分子性導体におけるディラック電子のトポロジーとゼロギャップ物質の研究

• 研究課題/領域番号: 26400355
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 鈴村 順三 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (90108449)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 分子性導体 / ディラック点 / 偶奇性 / トポロジー / ディラック・コーン / ゼロギャップ / ディラック電子 / ゼロギャップ状態 / 有機導体 / 単一成分分子性導体 / ノーダルライン半金属

研究成果の概要

分子性導体において2つのバンドが縮退して生じるディラック点の出現機構を研究した。有機分子の結晶が空間反転対称を持つ場合、電子の波動関数も反転に対して偶関数または奇関数となる。これから得られる位相（トポロジー）の性質がディラック点の出現の原因であることを示した。これを3次元単一成分分子性導体に応用し、HOMOとLUMO軌道の偶奇性から得られるディラック点が3次元ループを描くことを見つけた。これより、系に相反する2つの要素が内在することがディラック電子の本質で、その出現に必要なトポロジカルな条件を明らかにした。さらにディラックコーンの傾きは電気伝導度の実験から検証できることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] パリ南大学(フランス)
• [雑誌論文] Emergence of the Dirac Electron System in a Single-Component Molecular Conductor under High Pressure (2017)
  • 著者名/発表者名: Reizo Kato, HengBo Cui, Takao Tsumuraya, Tsuyoshi Miyazaki, and Yoshikazu Suzumura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 139 号: 5 ページ: 1770-1773
  • DOI: 10.1021/jacs.6b12187
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic Susceptibility of Dirac Electrons in Single-Component Molecular Conductor [Pd(dddt)2] under Pressure (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzumura and R. Kato
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 5S3 ページ: 05FB02-05FB02
  • DOI: 10.7567/jjap.56.05fb02
  • NAID: 210000147805
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of Dirac Point in the Organic Conductor \alpha-(BEDT-TTF)_2I_3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Suzumura
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 85 号: 5 ページ: 053708-053708
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.053708
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Longitudinal conductivity of a three-dimensional Dirac electron gas in magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Proskurin, M. Ogata and Y. Suzumura
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 603 ページ: 012009-012009
  • DOI: 10.1088/1742-6596/603/1/012009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plaquette chirality patterns for robust zero-gap states in alpha-type organic conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Piechon, Y. Suzumura and T. Morinari
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 603 ページ: 012010-012010
  • DOI: 10.1088/1742-6596/603/1/012010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reflectance of Dirac electrons in organic conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzumura, I. Proskurin and M. Ogata
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 603 ページ: 012011-012011
  • DOI: 10.1088/1742-6596/603/1/012011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Longitudinal conductivity of massless fermions with tilted Dirac cone in magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Proskurin, M. Ogata and Y. Suzumura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 号: 19
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.195413
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the Possible Zero-gap State in Organic Conductor α-(BEDT-TSF)_2I_3 Under Pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Morinari and Y. Suzumura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 号: 9 ページ: 094701-094701
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.094701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular Dirac Fermion System -Theoretical and Experimental Approach- (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Kajita, Yutaka Nishio, Naoya Tajima, Yoshikazu Suzumura, and Akito Kobayash
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 7 ページ: 072002-072002
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.072002
  • NAID: 210000133158
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamical Conductivity of Dirac Electrons in Organic Conductors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzumura, I. Proskurin, and M. Ogata
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 号: 9 ページ: 094705-094705
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.094705
  • NAID: 40020194617
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 単一成分分子性導体[Pd(dddt)_2]のノーダルライン半金属の磁化率 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴村順三
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 有機Massless Dirac系のNMR Shiftにおける長距離クーロン相互作用の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴村順三
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 有機導体のディラック点における対称性の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴村順三
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Dirac electrons in single-component molecular conductor [Pd(dddt)_2] under pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzumura and R. Kato
  • 学会等名: 17th International Conference on High Pressure in Semiconductor Physics
  • 発表場所: Univ. of Tokyo
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] 単一成分分子性導体[Pd(dddt)_2]におけるディラック点の性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴村順三
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 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] 分子性導体[Pd((dddt)2)]のディラック電子におけるトポロジカルな性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴村順三
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Topological property of exotic Dirac electrons in organic conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzumura
  • 学会等名: 11th International Symposium on Crystaline Organic Materials,Superconductors and Magnets (ISCOM2015)
  • 発表場所: Bad Gogging, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] 有機導体のディラック電子における反射率 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴村順三
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Reflectance of Dirac electrons in organic conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzumura
  • 学会等名: Int. Workshop on Dirac Electrons in Solids
  • 発表場所: Univ. of Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-01-14 – 2015-01-15
• [学会発表] Plaquette chirality patterns for robust zero-gap states in alpha-type organic conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzumura
  • 学会等名: Int. Workshop on Dirac Electrons in Solids
  • 発表場所: Univ. of Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-01-14 – 2015-01-15
• [学会発表] α型有機導体のエネルギーバンドにおけるhopping energyの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴村順三
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10