熱容量測定による分子自由度のエントロピー評価

• 研究領域: 分子自由度が拓く新物質科学
• 研究課題/領域番号: 23110717
• 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
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中澤 康浩 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60222163)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2011年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 熱容量 / 分子自由度 / エントロピー / 圧力 / 圧力下熱容量 / 強相関超伝導 / 磁性

研究実績の概要

平成24年度は前年度、温度領域の拡張をはかった高圧下熱測定装置を用いて、有機超伝導体k-(BEDT-TTF)2X系の超伝導転移に関する実験を行うとともに、中性‐イオン性転移を示す交互積層型の分子性錯体であるTTF-CAの加圧下熱容量測定を行った。共昇華法によってTTF-CAの単結晶を作成し、まず、数ピースを用いて緩和法による測定によって83Ｋに潜熱を伴う一次相転移があることを確認した。その後、高圧セルに導入し圧力下の熱測定を行うことで、以下の３点を明らかにした。1. 温度掃引による測定によって相転移が１次転移特有の弱いヒステリシスが存在するが、0.25GPa 程度の加圧までは相転移温度とヒステリシスの幅は殆ど変化しない。2. 0.25GPa以上の加圧によって相転移は１次転移から２次転移へ変化し、同時にピーク温度は上昇する。3. 0.45 GPa程度を超えると転移はブロードになるが同時に転移点周辺でのエントロピーの寄与が大きくなる。これらのことは、弱圧での中性‐イオン性転移は格子の変調を伴う構造転移としてあらわれるが、加圧状態ではスピンや電荷の自由度を含めた短距離的な転移に変化することを示唆している。年度の後半は、量子スピン液体の性質を示すEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2系において、カチオン部をMe4Sb, Et2Me2Sbと部分置換した系でのγ, βなどの熱力学的パラメターの評価を行い、スピン液体相と周辺相との相関係を議論した。液体相は低温で量子力学的な相として存在するとともに、スピン状態が格子の自由度と強く結合する可能性を指摘した。
研究全体を通して、分子の各種のミクロの自由度が、相互作用を通してあらわれる分子性導体について、圧力を中心とした外部パラメター変化による熱物性の評価が、極めて有効であることを示すことが出来た。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] High-Pressure AC Calorimetry System Using Pt Chip Thermometer (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Danda, Y. Muraoka, T. Yamamoto, and Y. Nakazawa
  • 雑誌名: Netsusokutei (Calorimetry and Thermal Analysis) 巻: W39 ページ: 29-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Heat Capacities of k-BETS_2FeBr_4Measured by Micro-Chip Calorimeter (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Fukuoka, S. Yamashita, T. Yamamoto, Y. Nakazawa, A. Kobayashi and H. Kobayashi
  • 雑誌名: Physica Status Solidi 巻: C9 号: 5 ページ: 1174-1176
  • DOI: 10.1002/pssc.201100640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microchip-Calorimetry of Organic Charge Transfer Complex which Shows Superconductivity at Low Temperatures (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Muraoka, S. Yamashita, T. Yamamoto, and Y. Nakazawa
  • 雑誌名: Thermochim. Acta 巻: 532 ページ: 88-91
  • DOI: 10.1016/j.tca.2011.02.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic Properties of k-(BEDT-TTF)2X salts: Electron Correlations and Superconductivity, (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakazawa and S. Yamashita
  • 雑誌名: Crystals 巻: 2 ページ: 741-761
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Pressure AC Calorimetric System Using Pt Chip Thermometer (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Danda, Y.Muraoka, T.Yamamoto, Y.Nakazawa
  • 雑誌名: Netsu Sokutei 巻: W39 ページ: 29-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patternable solution-crystallized organic transistors with high charge carrier mobility (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, Y.Hirose, J.Soeda, M.Yoshizumi, T.Uemura, M.Uno, W.Li, M.Uno, Jin Kang, M.Yamagishi, Y.Okada, E.Miyazaki, Y.Nakazawa, A.Nakao, K.Takimiya, J.Takeya
  • 雑誌名: ADVANCED MATERIALS 巻: 23 号: 14 ページ: 1626-1629
  • DOI: 10.1002/adma.201004387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gapless Spin Liquid of an Organic Triangular Compound Evidenced by Thermodynamic Measurements (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, T.Yamamoto, Y.Nakazawa, M.Tamura, R.Kato
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 2 号: 1 ページ: 2751-6
  • DOI: 10.1038/ncomms1274
  • 査読あり
• [雑誌論文] AC heat capacities of k-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3 measured by microchip calorimeter (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Muraoaka, S.Yamashita, T.Yamamoto, Y.Nakazawa
