages: 1829-1835

    • DOI

      10.1039/C1NJ20074G

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ionic Liquids Based on Diethylmethyl(2-methoxyethyl)ammonium Cation and Bis(perfluoroalkanesulfonyl)amide Anions : Influence of Anion Structure on Liquid Properties2011

    • Author(s)
      Y.Yoshida, G.Saito
    • Journal Title

      Phys.Chem.Chem.Phys.

      Volume: 13 Pages: 20302-20310

    • DOI

      10.1039/C1CP21783F

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Viscoelastic Nanocomposite Composed of Titania Nanosheets : Conductometric Sensitivity to Temperature, Humidity, and Photo Irradiation2011

    • Author(s)
      Y.Yoshida, K.Kai, H.Kageyama, G.Saito
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 40 Pages: 7291-7294

    • DOI

      10.1039/C1DT10686D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Uncovering the magnetic and non-magnetic phases of a quantum spin liquid2011

    • Author(s)
      F.L.Pratt, P.J.Baker, S.J.Blundell, T.Lancaster, S.Ohira-Kawamura, C.Baines, Y.Shimizu K.Kanoda, I.Watanabe, G.Saito
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 417 Pages: 612-615

    • DOI

      10.1038/nature09910

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Uniaxial Strain Effects on Mott and Superconducting Transitions in κ-(ET)_2CU_2(CN)_32011

    • Author(s)
      Y.Shimizu, M.Maesato, G.Saito
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 80 Pages: 074702-1/074702-7

    • DOI

      10.1143/JPSJ.80.074702

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theory of the β-type organic superconductivity under uniaxial compression2011

    • Author(s)
      T.Suzuki, S.Onari, H.Ito, Y.Tanaka
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn

      Volume: 80 Pages: 094704/1-8

    • DOI

      10.1143/JPSJ.80.094704

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of field-induced charge carriers in high-mobility organic transistors of a thienothiophene-based small molecule : Electron spin resonance measurements2011

    • Author(s)
      H.Tanaka, M.Kozuka, S.Watanabe, H.Ito, Y.Shimoi, K.Takimiya, S.Kuroda
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 84 Pages: 081306(R)/1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.081306

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quadrimolecular Recombination of Persistent Photocarriers in Surface-Type Photocells of Regioregular Poly(3-hexylthiophene)/Methanofullerene Composites2011

    • Author(s)
      H.Ito, Y.Nishikawa, J.Suzuki, A.Suzuki, S.Watanabe, H.Tanaka, H.Kishida, A.Nakamura, S.Kuroda
    • Journal Title

      Jpn.J.Appl.Phys.

      Volume: 50 Pages: 091602/1-4

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.091602

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of photoinduced charge displacement on organic optoelectronic conversion2011

    • Author(s)
      L.Hu, A.Iwasaki, R.Suizu, Y.Noda, B.Li, H.Yoshikawa, M.M.Matsushita, K.Awaga, H.Ito
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 84 Pages: 205329 1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.205329

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin-singlet trimer state induced by competing orbital order in triangular-lattice BaV_<10>O_<15>2011

    • Author(s)
      Y.Shimizu, K.Matsudaira, M.Itoh, T.Kajita, T.Katsufuji
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 84 Pages: 064421/1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.064421

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 一軸性歪み法を用いた有機導体の電子相制御2011

    • Author(s)
      近藤隆祐, 前里光彦
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 46 Pages: 241-258

  • [Presentation] 擬一次元有機導体(DIETSe)_2FeBr_<4x>Cl_<4(1-x)>の構造と物性2012

    • Author(s)
      川口玄太, 前里光彦, 北川宏, 今久保達郎
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] Pd-Cu合金ナノ粒子の合成と物性2012

    • Author(s)
      保坂祥輝, 小林浩和, 前里光彦, 山田鉄兵, 北川宏
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学
    • Year and Date
      20120325-20120328
  • [Presentation] (DIETSe)_2MX_4[M=Fe,Ga,X=Cl,Br]の強磁場物性2012

