強相関有機π-d電子結合系の電荷-スピン複合物性の解明と探索

• 研究領域: J-Physics：多極子伝導系の物理
• 研究課題/領域番号: 18H04298
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 井口 敏 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50431789)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 磁気輸送特性 / 電荷秩序 / πーd電子間相互作用 / π-d相互作用 / 金属ー絶縁体転移 / バンドフィリング / 電荷ースピン自由度 / 磁気誘電性 / 有機分子性導体

研究実績の概要

擬2次元有機強相関電子系alpha’’-(BEDT-TTF)2Rb1.2Co(SCN)4(alpha’’-Rb1.2Co)やtheta-(BEDT-TTF)2MM’(SCN)4(M=Rb,Cs; M’=Zn,Co、theta-MM’)において、π-d電子間相互作用や電荷-スピン結合物性を明らかにするため、金属相ではホール効果、磁気抵抗効果、絶縁体相では磁気誘電効果などを測定してきた。theta-RbZn、theta-RbCoではいずれの効果も、温度、磁場変化に乏しく、π―d相互作用や電荷-スピン結合がともに非常に小さいことが分かった。theta-CsM’ではtheta-RbM’よりやや大きな変化が観測され、π-d相互作用の有無の違いもあった。しかし、alpha’’-Rb1.2Coはそれらよりも顕著な変化があり、π-d相互作用、電荷-スピン結合ともに非常に大きいことが分かる。
alpha’’-Rb1.2Coで見られた顕著なπ-d相互作用の大きさを見積もるため、スピンフロップ現象を利用して磁化や磁気誘電効果の異常を詳しく調べた結果、約30 Kの相互作用であると見積もられた。また、磁場中での赤外スペクトルを測定することで、スピンフロップによるスピン状態の変化が電荷状態に影響することを見いだした。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Goethe-University(ドイツ)
• [雑誌論文] BL43IRにおける磁気光学ステーションの改修 (2020)
  • 著者名/発表者名: Iguchi Satoshi、Ikemoto Yuka、Moriwaki Taro、Sasaki Takahiko
  • 雑誌名: SPring-8/SACLA利用研究成果集 巻: 8 号: 1 ページ: 88-92
  • DOI: 10.18957/rr.8.1.88
  • NAID: 130007969658
  • ISSN: 2187-6886
  • 年月日: 2020-01-22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lattice Dynamics Coupled to Charge and Spin Degrees of Freedom in the Molecular Dimer-Mott Insulator κ-(BEDT-TTF)2;Cu[(N(CN2)]Cl (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Matsuura, Takahiko Sasaki, Satoshi Iguchi, Elena Gati, Jens Muller, Oliver Stockert, Andrea Piovano, Martin Bohm, Jitae T. Park, Sananda Biswas, Stephen M. Winter, Roser Valenti, Akiko Nakao, and Michael Lang
  • 雑誌名: Phys Rev Lett. 巻: 123 号: 2 ページ: 027601-027601
  • DOI: 10.1103/physrevlett.123.027601
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Search for pi-d system in organic molecular conductors (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iguchi
  • 学会等名: J-Physics Meeting FY2019
• [学会発表] 有機導体α’’-(BEDT-TTF)2Rb1.2Co(SCN)4の電荷秩序と磁気誘電性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井口敏
  • 学会等名: J-Physics 域研究会 札幌
• [学会発表] Charge Ordering and pi-d Interaction in Electron Doped 3/4-Filling System alpha’’-(BEDT-TTF)2Rb1.2Co(SCN)4 (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iguchi
  • 学会等名: SCES2019
  • 国際学会
• [学会発表] α''-(BEDT-TTF)2Rb1.2Co(SCN)4 の磁場中赤外分光 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井口敏, 山田修平, M.K. Nuryadin, 小林亮太, 森田康太郎, 米山直樹, 池本夕佳, 森脇太郎, 佐々木孝彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会
• [学会発表] Elucidation and exploration of charge-spin complex properties in organic strongly correlated π-d electrons system (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iguchi, Syuhei Yamada, Naoki Yoneyama, Takahiko Sasaki
  • 学会等名: J-Physics Annual Meeting FY2018
  • 国際学会
• [学会発表] Metal-Insulator Transition and Magnetocapacitance Effect in alpha’’-(BEDT-TTF)2RbCo(SCN)4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iguchi, Syuhei Yamada, Ryota Kobayashi, Naoki Yoneyama, and Takahiko Sasaki
  • 学会等名: ICSM2018
  • 国際学会
• [学会発表] α''-(BEDT-TTF)2RbCo(SCN)4 の赤外分光 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井口敏、山田修平、小林亮太、米山直樹、池本夕佳、森脇太郎、佐々木孝彦
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] Electrical Properties of a''-(BEDT-TTF)2RbCo(SCN)4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi IGUCHI, Syuhei YAMADA, Ryota KOBAYASHI, Naoki YONEYAMA, Takahiko SASAKI
  • 学会等名: SMS2018
  • 国際学会
• [備考] 研究室、成果等紹介
  • URL: http://cond-phys.imr.tohoku.ac.jp/index.html