分子軌道設計による新規電子相の開拓

2012 年度 研究成果報告書

• 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: 20110003
• 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: 日本大学
• 研究代表者: 小林 昭子 日本大学, 文理学部, 教授 (50011705)
• 研究分担者: 加藤 礼三 独立行政法人理化学研究所, 加藤分子物性研究室, 主任研究員 (80169531) ; 堀内 佐智雄 独立行政法人産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, チーム長 (30371074) ; 石橋 章司 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 研究グループ長 (30356448) ; 西堀 英治 独立行政法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 連携センター長 (10293672) ; 澤 博 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50215901)
• 連携研究者: 寺倉 清之 北陸先端科学技術大学院大学, 特別招聘教授 (40028212) ; 熊井 玲児 独立行政法人産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, 主任研究員 (00356924) ; 周 彪 日本大学, 文理学部, 助教 (80434067) ; 吉見 一慶 東京大学, 大学院・理学系研究科, 特任研究員 (10586910)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 分子性固体 / 有機導体 / 誘電体物性 / 第一原理電子状態計算 / 粉末 X線回折 / 電子密度解析 / 分子性量子スピン液体 / 単一分子性伝導体

研究概要

本研究では、物質開拓、電子状態計算、電子密度解析の3つのグループが伝導性、磁性、誘電性にわたる広い領域に及ぶ分子軌道設計による新規電子相の開拓研究を推進してきた。分子性量子スピン液体、分子性Kondo 系、分子軌道と水素結合の自由度を利用した強誘電体の創製、単一分子性伝導体・有機強誘電体の電子状態の解明、構造未知物質の放射光粉末回折による構造決定、電子密度超精密解析等に顕著な成果がみられた。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Ionics in Supramolecular Assemblies with Channel Structures Containing Lithium Ions (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Moriya, H. Kitaguchi, E. Nishibori, H. Sawa, W. Sakamoto, T. Yogo
  • 雑誌名: Chemistry-a European Journal 巻: 18 ページ: 15305-15309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Structure of Cu(tmdt)_2 Studied with First-Principles Calculations (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ishibashi, K. Terakura
  • 雑誌名: Crystals 巻: 2 ページ: 1210-1221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Alloy with Diluted Magnetic Moments-Molecular Kondo System (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Idobata, B. Zhou, A. Kobayashi, H. Kobayashi
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 134 ページ: 871-874
  • 査読あり
• [雑誌論文] Above-room-temperature ferroelectricity and antiferroelectricity in benzimidazoles (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Horiuchi, F. Kagawa, K. Hatahara, K. Kobayashi, R. Kumai, Y. Murakami, Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 3 ページ: 1308
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel phosphor for glareless white light-emitting diodes (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Daicho, T. Iwasaki, K. Enomoto, Y. Sasaki, Y. Maeno, Y. Shinomiya, S. Aoyagi, E. Nishibori, M. Sakata, H. Sawa, S. Matsuishi, H. Hosono
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 3 ページ: 1132
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles calculations of spontaneous polarization for TTF-QBrCl_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ishibashi, S. Horiuchi, R. Kumai, K. Terakura
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B-Basic Solid State Physics 巻: 249 ページ: 1008-1011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Ferroelectricity in a Molecular Crystal with Large Polarization Directing Antiparallel to Ionic Displacement (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, S. Horiuchi, R. Kumai, F. Kagawa, Y. Murakami, Y. Tokura
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 108 ページ: 237601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Orbital Short-Range Order on a Honeycomb-Based Lattice (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Nakatsuji, K. Kuga, K. Kimura, R. Satake, N. Katayama, E. Nishibori, H. Sawa, R. Ishii, M. Hagiwara, F. Bridges, T. U. Ito, W. Higemoto, Y. Karaki, M. Halim, A. A. Nugroho, J. A. Rodriguez-Rivera, M. A. Green, C. Broholm
  • 雑誌名: Science 巻: 336 ページ: 559-563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant Dielectric Anomaly of a Metal-Organic Perovskite with Four-Membered Ring Ammonium Cations (2011)
  • 著者名/発表者名: B. Zhou, Y. Imai, A. Kobayashi, Z. M. Wang, H. Kobayashi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie-International Edition 巻: 50 ページ: 11441-11445
  • 査読あり
• [雑誌論文] Above-room-temperature ferroelectricity in a single-component molecular crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Horiuchi, Y. Tokunaga, G. Giovannetti, S. Picozzi, H. Itoh, R. Shimano, R. Kumai, Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature 巻: 463 ページ: 789-792