    • Author(s)
      前里光彦, 川口玄太, 北川宏, 今久保達郎, 齋藤軍治, A.Kiswandhi, D.Graf, J.S.Brooks
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      20120324-20120327
  • [Presentation] (DIETSe)_2FeCl_<4x>Br_<4(1-x)>の合成と物性2012

    • Author(s)
      川口玄太, 前里光彦, 北川宏, 今久保達郎
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      20120324-20120327
  • [Presentation] 量子スピン液体κ-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3の低温対称性変化の観測2012

    • Author(s)
      山本伸樹, 野上由夫, 近藤隆祐, 寺崎一郎, 佐々木孝彦, 前里光彦, 花咲徳亮, 中尾朗子
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      20120324-20120327
  • [Presentation] κ-(BEDT-TTF)_2Xの電子ラマン散乱スペクトルの偏光依存性2012

    • Author(s)
      中村優斗, 岸田英夫, 他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] 有機三角格子モット絶縁体における量子スピン液体状態および超伝導に関する研究2012

    • Author(s)
      清水康弘
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] イジングハニカム格子系Ba_3Co_2O_6(CO_3)_<0.7>におけるスピン液体2012

    • Author(s)
      五十嵐広和, 清水康弘, 小林義明, 伊藤正行
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] ドナー-アクセプタ型共重合体PCDTBT/PCBM複合体の光電流と光キャリア再結合2012

    • Author(s)
      伊東裕, 鈴木淳也, 長谷川裕哉, 東海卓弥, 田中久暁, 黒田新一
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 高移動度有機半導体C8-BTBTの4端子トランジスタ特性2012

    • Author(s)
      山田悠真, 小塚真人, 野崎智史, 伊東裕, 渡辺峻一郎, 田中久暁, 黒田新一, 瀧宮和男
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] 4端子電界効果トランジスタ測定による高移動度導電性高分子の低温電気伝導特性2012

    • Author(s)
      伊東裕, 野崎智史, 山田悠真, 渡辺峻一郎, 田中久暁, 黒田新一
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] イオンゲルゲートトランジスタにおける立体規則性ポリヘキシルチオフェンの可変領域ホッピング伝導2012

    • Author(s)
      安藤良洋, 伊東裕, 渡辺峻一郎, 田中久暁, 黒田新一
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] High Magnetic Field Study of the π-d Hybrid Molecular Conductors (DIETSe)_2MX_4[M=Fe,Ga,X=Cl,Br]2012

    • Author(s)
      M.Maesato
    • Organizer
      Japan-Europe-US International Symposium for Young Generation, Molecular Materials Science for Development of Molecular Devices
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2012-01-17
  • [Presentation] 一軸性ひずみによる有機導体の物性制御2011

    • Author(s)
      前里光彦
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
    • Year and Date
      20111109-20111111
  • [Presentation] Design of Triangular Spin Lattice and 2D Organic Metal of C_<60>2011

    • Author(s)
      G.Saito
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets (ISCOM 2011)
    • Place of Presentation
      ポーランドポズナン(招待講演)
    • Year and Date
      20110925-20110930
  • [Presentation] Hydrogen-Bond Architectures of Protonated Nucleobases in Ni(dmit)_2 Salts2011

    • Author(s)
      Y.Yoshida, M.Maesato, T.Hiramatsu, H.Yamochi, G.Saito
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets (ISCOM 2011)
    • Place of Presentation
      ポーランドポズナン
    • Year and Date
      20110925-20110930
  • [Presentation] Spin-Charge Coupling in a Series of (DIETSe)_2FeX_42011

    • Author(s)
      M.Maesato, G.Kawaguchi, T.Imakubo, H.Kitagawa, G.Saito
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets (ISCOM 2011)
    • Place of Presentation
      ポーランドポズナン
    • Year and Date
      20110925-20110930
  • [Presentation] プロトン化核酸塩基を用いたNi(dmit)_2分子の配列制御2011

    • Author(s)
      吉田幸大, 前里光彦, 西村一国, 平松孝章, 矢持秀起, 齋藤軍治
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      20110920-20110923
  • [Presentation] External-Field-Responsive Soft Materials : Ionic Liquid and Viscoelastic Nanocomposite2011

