2016 Fiscal Year Annual Research Report
Solid State of electron and proton coupled single-component organic conductors
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24340074
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森 初果 東京大学, 物性研究所, 教授 (00334342)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 顕 東京大学, 物性研究所, 助教 (20589585)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 分子性導体 / 水素結合 / 相関機能物性 / 分子分極 / 相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素結合中のプロトンは、機能性有機固体中でも電子に次いで軽い粒子であり、固体形成に関わる他、その動特性は、強誘電性やプロトン伝導など、固体物性の中で重要な役割を果たす。しかしながら、これらのプロトン由来の「プロトン固体物性」は、電子が主役で電気伝導性や磁性を与える「電子固体物性」とは、従来、別個独立に研究されてきた。 近年、提案者らはこの「電子固体物性」に「プロトン固体物性」が連動した「電子―プロトン相関系機能性有機物質」κ-H3(Cat-EDT-TTF)2およびその類縁体の開発に成功した。本研究では、この有機伝導体における顕著な相関物性を探索することを目的としている。その結果、本課題でこれまでのところ、以下が見出された。
(1)κ-H3(Cat-EDT-ST)2において、プロトンの脱離とホールの導入で、単成分純有機物であるにもかかわらず伝導体となり、わずかな圧力で金属状態を示すことが明らかにした。
(2) κ-H3(Cat-EDT-TTF)2において、歪んだ三角格子を持つにもかかわらず、低温まで磁気秩序をしない量子スピン液体であることを見出した。そして、この現象が、伝導層間の水素結合プロトンの量子的な揺らぎ（量子常誘電状態）にカップルしていることを、実験及び理論から見出した。
(3) 伝導層間の水素結合プロトンをデユーテロンに変えると、１８５Kで、水素結合デユーテロンの無秩序ー秩序化に伴い、伝導性及び磁性のスイッチングが発現することを見出した。
本年度はさらに、プロトンの欠損とホールの導入により自己ドープされた、theta型のプロトンー電子相関型有機伝導体を見出した。特徴的なこととして、３次元水素結合ネットワークを有すること、また全ての分子は+0.25価であり、7/8充填バンドを有し、プロトンの脱離量でホールキャリアの程度（バンドフィリング）を制御していることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(39 results)
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[Presentation] 有機機能性物質でひらく夢2016
Author(s)
森 初果
Organizer
機固体を語る会：導電性，磁性そして誘電性
Place of Presentation
北海道大学（北海道札幌市）
Year and Date
2016-11-02 – 2016-11-02
Invited
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[Presentation] Synthesis, Structures and Physical Properties of a Quasi-One-Dimensional Molecular Conductor Based on Hydrogen-Bond-Functionalized Benzothienobenzothiophene2016
Author(s)
T. Higashino, J. Yoshida, A. Ueda, K. Kobayashi, R. Kumai, Y. Murakami, H. Yamakawa, T. Miyamoto, H. Okamoto, K. Yamamoto, and H. Mori
Organizer
The 15th International conference on molecule-based magnets (ICMM2016)
Place of Presentation
Sendai International Center (Sendai, Miyagi)
Year and Date
2016-09-04 – 2016-09-08
Int'l Joint Research
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