分子性物質における次元クロスオーバー領域の交差相関物性

• 研究課題/領域番号: 25400367
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 前里 光彦 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60324604)
• 連携研究者: 今久保 達郎 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (60291332)
• 研究協力者: Brooks James S. 米国フロリダ州立大学, 国立強磁場研究所, 教授 ; Collet Eric 仏国レンヌ大学, 教授 ; Ouahab Lahcene 仏国レンヌ大学, 教授
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 磁性伝導体 / π-d複合体 / 強磁場物性 / 分子性導体 / 磁性 / 伝導性 / 強相関電子系

研究成果の概要

ハロゲン結合という比較的強い分子間相互作用を利用し、同形の結晶構造を保ったまま一連の混晶系(DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x) [0 < x < 1]を合成することに成功した。良質な単結晶試料を用いて、0.3 Kまでの極低温、45 Tまでの強磁場での物性測定を圧力下も含めて行うことにより、磁性と伝導性に強い相関を見出した。混晶試料において、他のπ-d複合系では報告例の無い、スピンフロップ転移に伴う磁性と伝導性の大きなヒステリシス現象を発見した。さらに強磁場下において、磁場誘起相転移や磁気量子振動などの興味深い物性の観測に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] NHMFL(米国)
• [雑誌論文] Interplay between spin-density wave and 3d local moments with random exchange in a molecular conductor (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Kawaguchi, M. Maesato, T. Komatsu, T. Imakubo, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.075124
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conducting π-Columns of Highly Symmetric Coronene, the Smallest Fragment of Graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, K. Isomura, H. Kishida, Y. Kumagai, M. Mizuno, M. Sakata, T. Koretsune, Y. Nakano, H. Yamochi, M. Maesato, G. Saito
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 22 号: 17 ページ: 6023-6030
  • DOI: 10.1002/chem.201505023
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unconventional Magnetic and Resistive Hysteresis in an Iodine-Bonded Molecular Conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Hiroshi Kitagawa, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David Graf, James S. Brooks
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 35 ページ: 10169-10172
  • DOI: 10.1002/anie.201503824
  • NAID: 120005674647
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-disordered quantum phases in a quasi-one-dimensional triangular lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Yoshida, Hiroshi Ito, Mitsuhiko Maesato, Yasuhiro Shimizu , Hiromi Hayama, Takaaki Hiramatsu, Yuto Nakamura, Hideo Kishida, Takashi Koretsune, Chisa Hotta and Gunzi Saito
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 11 号: 8 ページ: 679-683
  • DOI: 10.1038/nphys3359
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Local response to light excitation in the charge-ordered phase of (EDO-TTF)2SbF6 (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Servol, N. Moisan, E. Collet, H. Cailleau, W. Kaszub, L. Toupet, D. Boschetto, T. Ishikawa, A. Moreac, S. Koshihara, M. Maesato, M. Uruichi, X. F. Shao, Y. Nakano, H. Yamochi, G. Saito, M. Lorenc
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 92 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.024304
  • NAID: 120005997937
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ambient-Pressure Organic Superconductor κ-(ET)2Ag(CN)[N(CN)2] Formed with Polymeric Silver(I) Complex Anion (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, H. Hayama, M. Ishikawa, A. Otsuka, H. Yamochi, Y. Nakamura, H. Kishida, H. Ito, M. Maesato, G. Saito
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 号: 12 ページ: 123801-123801
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.123801
  • NAID: 120006027082
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hybrid Materials of Ni NP@MOF prepared by a Simple Synthetic Method (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mukoyoshi, H. Kobayashi, K. Kusada, M. Hayashi, T. Yamada, M. Maesato, Jared M. Taylor, Y. Kubota, K. Kato, M. Takata, T. Yamamoto, S. Matsumura, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 51 号: 62 ページ: 10169-10172
  • DOI: 10.1039/c5cc04663g
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantum spin liquid: design of a quantum spin liquid next to a superconducting state based on a dimer-type ET Mott insulator (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hiramatsu, Y. Yoshida, G. Saito, A. Otsuka, H. Yamochi, M. Maesato, Y. Shimizu, H. Ito, H. Kishida
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. C 巻: 3 号: 6 ページ: 1378-1388
  • DOI: 10.1039/c4tc01701c
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metallic and Mott Insulating Spin-frustrated Antiferromagnetic States in Ionic Fullerene Complexes with Two-dimensional Hexagonal C60- Packing Motif (2014)
