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分子ダイマー構造が創出する新奇な電気磁気効果の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16K17731
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関早稲田大学 (2017-2019)
東北大学 (2016)

研究代表者

中 惇  早稲田大学, 高等研究所, 講師(任期付) (60708527)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード電気磁気効果 / 有機導体 / 分子性固体 / マルチフェロイクス / 電子相関 / ペロブスカイト型酸化物 / スピントロニクス / 強相関電子系 / 誘電体 / 磁性体 / 有機物 / 物性理論 / 誘電体物性 / 磁性
研究成果の概要

これまで無機化合物を対象として研究が行われてきた電気磁気効果を、水素や炭素などありふれた元素からなる有機導体において発現させることを目的とした理論研究を行った。分子ダイマーや水素結合といった有機導体に特有の局所構造と電子相関効果による長距離秩序の協力効果によって、磁性と誘電性が強く結びついた多様な電気磁気結合現象が生じることを明らかにした。また、本研究の延長として有機導体を用いたスピントロニクスに繋がる着想を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の結果は、分子ダイマー構造や水素結合といった有機化合物に普遍的な構造が、物質の誘電性と磁性を結合させるカギとなることを示しており、有機化合物を用いたマルチフェロイクスの可能性を拓く成果である。有機物質は材料として無機物質にはない多くのメリット(軽量、柔軟、安価、希少元素を含まない)を持つため、希少資源に乏しい我が国にとってその機能開拓は重要な課題の一つである。本研究は有機材料において電気磁気効果という新たな機能の創発を可能にするものであり、応用の観点からも意義がある。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] π電子とプロトンの連動による新しい量子液体状態―絶対零度まで揺らぎ続ける電気・磁気双極子―2019

    • 著者名/発表者名
      下澤雅明、上田顕、橋本顕一郎、中惇
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 54 ページ: 43-54

    • NAID

      40021787191

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic state and optical response in a hydrogen-bonded molecular conductor2018

    • 著者名/発表者名
      Naka Makoto、Ishihara Sumio
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.245110

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoelectric Effect in a Spin-State Transition System2018

    • 著者名/発表者名
      Naka Makoto、Mizoguchi Eriko、Nasu Joji、Ishihara Sumio
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 6 ページ: 063709-063709

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.063709

    • NAID

      210000134852

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic charge distribution changes in Bi- and Pb-3d transition metal perovskites2018

    • 著者名/発表者名
      Azuma Masaki、Sakai Yuki、Nishikubo Takumi、Mizumaki Masaichiro、Watanuki Tetsu、Mizokawa Takashi、Oka Kengo、Hojo Hajime、Naka Makoto
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 47 号: 5 ページ: 1371-1377

    • DOI

      10.1039/c7dt03244g

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoelectric Effect in a Spin-State Transition System2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Naka, Eriko Mizoguchi, Joji Nasu, and Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000134852

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin and Charge Fluctuations near Metal-Insulator Transition in Dimer-Type Molecular Solid2017

    • 著者名/発表者名
      Naomichi Sato, Tsutomu Watanabe, Makoto Naka, Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 号: 5 ページ: 053701-053701

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.053701

    • NAID

      40021185611

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum-disordered state of magnetic and electric dipoles in an organic Mott system2017

    • 著者名/発表者名
      Shimozawa M.、Hashimoto K.、Ueda A.、Suzuki Y.、Sugii K.、Yamada S.、Imai Y.、Kobayashi R.、Itoh K.、Iguchi S.、Naka M.、Ishihara S.、Mori H.、Sasaki T.、Yamashita M.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01849-x

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum Melting of Magnetic Order in an Organic Dimer-Mott Insulating System2016

    • 著者名/発表者名
      M. Naka and S. Ishihara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 93 号: 19

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.195114

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase diagram and collective excitation in excitonic insulator: from the orbital physics viewpoint2016

    • 著者名/発表者名
      J. Nasu, T. Watanabe, M. Naka, and S. Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 20

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.205136

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Field Effects in a Correlated Electron System with Spin-State Degree of Freedom -Implication of an Excitonic Insulator-2016

