新しい電子機能を目指した分子間相互作用の制御

2013 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: 20110007
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 森 初果 東京大学, 物性研究所, 教授 (00334342)
• 研究分担者: 山田 順一 兵庫県立大学, 大学院物質理学研究科, 准教授 (90191311) ; 西川 浩之 茨城大学, 理学部化学コース, 教授 (40264585) ; 黒木 和彦 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (10242091) ; 高橋 一志 神戸大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60342953)
• 連携研究者: 上田 顕 東京大学, 物性研究所, 助教 (20589585) ; 磯野 貴之 東京大学, 物性研究所, 研究員 (70625631) ; 圷 広樹 兵庫県立大学, 大学院物質理学研究科, 助教 (80316033) ; 相澤 啓仁 神奈川大学, 工学部物理学教室, 特別助手 (90586231)
• 研究期間 (年度): 2008-11-13 – 2013-03-31
• キーワード: 分子性固体 / 機能性物質 / 分子間相互作用 / 外場応答 / 分子自由度 / 水素結合 / キラリティー / 強相関電子系

研究概要

新しい電子機能の出現を目指して分子間相互作用の制御した結果、(1) 分子の化学修飾で電子相関を制御し、電荷秩序と競合する新超伝導体を開発し、(2) その分子性超伝導体の有効模型の構築およびその解析により超伝導の対称性を提案した。また、(3) 機能性有機配位子と常磁性金属イオンを連結して新磁性伝導体、スピンクロスオーバー伝導体を開発し、(4)プロトンと電子が相関した新分子性機能物質として、純有機単ユニット伝導体および量子スピン液体となる分子性結晶の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen bond-promoted metallic state in a purely organic single-component conductor under pressure (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Isono, H.Kamo, A.Ueda, K.Takahashi, A.Nakao, R.Kumai, H.Nakao, K.Kobayashi, Y.Murakami, and H.Mori
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 4 ページ: 1344(1-6)
  • DOI: 10.1088/1742-6596/344/1/012026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Conductivity Measurement of a Dimer-Mott to Charge-Order Phase Transition in a Two-Dimensional Quarter-Filled Organic Salt Compound (2013)
  • 著者名/発表者名: R.Okazaki, Y.Ikemoto, T.Moriwaki, T.Shikama, K.Takahashi, H.Mori, H.Nakaya, T.Sasaki, Y.Yasui, and I.Terasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 4 ページ: 217801(1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.217801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Variations in β-(BDA-TTP)_2FeCl_4 at Low Temperature and under Pressure : Charge-Ordered State with a Two-Fold Crystal Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Sasamori, K.Takahashi, T.Kodama, W.Fujita, K.Kikuchi, and J.Yamada
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 054705-1-6
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.054705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model construction and superconductivity analysis of organic conductors" β-(BDA-TTP)_2MF_6 (M = P, As, Sb and Ta) based on first-principles band calculation (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Aizawa K.Kuroki, S.Yasuzuka, J.Yamada
  • 雑誌名: New J. Phys. 巻: 14 ページ: 113045-1-16
  • DOI: 10.1088/1367-2630/14/11/113045
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new ferrocene-containing charge-transfer salt, (TTF)_2[Fe(C_5H_4-CH(CH_3)NHCOCH_2SO_3)_2] (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Kanbayashi, H.Akutsu, J.Yamada, S.Nakatsuji, and S.S.Turner
  • 雑誌名: Inorg. Chem. Commun 巻: 21 ページ: 122-124
  • DOI: 10.1016/j.inoche.2012.04.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge-order driven proton arrangement in a hydrogen-bonded charge-transfer complex based on a pyridyl-substituted TTF derivative (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Lee, A.Ueda, H.Kamo, K.Takahashi, M.Uruichi, K.Yamamoto, K.Yakushi, A.Nakao, R.Kumai, K.Kobayashi, H.Nakao, Y.Murakami, and H.Mori
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 48 ページ: 8673-8675
  • DOI: 10.1039/c2cc34296k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Properties of Catechol-fused Tetrathiafulvalene Derivatives and their Hydrogen-bonded Conductive Charge-transfer Salts (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Kamo, A.Ueda, T.Isono, K.Takahashi, and H.Mori
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett 巻: 53 ページ: 4385-4388
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2012.06.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative spin transition and thermally quenched high-spin state in new polymorph of [Fe(qsal)_2]I_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, T.Sato, H.Mori, H.Tajima, Y.Einaga, and O.Sato
  • 雑誌名: Hyperfine Interact 巻: 206 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1007/s10751-011-0497-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-pot synthesis of Cu(II) complex with partially oxidized TTF moieties (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Nishikawa, R.Kitabatake, K.Mitsumoto, T.Shiga and H.Oshio
  • 雑誌名: Crystals 巻: 2 ページ: 935-945
  • DOI: 10.3390/cryst2030935