  • 著者名/発表者名: D. V. Konarev, S. S. Khasanov, A. Otsuka, M. Maesato, M. Uruichi, K. Yakushi, A. F. Shevchun, H. Yamochi, G. Saito, R. N. Lyubovskaya
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 20 号: 24 ページ: 7268-7277
  • DOI: 10.1002/chem.201304763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isotropic Three-Dimensional Molecular Conductor Based on Coronene Radical Cation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, M. Maesato, Y. Kumagai, M. Mizuno, K. Isomura, H. Kishida, M. Izumi, Y. Kubozono, A. Otsuka, H. Yamochi, G. Saito, K. Kirakci, S. Cordier, C. Perrin
  • 雑誌名: Eur. J. Inorg. Chem. 巻: 2014 号: 24 ページ: 3871-3878
  • DOI: 10.1002/ejic.201400119
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exploration of Charge-Transfer Solids Utilizing Nucleobases: Nanoarchitectures by Hydrogen-Bonds in the Ionic Assemblies of Guanine and TCNQ Derivatives (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Murata, G. Saito, K. Nakamura, M.Maesato, T. Hiramatsu, Y. Yoshida
  • 雑誌名: Cryst.Growth Des. 巻: (印刷中) 号: 7 ページ: 2778-2792
  • DOI: 10.1021/cg400059h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge-Transfer Solids Using Nucleobase: Supramolecular Architectures Composed of Cytosine and [Ni(dmit)2] Assembled by Multiple Hydrogen Bonds and Heteroatomic Contacts (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, 他6名
  • 雑誌名: Chem. Eur.J. 巻: (印刷中) 号: 37 ページ: 12325-12335
  • DOI: 10.1002/chem.201300865
  • 査読あり
• [学会発表] Peculiar Electronic States and Hysteresis Phenomena in the π-d Mixed Crystal System (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x) (2016)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David Graf, Hiroshi Kitagawa
  • 学会等名: 日本化学会第96回春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 量子スピン系κ-(ET)2B(CN)4の低温電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前里光彦, 川口玄太, 道岡千城, 巴山洋美, 吉田幸大, 齋藤軍治, 北川宏
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] π-d系混晶(DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x)におけるヒステリシス現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太, 前里光彦, 小松徳太郎, 今久保達郎, David Graf, 北川宏
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] High pressure and high magnetic field studies of the spin gapped organic Mott insulator with distorted triangular lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Maesato, Yukihiro Yoshida, Yasuhiro Shimizu, Takaaki Hiramatsu, Gunzi Saito, Hiroshi Kitagawa
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii, Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Correlations between magnetism and conductivity in quasi-one-dimensional π-d molecular conductors (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x) (2015)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Hiroshi Kitagawa, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David Graf, James Brooks
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii, Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] π-d系混晶(DIETSe)2FeBr3Clの相図 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太, 前里光彦, 小松徳太郎, 北川宏, 今久保達郎, David Graf, Andhika Kiswandhi, James S. Brooks
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] π-d複合系(DIETSe)2FeBr3Clの強磁場物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太, 前里光彦, 小松徳太郎, 北川宏, 今久保達郎, David Graf, Andhika Kiswandhi, James S. Brooks
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Quantum spin systems in κ-ET salts (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Maesato, Yasuhiro Shimizu, Akihiro Otsuka, Takaaki Hiramatsu, Yukihiro Yoshida, Gunzi Saito
  • 学会等名: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM)
  • 発表場所: Gogging, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Spin-charge coupling in a series of π-d molecular conductors (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x) (2015)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Hiroshi Kitagawa, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David Graf, James Brooks
  • 学会等名: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM)
  • 発表場所: Gogging, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] 三角格子スピン液体κ-(ET)2Ag2(CN)3の低温物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前里光彦，吉田幸大，平松孝章，齋藤軍治，道岡千城，北川宏
