スピン自由度を利用した電子相制御

2012 年度 実績報告書

• 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: 20110004
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 宇治 進也 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (80344430)
• 研究分担者: 大島 勇吾 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (10375107) ; 小形 正男 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60185501) ; 妹尾 仁嗣 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (30415054)
• 研究期間 (年度): 2008-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 有機伝導体 / 磁性 / 伝導 / スピン

研究実績の概要

２次元有機導体λ-(BETS)2FeCl4の基底状態を磁気輸送測定より明らかにした。この系のπ電子はスピン偏極しており、Feスピンの段階的な反強磁性秩序化によりπ電子が散乱されて絶縁化していく事が判明した。また、π電子がスピン偏極している証拠となるスピン輸送現象の観測に成功した。
また、この系において、面内磁場で誘起される超伝導状態での詳細な磁気トルクと磁気抵抗測定結果から、この超伝導状態において、超伝導秩序パラメーターが実空間で振動するＦＦＬＯ状態が実現していることを明確にした。
鉄-フタロシアニン系導体についてπｄ相互作用の有効模型を導出し、数値くりこみ群により研究し、πｄ相互作用が反強磁性的である場合のみ帯磁率の温度依存性を説明できることを示した。
また、ディラック電子系であるα-(ET)系に格子欠陥が入った場合について調べ、Aサイトに欠陥が存在するときに局在状態がゼロエネルギーに現れ、スピン帯磁率に特徴的な振る舞いが現れることがわかった。
Pd(dmit)2系電荷移動錯体のスピン間相互作用の評価とスピン電荷状態の理論解析を行った。第一原理計算によるバンド構造を元に分子間および分子ダイマー間の有効遷移積分を系統的に導くことができた。

