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NMRによる強相関有機Dirac電子系の量子極限相図の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K14330
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東北大学

研究代表者

平田 倫啓  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20776413)

研究協力者 小林 晃人  
松野 元樹  
大木 大悟  
鹿野田 一司  
宮川 和也  
石川 恭平  
ベルティエ クロード  
田村 雅史  
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードディラック電子 / 強相関 / エキシトニック不安定性 / 核磁気共鳴 / 有機導体 / スピンゆらぎ / エキシトニック / 不安定性 / NMR / ディラックコーン / 自発的質量獲得機構 / 分子性固体
研究成果の概要

本研究では従来の物質中電子とは見かけ上の質量の有無という点で性質が大きく異なるディラック電子という特殊な電子の状態に注目する。この状態が実現する有機物質を対象とし、未解明だった電気的な相互反発が強い極限での物性を核磁気共鳴と呼ばれる実験的手法で検証しシミュレーションとの比較からその特性を明らかにした。そしてこの相互反発によって電子質量が見かけ上ない状態からある状態へと劇的に変わるエキシトニック転移の前駆的なゆらぎが発達することを世界に先駆けて発見し、そのメカニズムを理論的に解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、長らく検証が困難であったディラック電子間の強い相互作用の効果を実験的に初めて検証することに成功した先駆的な仕事であり、相互作用の直接的帰結である新規ゆらぎの発見とそのメカニズムの実験および理論的解明を世界に先駆け達成した画期的な成果である。これは核磁気共鳴と有機物質を組み合わせる他に類を見ない独創的なアプローチと国際的な共同研究が生んだ顕著な成果であり、国内外の学術界に大きなインパクトと派生研究をもたらした点で大きな意義をもつ研究である。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 国立科学研究センター(CNRS)/グルノーブル強磁場研究所(LNCMI-G)(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 有機物質のディラックコーンにおける強相関効果2018

    • 著者名/発表者名
      平田 倫啓
    • 雑誌名

      日本物理学会誌, 最近の研究から

      巻: 73 ページ: 214-220

    • NAID

      130007590578

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous spin correlations and excitonic instability of interacting 2D Weyl fermions2017

    • 著者名/発表者名
      Hirata Michihiro、Ishikawa Kyohei、Matsuno Genki、Kobayashi Akito、Miyagawa Kazuya、Tamura Masafumi、Berthier Claude、Kanoda Kazushi
    • 雑誌名

      Science

      巻: 358 号: 6369 ページ: 1403-1406

    • DOI

      10.1126/science.aan5351

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 強相関ディラック電子系a-(BEDT-TTF)2I3におけるNMR測定による圧力効果の研究 22019

    • 著者名/発表者名
      平田倫啓
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機導体のディラック電子系におけるフェルミ速度のくりこみ増大とエキシトニック不安定性のNMR研究2018

    • 著者名/発表者名
      平田倫啓
    • 学会等名
      東北大金研強磁場コラボラトリ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機物のゼロ質量ディラックフェルミオン - 核磁気共鳴によるエキシトニックズピン揺らぎと多彩な強相関効果の観測2018

    • 著者名/発表者名
      平田倫啓
    • 学会等名
      基研研究会「スピン系物理の最前線」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Controlling excitonic instability of interacting 2D massless Dirac fermions in a layered organic salt2018

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hirata
    • 学会等名
      Summit of Materials Science (SMS2018), IMR Tohoku University
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強相関ディラック電子系a-(BEDT-TTF)2I3におけるNMR測定と理論計算による圧力効果の研究2018

    • 著者名/発表者名
      平田倫啓
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機ディラック電子系a-(BEDT-TTF)2I3の強磁場下エキシトニック相2018

    • 著者名/発表者名
      小林晃人
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Controlling Interactions and Probing Competition of Incipient Instabilities of Correlated 2D Weyl Fermions2018

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hirata
    • 学会等名
      Conductivity and Magnetism in Molecular Materials - Gordon Research Conference
    • 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] Dirac cone reshaping, ferrimagnetic polarization and excitonic instability of 2D Weyl-Dirac fermions in a-(BEDT-TTF)2I32018

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hirata
    • 学会等名
      Conductivity and Magnetism in Molecular Materials - Gordon Research Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Field and Pressure Controlled Dirac cone renormalization and excitonic instability of interacting 2D Weyl-Dirac fermions in a-(BEDT-TTF)2I3 probed via 13C NMR2018

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hirata
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Research in High Magnetic Fields
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機ディラック電子系における低温電子相関効果のNMR研究2018

    • 著者名/発表者名
      平田倫啓
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機ディラック電子系 a-(BEDT-TTF)2I3のエキシトニック相転移2018

    • 著者名/発表者名
      小林晃人
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機ディラック電子系における低温電子相関効果のNMR研究2018

    • 著者名/発表者名
      平田倫啓
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機ディラック電子系における面内磁場効果の強磁場NMR研究2017

    • 著者名/発表者名
      平田倫啓
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Extraordinary spin correlations and incipient excitonic instability of 2D Weyl fermions2017

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hirata
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extraordinary spin correlations and incipient excitonic instability of 2D Weyl fermions2017

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hirata
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science 2017 (TopoMat2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NMR evidence for anomalous spin correlations and excitonic instability of interacting Weyl fermions2017

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hirata
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous Spin Correlations and Mass-Generating Excitonic Instability of Interacting Weyl Fermions2017

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hirata
    • 学会等名
      New Frontier of Molecular Materials (NFMM) - ISCOM2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機物質ディラック電子系における強相関効果の強磁場 NMR 研究2017

    • 著者名/発表者名
      平田倫啓
    • 学会等名
      強磁場コラボラトリーが拓く未踏計測領域への挑戦と物質・材料科学の最先端
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学金属材料研究所磁気物理学研究室ホームページ Publications

    • URL

      http://www.hfpm.imr.tohoku.ac.jp/html/research.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] CNRS-LNCMI Publications

    • URL

      http://lncmi-g.grenoble.cnrs.fr/spip.php?rubrique128&lang=fr

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 東北大学金属材料研究所プレスリリース

    • URL

      http://www.imr.tohoku.ac.jp/ja/news/results/detail---id-961.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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