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] π-d系混晶(DIETSe)2MBr3Cl [M = Fe, Ga]の磁性と伝導性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太，前里光彦，小松徳太郎，北川宏，今久保達郎，D. Graf，A. Kiswandhi，J. S. Brooks
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] π-d系混晶(DIETSe)2FeBr3Clの磁性と伝導性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太，前里光彦，小松徳太郎，北川宏，今久保達郎，D. Graf，A. Kiswandhi，J. S. Brooks
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学 理工学部船橋キャンパス/薬学部
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 有機固体の次元クロスオーバー領域における特異な磁性と伝導性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前里光彦
  • 学会等名: 短期研究会「有機固体化学の最前線」
  • 発表場所: 愛媛大学 理学部総合研究棟
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] ヨウ素結合型πd混晶系(DIETSe)2MBr4xCl4(1-x) [M = Fe, Ga]の特異な物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太，前里光彦，北川宏，今久保達郎，D. Graf，A. Kiswandhi，J. S. Brooks
  • 学会等名: 第8回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] フラストレートスピン三角格子系のモット転移と超伝導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前里光彦，吉田幸大，平松孝章，齋藤軍治，北川宏
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] π-d系(DIETSe)2MBr2Cl2 [M = Fe, Ga]の特異な磁性と伝導性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太，前里光彦，北川宏，今久保達郎
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Spin Liquid and Superconductivity in Molecular Conductors (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Maesato
  • 学会等名: Gordon Research Conference, “Conductivity & Magnetism in Molecular Materials”
  • 発表場所: Bates College, Lewiston, ME, USA
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-07
• [学会発表] Spin-Charge Coupling in the π-d Molecular Conductors (DIETSe)2MBr4xCl4(1-x) [M = Fe, Ga] (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Kawaguchi, M. Maesato, H. Kitagawa, T. Imakubo, D. Graf，A. Kiswandhi，J. S. Brooks
  • 学会等名: Gordon Research Conference, “Conductivity & Magnetism in Molecular Materials”
  • 発表場所: Bates College, Lewiston, ME, USA
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-07
• [学会発表] Superconductivity Emerging from Spin Liquid (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Maesato, T. Hiramatsu, Y. Yoshida, Y. Shimizu, A. Otsuka, G. Saito, H. Kitagawa
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM) 2014
  • 発表場所: Turku, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-05
• [学会発表] High magnetic field studies of π-d molecular conductors (DIETSe)2MBr4xCl4(1-x) [M = Fe, Ga] (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Kawaguchi, M. Maesato, H. Kitagawa, T. Imakubo, D. Graf，A. Kiswandhi，J. S. Brooks
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM) 2014
  • 発表場所: Turku, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-05
• [学会発表] Quantum spin liquid and pressure-induced superconductivity in molecular conductors (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Maesato
  • 学会等名: OIST International Workshop on Novel Quantum Materials and Phases (NQMP2014)
  • 発表場所: OIST, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2014-05-14 – 2014-05-17
• [学会発表] (DIETSe)2MBr2Cl2 [M = Ga, Fe]の強磁場物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太，前里光彦，北川宏，今久保達郎，D. Graf，A. Kiswandhi，J. S. Brooks
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
• [学会発表] π-d系有機導体(DIETSe)2MBr4xCl4(1-x) [M = Ga, Fe]の高圧力・強磁場下における物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太，前里光彦，北川宏，今久保達郎，D. Graf，A. Kiswandhi，J. S. Brooks
  • 学会等名: 日本化学会 第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス
• [学会発表] Anomalous Magnetotransport in DIETSe salts (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Maesato, G. Kawaguchi, H. Kitagawa, T. Imakubo, G. Saito,A. Kiswandhi, D. Graf, J.S. Brooks
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Crystalline Organic Metals Superconductors and Ferromagnets (ISCOM2013)
  • 発表場所: Montreal, Quebec, Canada
• [学会発表] Systematic studies of π-d hybrid molecular conductors (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Kawaguchi, M. Maesato, H. Kitagawa, T. Imakubo, Kiswandhi, D. Graf, J.S. Brooks
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Crystalline Organic Metals Superconductors and Ferromagnets (ISCOM2013)
  • 発表場所: Montreal, Quebec, Canada
• [学会発表] 新規スピン液体の圧力誘起超伝導 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前里光彦，平松孝章，吉田幸大，齋藤軍治，北川宏
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] スピン液体に隣接した圧力誘起超伝導 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前里光彦，平松孝章，吉田幸大，清水康弘，齋藤軍治，北川宏
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター