| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
19H05823
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Ohgushi Kenya 東北大学, 理学研究科, 教授 (30455331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永崎 洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 首席研究員 (20242018)
島川 祐一 京都大学, 化学研究所, 教授 (20372550)
工藤 一貴 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (40361175)
木村 剛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80323525)
岡本 佳比古 東京大学, 物性研究所, 教授 (90435636)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥246,090,000 (Direct Cost: ¥189,300,000、Indirect Cost: ¥56,790,000)
Fiscal Year 2023: ¥41,080,000 (Direct Cost: ¥31,600,000、Indirect Cost: ¥9,480,000)
Fiscal Year 2022: ¥40,690,000 (Direct Cost: ¥31,300,000、Indirect Cost: ¥9,390,000)
Fiscal Year 2021: ¥33,150,000 (Direct Cost: ¥25,500,000、Indirect Cost: ¥7,650,000)
Fiscal Year 2020: ¥48,360,000 (Direct Cost: ¥37,200,000、Indirect Cost: ¥11,160,000)
Fiscal Year 2019: ¥82,810,000 (Direct Cost: ¥63,700,000、Indirect Cost: ¥19,110,000)
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| Keywords | 量子液晶 / 超伝導 / 磁性 / 遷移金属化合物 / 新物質開発 / 強相関電子系 / 量子伝導 / 物質開発 |
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| Outline of Research at the Start |
固体化学的知見と理論的設計指針に基づき、非自明な対称性の破れを伴う量子液晶が具現する新物質を創製する。バンド構造の軌道縮退や平坦性に着目した電荷液晶（ネマティック秩序・電荷不均化状態）の開発と、幾何学的フラストレーションや特異な磁気空間群に着目したスピン液晶（異方的スピン液体・トロイダル秩序・キラル秩序）の開発を並行して進める。その上で、電荷・スピン液晶へキャリア注入とバンド幅制御を施すことで、エキゾチック超伝導（電子対液晶・高温超伝導）を創出する。量子液晶の具現が期待される候補物質は、浮遊帯溶融法・高圧合成法・薄膜作製法・水熱合成法・ソフト化学法を含む広範な先端的手法を駆使して合成する。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have developed new quantum liquid crystals. Regarding charge liquid crystals, we have achieved results such as controlling orbital order with loss of spatial inversion symmetry in iron-based ladder materials, elucidating the microscopic mechanism of metal-insulator transition in honeycomb materials, and identifying ferro-axial order in ilmenite-type compounds. Regarding spin liquid crystals, we have achieved results including the discovery of giant magnetic-field-induced strains in chromium compounds, the discovery of colossal barocaloric effect in A-site ordered perovskites, and real-space observation of magnetic-quadrupole domains. We also succeeded in discovering new superconductors such as the anti-perovskite transition metal pnictide APd3P, the Pt-Bi-X system with a triangular lattice, and quasi-one-dimensional materials Sc6MTe2.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
電子が結晶構造の上に配置されると電子間相互作用の働きが微妙に変化し、その結果として電子の有する内部自由度（電荷・スピン・軌道・副格子）が複雑に絡まり合った多彩な状態が形成されることが分かりました。この電子状態は、非自明な対称性の破れで特徴づけられており、それに応じて電場・磁場・光・熱などに対して特徴的な応答を示します。また、圧力・磁場などの外場をかけることで、異なる電子状態間を制御することにも成功しました。こうした性質を示す物質は、反強磁性スピントロニクスや量子情報技術の基盤材料として有望であり、将来の豊かな社会の実現に役立つことが期待されます。
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