2018 Fiscal Year Annual Research Report
Figuration of dynamic pi-systems coupled with hydrogen-bond dynamics
Publicly Offered Research
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
17H05143
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
上田 顕 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (20589585)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 有機伝導体 / 水素ダイナミクス / 電荷秩序 / 非線形伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、前年度開発に成功した対アニオンを含む水素－π電子系有機伝導体のさらなる探索、構造・物性調査を主として行った。まず、様々な対アニオンとの電解結晶化を検討したところ、前年度得られたBF4塩に加えて、ClO4ならびにReO4アニオンとの塩を新たに得ることに成功した。これらのアニオンはいずれも四面体型の構造を有しており、得られた塩は類似した結晶構造を構築していた。すなわち、電子ドナー分子の末端ヒドロキシ基と対アニオンの間には水素結合が存在し、また、ドナー分子同士の分子間相互作用（π－π、S...S）により２次元的な電気伝導層が形成されていた。電気抵抗率測定の結果、BF4塩とClO4塩は低温下において半導体－絶縁体転移を示したのに対し、ReO4塩は室温から低温に至るまで半導体的なふるまいを示した。結晶構造をより詳細に調べたところ、前者は低温下で電荷秩序転移し、絶縁体化する一方で、後者は室温から弱く電荷秩序化した状態にあることが示唆された。対アニオンのサイズの違いに由来する化学圧力効果によりこれらの違いが生じたものと考えられる。興味深いことに、前者における電荷秩序転移において、ドナー分子の電子状態（価数）だけではなく、水素結合部も構造変化していることが示唆され、π電子と水素結合がカップルした新しい相転移現象を見いだすことに成功したと考えている。
この研究と並行して、以前開発に成功した対アニオンを含まない水素－π電子連動系物質の非線形伝導特性の調査を行った。ヒステリシスを有する珍しい負性微分抵抗を見いだすことに成功し、水素のダイナミクスに基づく新しい現象であることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] ダイマーモット絶縁体κ-(BEDT-TTF)2Hg(SCN)2X, (X = Br, Cl)における磁化率・磁気トルク測定2019
Author(s)
山下穣, 杉井かおり, 下澤雅明, 上田顕, 森初果, Natalia Drichko, 杉浦栞理, 寺嶋太一, 宇治進也, Elena I. Zhilyaeva, Svetlana A. Torunova, Rimma N. Lyubovskaya
Organizer
日本物理学会 第74回年次大会(2019)
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[Presentation] 水素結合型モット絶縁体Cat-EDT系における量子常誘電・常磁性状態2019
Author(s)
藤井桜子, 下澤雅明, 近藤潤, 杉井かおり, 山下穣, 上田顕, 森初果, 杉浦栞理, 寺嶋太一, 宇治進也, 橋本顕一郎, 井口敏, 佐々木孝彦
Organizer
日本物理学会 第74回年次大会(2019)
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[Presentation] π電子－プロトン相関型Cat-TTF系電荷移動塩の圧力下電気抵抗測定2019
Author(s)
菅井祐太, 上田顕, 高倉知将, 土居諒平, 吉田順哉, 横森創, 出倉駿, 郷地順, 上床美也, 浅井晋一郎, 益田隆嗣, 森初果
Organizer
日本物理学会 第74回年次大会(2019)
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