  • 査読あり
• [雑誌論文] A layered ionic crystal of polar Li@C_<60> superatoms (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Aoyagi, E. Nishibori, H. Sawa, K. Sugimoto, M. Takata, Y. Miyata, R. Kitaura, H. Shinohara, H. Okada, T. Sakai, Y. Ono, K. Kawachi, K. Yokoo, S. Ono, K. Omote, Y. Kasama, S. Ishikawa, T. Komuro, H. Tobita
  • 雑誌名: Nature Chemistry 巻: 2 ページ: 678-683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferroelectricity in a one-dimensional organic quantum magnet (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, S. Horiuchi, M. Tokunaga, J. Fujioka, Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 6 ページ: 169-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instability of a quantum spin liquid in an organic triangular-lattice antiferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Itou, A. Oyamada, S. Maegawa, R. Kato
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 6 ページ: 673-676
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Mobile Gapless Excitations in a Two-Dimensional Candidate Quantum Spin Liquid (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, N. Nakata, Y. Senshu, M. Nagata, H. M. Yamamoto, R. Kato, T. Shibauchi, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Science 巻: 328 ページ: 1246-1248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variety of valence bond states formed of frustrated spins on triangular lattices based on a two-level system Pd(dmit)_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tamura, R. Kato
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 10 ページ: 024304
  • 査読あり
• [学会発表] QMAS最局在 Wannier軌道関係を中心として (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋章司
  • 学会等名: 第一原理計算コード OpenMX, QMAS, TOMBOセミナー
  • 発表場所: 産業技術総合研究所関西センター、池田
  • 年月日: 20130300
• [学会発表] Fine Tuning of Band Parameters in Strongly Correlated Systems with Geometrical Frustration based on Dimer Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kato
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2012 (ICSM2012)
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 20120708-13
• [学会発表] Ferroelectricity in donor-acceptor molecular crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Horiuchi
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2012 (ICSM2012)
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 20120708-13
• [学会発表] Single-component Multifrontier π-d System, [Cu(dmdt)_2] with Twisted Molecular Structure and Magnetic Phase Transition around 100 K (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Kobayashi, Y. Idobata, B. Zhou, and H. Kobayashi
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets (ISCOM2011)
  • 発表場所: Pozna., Poland
  • 年月日: 20110925-30
• [学会発表] Direct observation of electronic state of (TMTSF)2PF6 using synchrotron radiation X-ray analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Sawa
  • 学会等名: International Research School And Workshop On Electronic Crystals ECRYS 2011
  • 発表場所: Corsica, France
  • 年月日: 20110815-17
• [学会発表] Ultra-high Resolution Charge Density Study from Powder Diffraction Data (2010)
  • 著者名/発表者名: E. Nishibori
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2010 on Electron Distributions and Chemical Bonding
  • 発表場所: Massachusetts, USA
  • 年月日: 20100711-16
• [図書] 大学院講義物理化学第 2版, ISBN 978-4-8079-0771-7 (2012)
  • 著者名/発表者名: 澤博
  • 総ページ数: 61-172
  • 出版者: 東京化学同人
• [図書] 物質科学の基礎, ISBN 978-4-320-03488-4 (2012)
  • 著者名/発表者名: 那須奎一郎、澤博、門野良典
  • 総ページ数: 175
  • 出版者: 共立出版
• [図書] Molecular Electronic and Related Materials-Control and Probe with Light 2010 (5. Study of the novel charge ordering state in molecular conductors using synchrotron radiation X-ray diffraction), ISBN 978-81-7895-460-8 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Sawa, T. Kakiuchi, Transworld Research Network
  • 総ページ数: 117-134
• [図書] Molecular Quasi-triangular Lattice Antiferromagnets. In Understanding Quantum Phase Transitions (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Kato and T. Itou,
  • 総ページ数: 419-443
  • 出版者: CRC Press
• [産業財産権] 有機強誘電体材料 (2010)
  • 発明者名: 堀内佐智雄、熊井玲児、十倉好紀
  • 権利者名: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特許、4482662号
  • 取得年月日: 2010-04-02