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2014 Fiscal Year Research-status Report

赤外分光測定による電荷秩序系有機導体の電荷グラス・電荷液体状態の研究

Research Project

Project/Area Number 26800173
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

橋本 顕一郎  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00634982)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords電荷秩序 / 赤外分光 / 有機導体 / 超伝導 / 高圧実験
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、長距離クーロン相互作用と幾何学的フラストレーションの効果が顕著な電荷秩序系有機導体において、電荷自由度を外部から変調操作することにより、電荷秩序を融解/凍結させて、多彩な電子相を探索・創出することを目的としている。本年度は、物理的圧力効果により格子パラメータを制御する実験手法を確立するために、高輝度放射光施設SPring-8において、ダイアモンドアンビルセルを用いた高圧下赤外分光測定を行った。電荷秩序系有機導体θ-(BEDT-TTF)2X(X=CsZn(SCN)4,I3)を測定する前段階として、まず圧力誘起超伝導体であるダイマーモット絶縁体β'-(BEDT-TTF)2ICl2の高圧下における赤外分光測定を行った。その結果、β'-(BEDT-TTF)2ICl2で発現する転移温度14Kの超伝導では、反強磁性揺らぎに加えて、ダイマー内の電荷揺らぎも重要な役割を担うことを明らかにした。この結果は、高温超伝導を実現する際の物質設計に重要な指針を与えるものである。また、当該年度はピストンシリンダー式圧力セルを用いて電気抵抗率の温度依存性を測定できる実験システムを構築した。このシステムを用いて、一次元電荷秩序絶縁体α-(BPDT-TTF)2ICl2の温度-圧力相図を明らかにした。その結果、常圧下で電子相関の効果により発現していた電荷秩序相が、圧力印加によるバンド幅の増大により、フェルミ面のネスティングによるCDW相へと変化することを明らかにした。この成果はバンド幅の大きさにより金属-絶縁体転移が電子相関によるものからフェルミ面の不安定性によるものへと変わることを実験的に示したもので、今後さらなる高圧力印加により、超伝導相や量子臨界点の出現などが期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究では、ダイアモンドアンビルセルを用いた高圧下赤外分光測定により、圧力誘起超伝導体β'-(BEDT-TTF)2ICl2の格子パラメータを精密に制御し、高圧下で電荷自由度による非従来型超伝導発現の可能性を指摘した。本研究により確立された圧力下での赤外分光測定を電荷秩序系有機導体θ-(BEDT-TTF)2X(X=CsZn(SCN)4,I3)に適用することで、電荷秩序の融解/凍結を実現し、今後多彩な電子相を探索・創出することが可能である。これらを踏まえると研究はおおむね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

今後は、物理的圧力効果による格子パラメータの制御により、θ-(BEDT-TTF)2Xの基底状態を連続的に変化させ、温度-圧力相図を完成させる。そのうえで、圧力下における光学伝導度測定を行い、ドルーデ応答や集団励起などの低エネルギー励起を調べる。そのためにまず、X=CsZn(SCN)4とX=I3に対して、静水圧下での電気抵抗率を測定を行い、温度-圧力相図を得る。その上で、圧力下における赤外分光測定を行い、系の基底状態が電荷グラス相から電荷液体相へと連続的に変化していく過程で、低エネルギー励起が集団励起からドルーデ応答へどのように遷移していくかのかを明らかにする。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Disorder-induced topological change of the superconducting gap structure in iron pnictides2014

    • Author(s)
      Y. Mizukami, M. Konczykowski, Y. Kawamoto, S. Kurata, S. Kasahara,K. Hashimoto, V. Mishra, A. Kreisel, Y. Wang, P. J. Hirschfeld, Y. Matsuda, and T. Shibauchi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 5 Pages: 5657-1-6

    • DOI

      10.1038/ncomms6657

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Optical Response of a Glassy Electronic State in θ-(BEDT-TTF)2CsZn(SCN)42014

    • Author(s)
      K. Hashimoto, S. C. Zhan, R. Kobayashi, S. Iguchi, N. Yoneyama, T. Moriwaki, Y. Ikemoto, and T. Sasaki
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc.

      Volume: 3 Pages: 013018-1-6

    • DOI

      10.7566/JPSCP.3.013018

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] プロトン 電子相関系有機導体κ-X3(Cat-EDT-TTF)2[X = H,D]の赤外分光測定2015

    • Author(s)
      小関武仁,橋本顕一郎,佐々木智,伊藤桂介,池本夕佳,森脇太郎,上田顕,森初果,佐々木孝彦
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 光学伝導度スペクトルからみたダイマーモット絶縁体β’-(BEDT-TTF)2ICl2の圧力下超伝導に対する磁気・電荷揺らぎの効果2015

    • Author(s)
      橋本顕一郎,小林亮太,井口敏,岡村英一,谷口弘三,森脇太郎,池本夕佳,中惇,石原純夫,佐々木孝彦
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 1.5サイクル赤外パルスが駆動する超高速電荷ダイナミクス;電荷グラス物質θ-(ET)2CsZn(SCN)4 II2015

    • Author(s)
      内藤陽太,石川貴悠,寒河江悠途,川上洋平,伊藤弘毅,山本薫,薬師久弥,橋本顕一郎,佐々木孝彦,岩井伸一郎
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 核断熱消磁温度でのトルク測定によるκ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2の渦糸固体・液体転移の研究2015

    • Author(s)
      佐々木智,橋本顕一郎,佐々木孝彦,山口明,杉井かおり,山下穣
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 高圧下におけるダイマーモット絶縁体β ' - (BEDT - TTF) 2 ICl 2 の光学伝導度スペクトル2015

    • Author(s)
      橋本顕一郎,小林亮太,井口敏,佐々木孝彦,岡村英一,谷口弘三,池本夕佳,森脇太郎
    • Organizer
      日本放射光学会
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      2015-01-10 – 2015-01-12
  • [Presentation] 準一次元強相関有機導体α, α'-(BPDT-TTF)2ICl2の絶縁体状態の研究II2014

    • Author(s)
      小林亮太,橋本顕一郎,井口敏,黒部貴秀,米山直樹,谷口弘三,佐々木孝彦
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [Presentation] 準一次元強相関有機導体α, α'-(BPDT-TTF)2ICl2の絶縁体状態の研究I2014

    • Author(s)
      橋本顕一郎,小林亮太,井口敏,黒部貴秀,米山直樹,三浦章,武井貴弘,熊田信弘,渡邉真史,野田幸男,熊井玲児,谷口弘三,佐々木孝彦
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [Presentation] Optical study of a dimer-Mott insulator β'-(BEDT-TTF)2lCl2 under high pressure2014

    • Author(s)
      Kenichiro Hashimoto
    • Organizer
      Gordon Research Conferences
    • Place of Presentation
      米国メイン州ベイツ大学
    • Year and Date
      2014-08-03 – 2014-08-08

URL: 

Published: 2016-06-01  

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