    • 著者名/発表者名
      T. Tatsuno, E. Mizoguchi, J. Nasu, M. Naka, S. Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 号: 8 ページ: 083706-083706

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.083706

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] π・d電子系の電荷揺らぎと機能物性2018

    • 著者名/発表者名
      中惇
    • 学会等名
      第1回埼玉大学物性コロキウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin current generation in κ-type molecular compounds2018

    • 著者名/発表者名
      中惇
    • 学会等名
      4th International Conference on Functional Materials Science 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子性反強磁性体におけるスピン流生成2018

    • 著者名/発表者名
      中惇
    • 学会等名
      物性研理論セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Theory of valence transition in perovskite-type transition metal oxides with A-site valence skipping elements2018

    • 著者名/発表者名
      M. Naka
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Negative Thermal Expansion and Related Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 固体酸素における強磁場・高圧下の電子状態と光学応答2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直道, 中惇, 石原純夫
    • 学会等名
      2017年度日本物理学会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Novel Proton-Electron Coupled State in an Organic Molecular Solid kappa-X3(Cat-EDT-TTF)22017

    • 著者名/発表者名
      M. Naka, S. Ishihara
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体酸素における強磁場下の分子・電子状態2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤直道, 中惇, 石原純夫
    • 学会等名
      2017年度日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Electronic State and Charge Excitation in Proton-Electron Coupled System2017

    • 著者名/発表者名
      M. Naka, S. Ishihara
    • 学会等名
      12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Super Conductors and Magnets
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic and Molecular Structures of Solid Oxygen2017

    • 著者名/発表者名
      N. Sato, M. Naka, S. Ishihara
    • 学会等名
      12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Super Conductors and Magnets
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic State and Charge Excitation in Proton-Electron Coupled System2017

    • 著者名/発表者名
      M. Naka
    • 学会等名
      New Frontier of Molecular Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] π電子-プロトン結合系の電子状態と光学応答2017

    • 著者名/発表者名
      中惇
    • 学会等名
      金研WS「多自由度が協奏する分子システムの科学」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体酸素における電子・分子状態と光学応答2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤直道, 中惇, 石原純夫
    • 学会等名
      金研WS「多自由度が協奏する分子システムの科学」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Bi・Pbペロブスカイト系の価数転移と磁気誘電現象2016

    • 著者名/発表者名
      中惇
    • 学会等名
      強相関電子系理論の最前線
    • 発表場所
      勝浦観光ホテル, 和歌山県, 那智勝浦町
    • 年月日
      2016-12-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子価スキッパーを含むペロブスカイト型酸化物における価数転移の理論2016

    • 著者名/発表者名
      中惇,妹尾仁嗣,求幸年
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      金沢大学, 石川県, 金沢市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] スピン状態自由度を持つ相関電子系における電子格子結合と磁気誘電性2016

    • 著者名/発表者名
      中惇,溝口瑛莉子,那須譲治,石原純夫
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      金沢大学, 石川県, 金沢市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetoelectric effect in dimer-type molecular compounds2016

    • 著者名/発表者名
      Makoto Naka
    • 学会等名
      Gordon research conference
    • 発表場所
      Mount Holyoke College, Boston, Massachusetts, USA
    • 年月日
      2016-08-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetoelectric effect in dimer-type molecular compounds2016

    • 著者名/発表者名
      Makoto Naka
    • 学会等名
      Gordon research seminar
    • 発表場所
      Mount Holyoke College, Boston, Massachusetts, USA
    • 年月日
      2016-08-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイマー構造を持つ分子性固体における電気磁気効果2016

    • 著者名/発表者名
      中惇
    • 学会等名
      平成28年度物性研究所短期研究会 パイ電子系物性科学の最前線
    • 発表場所
      物性研究所, 千葉県, 柏市
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] バレンススキッパーを含む遷移金属酸化物における価数転移2016

    • 著者名/発表者名
      中惇
    • 学会等名
      豊田理化学研究所・特定課題研究「多元秩序制御による熱・体積機能の開拓」
    • 発表場所
      東京工業大学, 東京都, 港区
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究者個人ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/nakamakotonaka/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] リサーチマップ

    • URL

      https://researchmap.jp/7000017782/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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