| 研究領域 | 高密度共役の科学：電子共役概念の変革と電子物性をつなぐ |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05470
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
木俣 基 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20462517)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
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| キーワード | 有機FET / 電界誘起超伝導 / 非相反伝導 / 金属絶縁体転移 / フェルミ面 / 有機スピントロニクス / 空間反転対称性の破れ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年提案された光駆動型の強相関電界効果トランジスタで実現したクリーンな金属(超伝導)状態において、強磁場計測によるフェルミ面の直接観測を行い、強相関電子のキャリア注入による局在-非局在転移の全貌を微視的に解明する。さらに、結晶の二次元表面で期待されるフェルミ面のスピン分裂とスピン偏極方向を解明し、それらが超伝導物性に及ぼす影響を高磁場超伝導相図の解明や超伝導臨界電流の非相反性の検証を通して明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では強い電子相関の効果によって絶縁化した分子性結晶の表面に、光によって分極を制御できる光反応性の分子膜を修飾した「光駆動型FET」を中心対象として、結晶表面で発現する二次元電子の局在ー非局在ー超伝導転移の機構解明や、分子性結晶の表面における空間反転対称性の破れに起因する特異な超伝導物性、さらには非相反伝導などの新規な物理現象の開拓を目的として研究を行う。
昨年度の実験において、磁場が二次元表面に平行な場合は24テスラの磁場中においても超伝導を完全に抑制することはできないことが明らかになった。この結果を踏まえ、今年度は、50テスラ級のパルス強磁場を用いることにより、低温での超伝導上部臨界磁場の決定を行なった。その結果、低温での上部臨界磁場は約35テスラであることが明らかとなった。この値は超伝導転移温度（約10ケルビン）から予測されるゼーマン効果による臨界磁場（パウリ極限）を大きく超えるものである。このことは、結晶表面における特異な超伝導状態が、スピン軌道相互作用の小さい分子性物質においても実現していることを示す重要な結果である。
さらに、超伝導転移の近傍において電気抵抗の非相反性測定を行い、超伝導転移に起因する非相反抵抗の増大を観測した。この結果も、スピン軌道相互作用によってスピン偏極したフェルミ面が超伝導の起源となっていることを示すものである。これらの実験結果により、この系におけるスピン偏極したフェルミ面の存在が示唆される。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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