    • Author(s)
      Y.Yoshida, K.Kai, H.Kageyama, G.Saito
    • Organizer
      The 4th International Congress on Ionic Liquids (COIL-4)
    • Place of Presentation
      米国バージニア州
    • Year and Date
      20110615-20110618
  • [Presentation] スピン三角格子に基づく新規スピン相(量子スピン液体)・金属相・超伝導相の開拓2011

    • Author(s)
      齋藤軍治
    • Organizer
      第2回統合物質シンポジウム「化学合成力と機能創出」
    • Place of Presentation
      名古屋大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-08
  • [Presentation] Four-Probe Measurements on Field-Effect Transistors of High-Mobility Conjugated Polymers2011

    • Author(s)
      H.Ito, T.Nozaki, H.Tanaka, S.Kuroda
    • Organizer
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Place of Presentation
      愛知県ウィンクあいち
    • Year and Date
      2011-09-28
  • [Presentation] Electronic Raman Scattering Measurements in α-(BEDT-TTF)_2I_32011

    • Author(s)
      H.Kishida, A.Ito, A.Nakamura
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets (ISCOM 2011)
    • Place of Presentation
      ポーランドポズナン
    • Year and Date
      2011-09-28
  • [Presentation] 導電性高分子MEH-PPV/PCBM複合体における光電流-キャリア再結合過程-2011

    • Author(s)
      東海卓弥, 鈴木淳也, 渡辺峻一郎, 田中久暁, 伊東裕, 黒田新一
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-24
  • [Presentation] 有機電界効果トランジスタの動作状態における電場誘起キャリアのESR観測2011

    • Author(s)
      平手将隆, 渡辺峻一郎, 田中久暁, 伊東裕, 黒田新一, 丸本一弘, 竹延大志, 岩佐義宏
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-24
  • [Presentation] κ-(BEDT-TTF)_2Xの電子ラマン散乱スペクトルの解析2011

    • Author(s)
      中村優斗, 伊藤敦哉, 岸田英夫, 他
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] β型有機超伝導体の一軸性圧縮効果-圧縮方向依存性-2011

    • Author(s)
      伊東裕, 丹羽政文, 田中久暁, 黒田新一, 本杉友佳里, 鈴木丈夫, 大成誠一郎, 田仲由喜夫, 平松孝章, 矢持秀起, 齋藤軍治
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] イオンゲルゲートトランジスタを用いたポリ(3-ヘキシルチオフェン)の電気伝導特性2011

    • Author(s)
      安藤良洋, 渡辺峻一郎, 伊東裕, 田中久暁, 黒田新一
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] 電荷移動錯体TTF-BAの光学スペクトル2011

    • Author(s)
      白濱暢彦, 岸田英夫, 中村新男
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] 立体規則性ポリヘキシルチオフェン/PCBM複合体サーフェスセルの光キャリア4体再結合モデル2011

    • Author(s)
      伊東裕, 西川裕貴, 鈴木淳也, 渡辺峻一郎, 田中久暁, 黒田新一
    • Organizer
      応用物理学会第72回学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      2011-09-02
  • [Presentation] Absence of Magnetic Order in Ising Honeycomb-Lattice Ba_3Co_2O_6(CO_3)_<0.7>2011

    • Author(s)
      K.Igarashi, Y.Shimizu, E.Satomi, Y.Kobayashi, T.Takami, M.Itoh
    • Organizer
      26th International Conference on Low Temperature Physics
    • Place of Presentation
      北京国際会議場
    • Year and Date
      2011-08-11
  • [Presentation] 有機導電体・超伝導体の開発と展開2011

    • Author(s)
      齋藤軍治
    • Organizer
      第1回π共役系有機エレクトロニクス材料の開発・応用に関する研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-27
  • [Book] Unimolecular and Supramolecular Electronics2012

    • Author(s)
      G.Saito, Y.Yoshida
    • Total Pages
      60
    • Publisher
      Springer Verlag
  • [Book] Electrochemical Aspects of Ionic Liquids (2nd Edition)2011

    • Author(s)
      G.Saito
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      Wiley
  • [Remarks]

    • URL

      http://saitolab.meijo-u.ac.jp/kibanS/index.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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