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フラーレン超伝導の第一原理的解析と新物質探索

公募研究

研究領域配列ナノ空間を利用した新物質科学:ユビキタス元素戦略
研究課題/領域番号 22013005
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

是常 隆  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (90391953)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2010年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードゼオライト鋳型炭素 / 第一原理計算 / 反転対称性の破れ / 軌道磁性 / 電子格子相互作用 / フラーレン / 超伝導 / Eliashberg方程式
研究概要

本特定領域の一つの重要なトピックであったゼオライト鋳型炭素について、計画班のメンバーとも協力し、その電子状態を明らかにした。具体的には、ゼオライト鋳型炭素の一つの候補として考えられている、C_36H_9という構造を持つ物質について着目した。この物質は、sp^2ネットワークからなる三次元結晶であり、また反転対称性を持たないという非常に興味深い構造を持っている。そこで、電子状態計算を行ったところ、0.8eVほどのバンドギャップをもち、価電子帯の頂上には非常に平坦なバンドが現れることが分かった。さらに、この平坦なバンドをより詳細に調べてみると、この状態が軌道磁化を持つ状態からなっていることが分かった。興味深いことに、この軌道磁化を持った状態は、反転対称性の破れに伴い、Γ点以外では縮退が解けていることが分かった。これは、反転対称性の破れた系においてスピン軌道相互作用によってスピンの縮退が解けるというRashba系等と非常によく似た興味深いバンド構造である。実際、Rashba系で観測されているような、電流誘起の軌道磁化などが期待されることが分かった。これは、スピントロニクスの軌道磁性版という新たな可能性を実際の物質をもとにして示したものといえる。またスピン軌道相互作用が必要ないというのも今後の物質設計を考える上では見逃せない点である。今後この研究をもとにさらなる発展が期待される。
また、超伝導の第一原理的解析を念頭におき、電子格子相互作用がバンド構造そのものに及ぼす影響についても研究を行った。その結果、バンドギャップが電子格子相互作用によって有意に変化することを定量的に示した。この結果は実験結果もよく再現しており、今後電子格子相互作用が強い系を考える上でも非常に重要な意味をもつと考えられる。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Energetics and electronic properties of twisted single-walled carbon nanotubes2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kato, T. Koretsune and S. Saito
    • 雑誌名

      Phys. Rev.

      巻: B 85 号: 11 ページ: 1934061-4

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.115448

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Isotope dependence of band gap in semiconductors2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune, Susumu Saito
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2012-02-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ユビキタス元素における電子状態と電子格子相互作用2012

    • 著者名/発表者名
      是常隆
    • 学会等名
      特定領域合同研究会:炭素系物質科学の現状と今後
    • 発表場所
      東京理科大,東京
    • 年月日
      2012-01-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 炭素関連物質の電子状態と電子格子相互作用2012

    • 著者名/発表者名
      是常隆
    • 学会等名
      特定領域第9回領域会議
    • 発表場所
      NIMS,筑波
    • 年月日
      2012-01-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electronic structures of possible zeolite-templated carbon C36H92011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune, Ryotaro Arita, Hideo Aoki
    • 学会等名
      International Conference of New Science Created by Materials with Nano Spaces
    • 発表場所
      東北大学、仙台
    • 年月日
      2011-11-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブにおけるバンドギャップの温度依存性2011

    • 著者名/発表者名
      是常隆、斎藤晋
    • 学会等名
      第41回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • 発表場所
      首都大学東京、東京
    • 年月日
      2011-09-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] BNナノチューブに内包されたアルカリドープフラーレンの電子状態2011

    • 著者名/発表者名
      是常隆
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Electronic structures of potassium-doped C_<60> encapsulated in BN nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2011
    • 発表場所
      Dallas, TX, USA
    • 年月日
      2011-03-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study of KxC_<60> encapsulated in boron-nitride nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune
    • 学会等名
      第40回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2011-03-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study of superconductivity in alkali-doped fullerene compounds using the Eliashberg equation2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune
    • 学会等名
      International Symposium "Nanoscience and Quantum Physics 2011"
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-01-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算を用いたフラーレン超伝導の解析2010

    • 著者名/発表者名
      是常隆
    • 学会等名
      ナノカーボン物質の基礎と応用:現状と展望に関する若手研究会
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2010-12-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Electronic structures of boron- or nitrogen-doped carbon nanotubes2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Koretsune
    • 学会等名
      International Conference on Superconductivity and Magnetism 2010
    • 発表場所
      Antalya, Turkey
    • 年月日
      2010-04-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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