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有機導体が示す新奇超伝導相の微視的測定手段による研究

研究課題

研究課題/領域番号 16J06398
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅱ(実験)
研究機関北海道大学

研究代表者

小林 拓矢  北海道大学, 大学院理学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード有機伝導体 / 強相関電子系 / 核磁気共鳴 / 磁性 / 超伝導
研究実績の概要

FFLO超伝導状態が議論されている、非従来型の有機超伝導体λ-(BETS)2GaCl4について研究を行ってきた。これまでに13C置換したBETS分子の合成を行い、1.5K以上の常磁性相における電子状態を13C-NMR測定により明らかにしてきた。60 K以上においては隣接した反強磁性相に由来した磁気ゆらぎ、10 K以下においてはスピン密度波相に由来した磁気ゆらぎの存在を示唆する結果を得た。
今年度は超伝導ギャップの対称性を微視的な観点から明らかにするために、Heポンピングで到達可能な1.5 K以上の超伝導相において13C-NMR測定を実施した。その結果ナイトシフトが超伝導転移温度以下で減少し、超伝導のクーパー対がシングレットであることを明らかにした。さらにスピン-格子緩和時間測定からは超伝導ギャップにノードを持つことを明らかにした。これらの結果は超伝導ギャップがd波の対称性を持っていることを示唆している。今後は希釈冷凍機を用いてより低温まで測定していく予定である。低温まで測定することで、低励起のギャップ構造を捉えることができ、超伝導ギャップの対称性に関して明確な情報を得ることができる。
さらに当初の実験計画では予定していなかった、アニオンのGaCl4に着目した69Ga-NMR実験も行った。一般的に有機伝導体においては、強い2次元性のためアニオン位置にある核種は緩和時間が非常に長くNMR実験を行うことが困難であり、絶縁層の働きを調べた例はほとんどない。本研究によりGaサイトでNMR実験が可能であることを見出し、詳細な実験を行った。その結果、100K以下において13C-NMR測定で観測されたものと同様の電子状態が観測された。これは絶縁層にあるGa核が伝導層であるBETS分子のπ電子と結合していることを示し、有機伝導体における伝導面間のコヒーレンス性を議論する上で有益な情報である。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Evidence of antiferromagnetic fluctuation in the unconventional superconductor λ-(BETS)2GaCl4 by C13 NMR2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T.、Kawamoto A.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 12 ページ: 125115-125115

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.125115

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Antiferromagnetic Ordering in Organic Conductor λ-(BEDT-TTF)2GaCl4 probed by 13C NMR.2017

    • 著者名/発表者名
      Saito, Y., Fukuoka, S., Kobayashi, T., Kawamoto, A., and Mori, H.
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 1 ページ: 013707-013707

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.013707

    • NAID

      210000134657

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 有機超伝導体λ-(BETS)2GaCl4の69Ga-NMRによる研究2018

    • 著者名/発表者名
      辻晃平、小林拓矢、 河本充司
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 13C-NMR法によるlambda-(BETS)2GaCl4の反強磁性揺らぎの研究2017

    • 著者名/発表者名
      小林拓矢、河本充司
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 (大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 13C NMR study of magnetic fluctuations in organic superconductor λ-(BETS)2GaCl42017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kobayashi, and Atsushi Kawamoto
    • 学会等名
      RIKEN Symposium International Workshop on Organic Molecular System
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 13C NMR法によるλ-(BETS)2GaCl4の超伝導ギャップ対称性の研究2017

    • 著者名/発表者名
      小林拓矢、井原慶彦、河本充司
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Antiferromagnetic Fluctuations in Organic Superconductor λ-(BETS)2GaCl4 by 13C NMR2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kobayashi, and Atsushi Kawamoto
    • 学会等名
      International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antiferromagnetic fluctuation in unconventional organic superconductor lambda-(BETS)2GaCl4 by 13C NMR2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kobayashi, and Atsushi Kawamoto
    • 学会等名
      Emallia Conference 2016 Winter, Theoretical and Experimental Aspects of Advanced Material Sciences
    • 発表場所
      北海道大学 (北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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