2012 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
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23225005
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
齋藤 軍治 名城大学, 農学部, 教授 (40132724)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 幸大 名城大学, 農学部, 助教 (10378870)
伊東 裕 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10260374)
岸田 英夫 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40311633)
清水 康弘 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (00415184)
大塚 晃弘 京都大学, 学内共同利用施設等, 助教 (90233171)
前里 光彦 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60324604)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | スピン三角格子 / 量子スピン液体 / 超伝導 / テトラチアフルバレン / フラーレン / 電界効果トランジスタ / 一軸歪圧 / 非線形光学 |
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| Research Abstract |
課題1) 新規有機スピン三角格子系の開発：2種類の新規κ-(ET)2X塩の開発に成功した。今年度は、うち1種類の塩に焦点を絞って物性評価を行った。バンド計算から予想された通り、この塩はダイマー型モット絶縁体であり、低温でスピン液体状態が実現していることを1H NMR測定から突き止めた。また、有機スピン液体系に共通した磁気的性質を見出し、物理的な理解が飛躍的に前進した。
Trimethylpiperaziniumを陽イオン成分とする新規層状C60陰イオンラジカル塩を開発した。C60ラジカル陰イオンが六方最密充填を形成したモノマー型モット絶縁体である。既報のMDABCO塩と比べてC60間距離が長く金属伝導性は示さず、1.9 Kまで二量体化せず反強磁性的相互作用を保持することが分かった。
課題2) 圧力印加による電子状態制御：上記新規スピン液体について静水圧下での電気伝導度測定を行い、約1 GPaの圧力下でモット転移が起き、金属伝導性を示すことが分かった。さらに、低温において超伝導転移を示すことを発見した。また、既知β-(ET)2X塩における平行・垂直両方向の一軸性圧縮による超伝導転移温度の極大を見出し、二量体性を考慮した三角格子ハバードモデルにおけるスピン揺らぎ超伝導の計算と一致した。
課題3) 電界・光・磁場によるキャリア注入と状態制御：イオン液体ゲートトランジスタを用いた電界ドーピングについて、電荷秩序絶縁体α-(ET)2IBr2におけるn型電流増幅特性を明らかにし、電界によるフィリング制御に対して電荷秩序相が壊れにくいことを示した。また、複数のκ-(ET)2X塩の偏光反射スペクトル測定を行い、電荷移動遷移がトランスファーエネルギーの異方性を反映していることを明らかにした。このことは、スピンフラストレーションを支配する物理パラメータの評価が光学的に可能であることを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究代表者ならびに分担者間の密度の高い情報交換により緊密な共同研究を行っている。その結果、三角格子の異方性が大きく異なる2種の新規スピン液体の開発に成功し、物性評価においても多くの新しい知見が得られており、当初の計画以上の達成度が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題1) 新規有機スピン三角格子系の開発：ETやC60を活用した新規スピン三角格子系モット絶縁体ならびにスピン液体の開発を行うとともに、スピン液体相に隣接する金属相や超伝導相の探索を行い、三角格子の異方性の積極的な制御方法を確立する。
課題2) 圧力印加による電子状態制御：一軸性圧縮などにより新規スピン液体の三角格子の異方性を物理的に制御し、スピン液体相の周辺電子相の解明や、超伝導転移機構とスピンフラストレーションの相関関係の抽出を行う。クランプ式圧力セルでは金属化が困難な強相関スピン液体については、キュービックアンビルを用いた超高圧実験を行い、モット転移や超伝導転移を探索する。また、高圧下のNMR測定を行い、モット転移および超伝導転移への臨界的性質を調べる。
課題3) 電界・光・磁場によるキャリア注入と状態制御：新規スピン液体を用いて、複雑な電子状態の基礎的な理解にとどまらず、電場あるいは光などの外部刺激による電子状態の変化を観測する。得られた知見をもとに、電子状態の積極的な制御を試みる。また、新規スピン液体に対するイオン液体ゲートトランジスタを試作し、電界によるフィリング制御を行い、金属-絶縁体転移や超伝導転移など新奇物性の探索を行う。
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Research Products
(55 results)
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[Journal Article] New BDH-TTP/[MIII(C5O5)3]3- (M = Fe, Ga) Isostructural Molecular Metals2013
Author(s)
L. Pilia, E. Sessini, F. Artizzu, M. Yamashita, A. Serpe, K. Kubo, H. Ito, H. Tanaka, S. Kuroda, J. Yamada, P. Deplano, C. J. Gomez-Garcia, M. L. Mercuri
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Journal Title
Inorg. Chem.
Volume: 52
Pages: 423-430
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Synthesis, Structural and Magnetic Properties of Ternary Complexes of (Me4P+)・{[Fe(I)Pc(-2)]-}・Triptycene and (Me4P+)・{[Fe(I)Pc(-2)]-}・(N,N,N',N'-Tetrabenzyl-p-phenylenediamine)0.5 with Iron(I) Phthalocyanine Anions2013
Author(s)
D. V. Konarev, M. Ishikawa, S. S. Khasanov, A. Otsuka, H. Yamochi, G. Saito, R. N. Lyubovskaya
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Journal Title
Inorg. Chem.
Volume: 52
Pages: 3851-3859
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Molecular structure, optical and magnetic properties of metal-free phthalocyanine radical anions in crystalline salts (H2Pc●-)(cryptand[2,2,2][Na+])・1.5C6H4Cl2 and (H2Pc●-)(TOA+)・C6H4Cl2 (TOA+ is tetraoctylammonium cation)2013
Author(s)
D. V. Konarev, L. V. Zorina, S. S. Khasanov, A. L. Litvinov, A. Otsuka, H. Yamochi, G. Saito, R. N. Lyubovskaya
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Journal Title
Dalton Trans.
Volume: 42
Pages: 6810-6816
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Synthesis and properties of charge-transfer solids with cluster units [Mo6X14]2- (X = Br, I)2012
Author(s)
G. Saito, H. Hosoda, Y. Yoshida, J. Hagiwara, K. Nishimura, H. Yamochi, A. Otsuka, T. Hiramatsu, Y. Shimazaki, K. Kirakci, S. Cordier, C. Perrin
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Journal Title
J. Mater. Chem.
Volume: 22
Pages: 19774-19791
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 逆ペロブスカイト型(TSF)3[(Mo6X14)X] (X = Cl, Br)錯体の構造と磁気秩序状態2013
Author(s)
平松孝章, 吉田幸大, 大塚晃弘, 矢持秀起, 清水康弘, 服部祐磨, 岸田英夫, 伊東裕, K. Kirakci, S. Cordier, C. Perrin, 齋藤軍治
Organizer
日本化学会第93春季年会
Place of Presentation
立命館大学
Year and Date
20130322-20130325
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[Presentation] 逆ペロブスカイト型(TSF)3[(Mo6X14)X] (X = Cl, Br)錯体の結晶構造と磁気秩序の相関2013
Author(s)
平松孝章, 吉田幸大, 大塚晃弘, 矢持秀起, 清水康弘, 服部祐磨, 岸田英夫, 伊東裕, K. Kirakci, S. Cordier, C. Perrin, 齋藤軍治
Organizer
京都大学低温物質科学研究センター第11回講演会・研究交流会
Place of Presentation
京都大学
Year and Date
20130313-20130313
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[Presentation] 擬一次元π-d系(DIETSe)2MX4[M=Fe,Ga, X=Cl, Br] の低温電子状態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2012年秋季大会
Place of Presentation
横浜国立大学
Year and Date
20120918-20120921
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