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] Orbital Effect on FFLO Phase and Energy Dissipation due to Vortex Dynamics in Magnetic-Field-Induced Superconductor l-(BETS)2FeCl4 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Uji, K. Kodama, K.Sugii, T. Terashima, T. Yamaguchi, N. Kurita, S. Tsuchiya, M. Kimata, T. Konoike, A. Kobayashi, B. Zhou, H. Kobayashi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 034715-1-8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.034715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermi Surface of the Dual-Layered Organic Superconductor ka-(BEDT-TTF)2Ag(CF3)4(TCE) with Acentric Charge-Ordered Layers (2013)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Kawamoto, Takehiko Mori, Taichi Terashima, Shinya Uji, John A. Schlueter
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 024704-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.024704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bilayer Mott System with Cation…Anion Supramolecular Interactions Based on a Nickel Dithiolene Anion Radical: Coexistence of Ferro- and Antiferromagnetic Anion Layers and Large Negative Magnetoresistance (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kusamoto, H. M. Yamamoto, N. Tajima, Y. Oshima, S. Yamashita, R. Kato
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 4759-4761
  • DOI: 10.1021/ic400285a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Studies on Phase Transitions in Quasi-One-Dimensional Molecular Conductors (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideo Yoshioka , Yuichi Otsuka, Hitoshi Seo
  • 雑誌名: Crystals 巻: 82 ページ: 996-1016
  • DOI: 10.3390/cryst2030996
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic States of Single-Component Molecular Conductors [M(tmdt)2] (2013)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Seo, Shoji Ishibashi, Yuichi Otsuka, Hidetoshi Fukuyama, Kiyoyuki Terakura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 054711-1-11
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.054711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Breakdown of the Field-Induced Superconductivity by Dynamical Spin Reversal (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Oshima, H. Nojiri, S. Uji, J. S. Brooks, T. Tokumoto, H.-B. Cui, R. Kato, A. Kobayashi, and H. Kobayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 024525-1-7
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.86.024525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic torque studies on FFLO phase in magnetic-field-induced organic superconductor l-(BETS)2FeCl4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Uji, K. Kodama, K. Sugii, T. Terashima, Y. Takahide, N. Kurita, S. Tsuchiya, M. Kimata, A. Kobayashi, B. Zhou, H. Kobayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 174530-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.174530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge Transport in Charge-Ordered States of Two-Dimensional Organic Conductors, a-(BEDT-TTF)2I3 and a‘-(BEDT-TTF)2IBr2 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kodama, M. Kimata, Y. Takahide, N. Kurita, A. Harada, H. Satsukawa, T. Terashima, S. Uji, K. Yamamoto, K. Yakushi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: 044703-1-7
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.044703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluctuating superconductivity in the strongly correlated two-dimensional organic superconductor k-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2 in an in-plane magnetic field (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Tsuchiya, J. Yamada, S. Tanda, K. Ichimura, T. Terashima, N. Kurita, K. Kodama, S. Uji
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 220506(R)-1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.220506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interlayer Charge Disproportionation in the Layered Organic Superconductor κH-(DMEDO-TSeF)2[Au(CN)4](THF) with Polar Dielectric Insulating Layers (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kawamoto, T. Mori, D. Graf, J. S. Brooks, Y. Takahide, S. Uji, T. Shirahata, T. Imakubo
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 ページ: 147005-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.147005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Pauli-paramagnetic quantum phase in a Mott insulator (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Watanabe, M. Yamashita, S. Tonegawa, Y. Oshima, H.M. Yamamoto, R. Kato, I. Sheikin, K. Behnia, T. Terashima, S. Uji, T. Shibauchi, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 3 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms2082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bilayer Mott System Based on Ni(dmit)2 (dmit = 1,3-dithiole-2-thione-4,5-dithiolate) Anion Radicals: Two Isostructural Salts Exhibit Contrasting Magnetic Behavior (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kusamoto, H. M. Yamamoto, N. Tajima, Y. Oshima, S. Yamashita, R. Kato
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 51 ページ: 11645-11654
  • DOI: 10.1021/ic301552z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antiferromagnetic Exchange Interaction between Electrons on Degenerate LUMOs in Benzene Dianion (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Matsuura, K. Miyake, and H. Fukuyama
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: 095001-1-2
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.095001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of Mechanism of p-d interaction in Iron-Phthalocyanine (2012)
  • 著者名/発表者名: . Matsuura, M. Ogata, K. Miyake, H. Fukuyama
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: 104705-1-8
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.104705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cation Dependence of the Electronic States in Molecular Triangular Lattice System β'-X[Pd(dmit)2]2: A First-principles Study (2012)
