フラーレン超構造物質の作製と相制御

• 研究課題/領域番号: 15340106
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田口 康二郎 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70301132)
• 研究分担者: 岩佐 義宏 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20184864)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 14,400千円 (直接経費: 14,400千円); 2004年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円); 2003年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円)
• キーワード: フラーレン / アルカリ金属インターカレーション / 絶縁体-超伝導転移 / 固溶体 / 電子比熱 / 状態密度 / ヤンテラー相互作用 / 軌道縮退 / ヤン・テラー相互作用 / 金属内包フラーレン / 薄膜 / 電界効果トランジスター / 光吸収スペクトル / ホッピング伝導 / バンド伝導

研究概要

今年度は、アルカリ金属ドープしたフラーレン系と同様に、バンド絶縁体-超伝導転移を起こす層状窒化物超伝導体も取り扱いながら、フラーレン系における超伝導の特異性、または普遍性を明らかにすることを行った。まず、ブチルリチウム溶液との反応時間を変化させることによって、低ドープ域でリチウム濃度を連続的に変化させた一連の試料を作製し、これらが単相であることを放射光X線回折の実験によって明らかにした。このことは、フラーレン系においてラインフェイズが存在してその間の相が得られないのとは対照的であり、フラーレン固体化学の特異性を浮き彫りにする結果となった。また、層状窒化物超伝導体の磁場中での比熱測定を行い、常伝導状態におけるゾンマーフェルト係数が1.0mJ/mol K^2と極めて小さいことを見出した。この値とバンド計算によるフェルミ準位上での状態密度を用いると電子格子結合定数が0.22と小さな値をとることがわかった。このことは、ラマン散乱スペクトルに現れるフォノン線があまり幅広くなっていないことと合致している。これらの結果は、磁化率に現れる比較的大きな状態密度や、高いフォノン周波数と、中間的な強さの電子格子相互作用によって超伝導が発現するフラーレン系とは異なっており、フラーレン系に特有な、分子の形を変形するようなヤン・テラー相互作用の重要性を示している。フラーレン系の場合は電子軌道が縮退しており、これと結合するようなヤン・テラー相互作用の重要性は理論的に指摘されており、これを裏付ける結果となっている。