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Series 巻: 320 ページ: 0120271-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/320/1/012027
  • 査読あり
• [学会発表] Thermodynamic Studies of k-(BEDT-TTF)4Hg2.89Br8 under Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakazawa
  • 学会等名: International Symposium on Materila Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
  • 発表場所: 宮崎市
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] Thermodynamics of Dimer-Mott Spin Liquids (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakazawa
  • 学会等名: Tokyo MDF Workshop 2012
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] HighPressureCalorimetry System Using Chip-Type Sensors (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Danda, Y. Muraoka, N. Tokoro, and Y. Nakazawa
  • 学会等名: The 15th International Congress on Thermal Analysis and Calorimetry (ICTAC15) the 48th Japanese Conference on Calorimetry and Thermal Analysis (JCCTA48)
  • 発表場所: 東大阪
  • 年月日: 2012-08-20
• [学会発表] Bi-layer 型 Ni(dmit)2 錯体の低温熱容量 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉元 諒，山下智史，中澤康浩，草本哲郎，加藤礼三
  • 学会等名: 第48回熱測定討論会
  • 発表場所: 東大阪
  • 年月日: 2012-08-20
• [学会発表] Development of Single Crystal Calorimetry at Low Temperatures and under Pressures (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakazawa
  • 学会等名: The 22 nd International Conference on Chemical Thermodynamics .
  • 発表場所: Brazil
  • 年月日: 2012-08-05
  • 招待講演
• [学会発表] 金属錯体,分子性超伝導体の圧力下熱容量測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村岡佑樹, Pierre Rabu, 山本貴, 中澤康浩
  • 学会等名: 新学術領域分子自由度研究会
  • 発表場所: 仙台市岩沼屋
  • 年月日: 2012-01-06
• [学会発表] Thermodynamic Properties of the Spin-Liquid State in Organic Charge Transfer Salts (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakazawa
  • 学会等名: Tamura Symposium
  • 発表場所: 大阪府立大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-04
• [学会発表] ダイマー型分子性Mott絶縁体の格子熱容量に関する系統的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下智史、中澤康浩、加藤礼三
  • 学会等名: 第47回熱測定討論会
  • 発表場所: 桐生文化会館(群馬)
  • 年月日: 2011-10-23
• [学会発表] 熱測定の重要性と有効性-電子物性研究を例として- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中澤康浩
  • 学会等名: 第47回熱測定討論会
  • 発表場所: 桐生文化会館(群馬)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] Heat Capacities of Molecular Conductors and Molecular Magnets (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakazawa
  • 学会等名: The 6^<th> International& 8^<th> Japan-China Joint Symposium on Calorimetry and Thermal Analysis
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2011-08-02
• [学会発表] Heat Capacity Measurements of Pressure-Induced Ferromagnet Cu_2(OH)_3(CH_3COO)H_2O (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Muraoka, M.Danda, T.Yamamoto, Y.Nakazawa, P.Rabu
  • 学会等名: 第66回カロリメトリーコンファレンス
  • 発表場所: ハワイTurtle Buy Resort(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-16
• [学会発表] 熱測定による分子自由度のエントロピー評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中澤康浩
  • 学会等名: 新学術領域分子自由度研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] Specific Heat of Spin Liquid State in Organic Triangular Salts (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakazawa
  • 学会等名: International Symposium of MEXT/CIFAR Program on Frustrated Magnetic and Other Systems
  • 発表場所: カナダ バンクーバ(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-28
• [図書] 大学院講義物理化学 （第２版）Ⅲ (2012)
  • 著者名/発表者名: 中澤康浩（幸田清一郎、小谷正博、染田清彦、阿波賀邦夫 編）共同執筆
  • 出版者: 東京化学同人
• [図書] 大学院講義物理化学(7.4節) (2012)
  • 著者名/発表者名: 中澤康浩(分担執筆)
  • 出版者: 東京化学同人
• [図書] 物理化学実験法第5版 (2011)
  • 著者名/発表者名: 千原秀昭、徂徠道夫、中澤康浩
  • 総ページ数: 374
  • 出版者: 東京化学同人
• [備考] 阪大化学熱学レポート
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/micro/report/index.html.ja