  • 著者名/発表者名: Takao Tsumuraya, Hitoshi Seo, Masahisa Tsuchiizu, Reizo Kato, Tsuyoshi Miyazaki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 033709-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.033709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite temperature neutral-ionic transition and lattice dimerization in charge-transfer complexes: QMC study (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Otsuka, Hitoshi Seo, Kazuyoshi Yoshimic,Takeo Kato
  • 雑誌名: Physica B 巻: 407 ページ: 1793-1795
  • DOI: 10.1016/j.physb.2012.01.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin frustration, charge ordering, and enhanced antiferromagnetism in (TMTTF)2SbF6 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Yoshimi, Hitoshi, Shoji Ishibashi, Stuart E. Brown
  • 雑誌名: Physica B 巻: 407 ページ: Physica B
  • DOI: 10.1016/j.physb.2012.01.029
  • 査読あり
• [学会発表] λ-(BETS)2FexGa1-xCl4における非局所抵抗測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大島勇吾、山下智史、野尻浩之、崔亨波、加藤礼三、小林昭子、小林速
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス（広島県）
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] デラック電子系α-(BEDT-TTF)2I3における欠陥誘起ゼロエネルギー局在状態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金尾太郎、松浦弘泰、小形正男
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス（広島県）
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] 強相関系物質のモデル化と相転移 (2013)
  • 著者名/発表者名: 妹尾仁嗣
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス（広島県）
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] Effective model and spin/charge ordering in molecular conductors X[Pd(dmit)2]2 (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Seo
  • 学会等名: Annual APS March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore USA
  • 年月日: 2013-03-18 – 2013-03-22
• [学会発表] 鉄ーフタロシアニン化合物での新奇のp-d相互作用の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小形正男、松浦弘泰
  • 学会等名: 分子自由度が拓く新物質科学、第7回領域会議
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2013-03-01 – 2013-03-03
• [学会発表] Recent Topics on π-d and Dual- π Molecular Conductors (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Oshima
  • 学会等名: International Workshop on Development of Functionalized Molecule-based Magnetic Materials
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所（宮城県）
  • 年月日: 2013-02-18 – 2013-02-21
  • 招待講演
• [学会発表] ディラック電子系α-(BEDT-TTF)2I3における欠陥誘起ゼロエネルギー局在状態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金尾太郎、松浦弘泰、小形正男
  • 学会等名: 元素戦略プロジェクト 合同研究会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所 （千葉県）
  • 年月日: 2013-01-10 – 2013-01-11
• [学会発表] α-(BEDT-TTF)2I3に対する不純物効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金尾太郎、松浦弘泰、小形正男
  • 学会等名: 基盤研究A 「固体中のディラック電子」第二回ディラック電子研究会
  • 発表場所: 下呂（岐阜県）
  • 年月日: 2012-12-19 – 2012-12-20
• [学会発表] Defect-Induced Zero-Energy Localized State inα-(BEDT-TTF)2I3 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kanao, H. Matsuura, M. Ogata
  • 学会等名: GCOE International Symposium on Physical Sciences Frontier
  • 発表場所: 東京大学 (東京）
  • 年月日: 2012-12-08 – 2012-12-09
• [学会発表] Spin-Driven Insulating Mechanism in λ-(BETS)2FeCl4 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Oshima, S. Yamashita, H.-B. Cui, R. Kato, A. Kobayashi, H. Kobayashi
  • 学会等名: International Symposium on Material Science Opened by Molecular Degree of Freedom
  • 発表場所: 宮崎国際会議場 宮崎シーガイア（宮崎県）
  • 年月日: 2012-12-01 – 2012-12-04
• [学会発表] Defect-Induced Zero-Energy Localized State in α-(BEDT-TTF)2I3 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kanao, H. Matsuura, M. Ogata
  • 学会等名: International Symposium on Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
  • 発表場所: 宮崎国際会議場 宮崎シーガイア（宮崎県）
  • 年月日: 2012-12-01 – 2012-12-04
• [学会発表] 鉄ーフタロシアニン化合物における磁化率の温度依存性の理論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松浦弘泰、小形正男
  • 学会等名: 第6回物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2012-11-27 – 2012-11-28
• [学会発表] α-(BEDT-TTF)2I3における欠陥誘起ゼロエネルギー局在状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金尾太郎、松浦弘泰、小形正男
  • 学会等名: 第6回物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2012-11-27 – 2012-11-28
• [学会発表] 強磁場を用いた分子性物質の研究 分子性導体・単層カーボンナノチューブへの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大島勇吾
  • 学会等名: 東北大学金属材料研究所強磁場超伝導材料研究センター研究会
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所（宮城県)
  • 年月日: 2012-11-26 – 2012-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] π-d系分子性導体λ-(BETS)2FeCl4における非局所抵抗測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大島勇吾、山下智史、野尻浩之、崔亨波、加藤礼三、小林昭子、小林速男
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] TPP[FePc(CN)2]2のCN基における超微細構造定数の理論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松浦弘泰、小形正男
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] スピン液体の理 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小形正男
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] (Cation)[Pd(dmit)2]2 のフラグメント模型と電荷・スピン状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 妹尾仁嗣
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] FFLO phase in magnetic-field-induced superconductivity of l-(BETS)2FeCl4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Uji
  • 学会等名: The 10th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2012-07-29 – 2012-08-03
  • 招待講演
• [学会発表] Destruction of the Field-Induced Superconductivity by Electron Spin Resonance (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Oshima, H. Nojiri, S.Uji, J. S. Brooks, T. Tokumoto, H.-B. Cui, R. Kato, A. Kobayashi, H. Kobayashi
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Electron Spin Science
  • 発表場所: ホテル松島大観荘（宮城県）
  • 年月日: 2012-07-23 – 2012-07-25
• [学会発表] Interplay between electronic ferroelectricy and magnetism in molecular TMTTF salts (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Seo
  • 学会等名: 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-08 – 2012-07-13
• [学会発表] Possibility of BKT Transition in Charge Ordered State of a-(BEDT-TTF)2I3 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Uji
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2012
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2012-07-08 – 2012-07-13
  • 招待講演