研究成果

• [雑誌論文] Determination of the orbital moment and crystal-field splitting in LaTiO3 (2005)
  • 著者名/発表者名: H.W.Haverkort et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 94 ページ: 56401-56401
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Determination of the orbital moment and crystal-field splitting in LaTiO3 (2005)
  • 著者名/発表者名: H.W.Haverkort, Z.Hu, A.Tanaka, G.Ghiringhelli, M.Cwik, T.Lorenz, C.Schussler-Langeheine, S.V.Streltsov, A.S.Mylnikova, V.I.Anisimov, C.de Nadai, N.B.Brookes, H.H.Hsieh, H.J.Lin, C.T.Chen, T.Mizokawa, Y.Taguchi, Y.Tokura, D.I.Khomskii, L.H.Tjeng
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.94
  • NAID: 120000879716
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Charge dynamics in underdoped Nd_<2-x>Ce_xCuO_4 : Pseudogap and related phenomena (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Onose et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 69 ページ: 24504-24504
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Fully gapped single-particle excitations in lightly doped cuprates (2004)
  • 著者名/発表者名: K.M.Shen et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 69 ページ: 54503-54503
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Chemical control of spin chirality in (Nd_<1-x>Dy_x)_2Mo_2O_7 (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Iguchi et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 69 ページ: 220401-220401
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Specific-heat study of the spin-structural change in pyrochlore Nd_2Mo_2O_7 (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Onose et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 70 ページ: 60401-60401
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Linear and nonlinear optical properties of one-dimensional Mott insulators consisting of Ni-halogen chain and CuO chain compounds (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Ono et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 70 ページ: 85101-85101
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Raman study of the metal-insulator transition in pyrochlore Mo oxides (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Taniguchi et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 70 ページ: 100401-100401
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] High-pressure study of layered nitride superconductors (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Taguchi et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 70 ページ: 104506-104506
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Orbital ordering near a Mott transition : Resonant x-ray scattering study of the perovskite Ti oxides RTiO_3 and LaTiO_<3.02> (R=Gd, Sm, Nd and La) (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Kubota et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 70 ページ: 245125-245125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Charge dynamics near the electron-correlation induced metal-insulator transition in pyrochlore-type molybdates (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Kezsmarki et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett 93 ページ: 266401-266401
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The spin chirality induced anomalous Hall effect in pyrochlore ferromagnets (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Taguchi et al.
  • 雑誌名: J.Phys.Cond.Matt. 16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Charge dynamics in underdoped Nd_<2-x>Ce_XCuO_4 : Pseudogap and related phenomena (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Onose, Y.Taguchi, K.Ishizaka, Y.Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Fully gapped single-particle excitations in lightly doped cuprates (2004)
  • 著者名/発表者名: K.M.Shen, T.Yoshida, D H.Lu, F.Ronning, N.P.Armitage, W.S.Lee, X.J.Zhou, A.Damascelli, D.L.Feng, N.J.C.Ingle, H.Eisaki, Y.Kohsaka, H.Takagi, T.Kakeshita, S.Uchida, P.K.Mang, M.Greven, Y.Onose, Y.Taguchi, Y.Tokura, S.Komiya, Y.Ando, M.Azuma, M.Takano, A.Fujimori, Z.-X.Shen
  • 雑誌名: Physcal Review B Vol.69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Chemical control of spin chirality in (Nd<1-x>Dy_x)_2Mo_2O_7 (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Iguchi, D.Hashimoto, Y.Taguchi, Y.Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Specific-heat study of the spin-structural change in pyrochlore Nd_2Mo_2O_7 (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Onose, Y.Taguchi, T.Ito, Y.Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Linear and nonlinear optical properties of one-dimensional Mott insulators consisting of Ni-halogen chain and CuO chain compounds (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Ono, K.Miura, A.Maeda, H.Matsuzaki, H.Kishida, Y.Taguchi, Y.Tokura, M.Yamashita, H.Okamoto
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Raman study of the metal-insulator transition in pyrochlore Mo oxides (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Taniguchi, T.Katsufuji, S.Iguchi, Y.Taguchi, H.Takagi, Y.Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] High-pressure study of layered nitride superconductors (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Taguchi, M.Hisakabe, Y.Ohishi, S.Yamanaka, Y.Iwasa
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Orbital ordering near a Mott transition : Resonant x-ray scattering study of the perovskite Ti oxides RTiO_3 and LaTiO_<3.02> (R=Gd, Sm, Nd and La (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Kubota, H.Nakao, Y.Murakami, Y.Taguchi, M.Iwama, Y.Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Charge dynamics near the electron-correlation induced metal-insulator transition in pyrochlore-type molybdates (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Kezsmarki, N.Hanasaki, D.Hashimoto, S.Iguchi, Y.Taguchi, S.Miyasaka, Y.Tokura
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.93
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Charge dynamics in underdoped Nd_<2-x>Ce_xCuO_4:Pseudogap and related phenomena (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Onose et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 69 ページ: 24504-24504
• [雑誌論文] Charge dynamics near the electron-correlation induced metal-insulator transition in pyrochlore-type molybdates (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Kezsmarki et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 93 ページ: 266401-266401
• [文献書誌] K.Ishizaka et al.: "Charge ordering and charge dynamics in Nd_<2-X>Sr_XNiO_4"Physical Review B. 67. 184418-1-184418-8 (2003)
• [文献書誌] Y.Taguchi et al.: "Magnetic field induced sign reversal of the anomalous Hall effect in a pyrochlore ferromagnet Nd2Mo2O7 : Evidence for a spin chirality mechanism"Physical Review Letters. 90. 257202-1-257202-4 (2003)
• [文献書誌] S.Kobayashi et al.: "Conductivity and Field Effect Transistor of La_2@C_<80> Metallofullerene"Journal of American Chemical Society. 125. 8116-8117 (2003)
• [文献書誌] T.Higuchi et al.: "On-site Coulomb energy versus crystal-field splitting for the insulator-metal transition in La_<1-X>Sr_XTiO_3"Physical Review B. 68. 104420-1-104420-5 (2003)
• [文献書誌] Y.Onose et al.: "Charge dynamics in underdoped Nd_<2-X>Ce_XCuO_4 : Pseudogap and related phenomena"Physical Review B. 69. 024504-1-024504-13 (2004)