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ground State and Pressure-induced Superconductivity of Checkerboard-type Charge-ordered Molecular Conductor beta-(meso-DMBEDT-TTF)_2X (X = PF_6 and AsF_6) (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Shikama, T.Shimokawa, S.Lee, T.Isono, A.Ueda , K.Takahashi, A.Nakao , R.Kumai, H.Nakao, K.Kobayashi, Y.Murakami, M.Kimata, H.Tajima, K.Matsubayashi, Y.Uwatoko, Y.Nishio, K.Kajita, and H.Mori
  • 雑誌名: Crystals 巻: 2 ページ: 1502-1513
  • DOI: 10.3390/cryst2041502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Encapsulation controlled single molecular magnetism in tetrathiafulvalene-capped cyanide-brided cubes (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Mitsumoto, H.Nishikawa, G.N.Newton, and H.Oshio
  • 雑誌名: Dalton Trans 巻: 41 ページ: 13601-13608
  • DOI: 10.1039/C2DT90174A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uniaxial Strain Orientation Dependence of Superconducting Transition Temperature (T_c) and Critical Superconducting Pressure (P_c) in β-(BDA-TTP)_2I_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kikuchi, T.Isono, M.Kojima, H.Yoshimoto, T.Kodama, W.Fujita, K.Yokogawa, H.Yoshino, K.Murata, T.Kaihatsu, H.Akutsu, and J.Yamada
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 133 ページ: 19590-19593, 5281-5284
  • DOI: 10.1021/ja207353x.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anion polarity-induced dual oxidation states in a dual-layered purely organic paramagnetic charge-transfer salt, (TTF)_3(PO-CON(CH_3)C_2H_4SO_3)_2, where PO = 2,2,5,5-tetramethyl-3-pyrrolin-1-oxyl free radical (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Akutsu, A.Kawamura, J.Yamada, S.Nakatsuji, and S.S.Turner
  • 雑誌名: CrstEngComm 巻: 13 ページ: 5281-5284
  • DOI: 10.1039/C1CE05578J
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical aspects of charge correlations in θ-(BEDT-TTF)_2X (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kuroki
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mater 巻: 10 ページ: 024312-1-11
  • DOI: 10.1088/1468-6996/10/2/024312
  • 査読あり
• [学会発表] 分子間相互作用に着目した双安定物質の開発と物性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋一志
  • 学会等名: 九州大学先導物質化学研究所「先導研セミナー」
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2013-02-06
• [学会発表] Control of Superconducting Transition Temperature in the Pressure-Induced Organic Superconductor β-(BDA-TTP)_2I_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: J.Yamada
  • 学会等名: 17th Malaysian Chemical Congress
  • 発表場所: Kuala Lumpur (Malaysia)
  • 年月日: 20121015-17
• [学会発表] Electron-Proton Coupled Single-Component Organic Conductors (2012)
  • 著者名/発表者名: H.MORI
  • 学会等名: the International School and Symposium on Molecular Materials & Devices
  • 発表場所: Durham (UK)
  • 年月日: 20120924-28
• [学会発表] 分子の自由度を利用した機能性分子性物質の開拓 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森 初果
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] 外場応答型電荷秩序物質の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森 初果
  • 学会等名: 大阪大学、日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] Development of Functional Molecular Materials based on Molecular Degree of Freedom -Superconductivity, Nonlinear Conduction, and Magnetoresistance of CT Complexes, and Proton-electron Coupled Single-Component Molecular Conductors- (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Mori
  • 学会等名: Rennes Univ. seminar
  • 発表場所: Rennes (France)
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] The Functional Molecular Materials Responded by External Stimuli : Superconductivity, Giant nonlinear Conduction, and Large Magnetoresistance (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Mori
  • 学会等名: Moltech seminar
  • 発表場所: Anger (France)
  • 年月日: 2012-11-21
• [学会発表] 外場応答型分子性伝導体の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋一志
  • 学会等名: 熊本大学プロジェクトゼミナール
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Development of Multifunctional Molecular Solids Coupled to a Spin Crossover Conversion (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi
  • 学会等名: MDF International Workshop : Open-shell Organic Molecules-Synthesis and Electronic Structure Freedom-
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20111007-08
• [学会発表] Control of Electron Correlation by Difference of Stereochemistry in Donor Molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Yamada
  • 学会等名: 9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets
  • 発表場所: Gniezno (Poland)
  • 年月日: 20110925-30
• [学会発表] Construction of Strongly Correlated Organic Electron Systems : from Synthetic and Structural Viewpoints (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Yamada
  • 学会等名: 14th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Bangkok (Thailand)
  • 年月日: 20110905-08
• [学会発表] 外場応答する機能性有機結晶の開拓―-超伝導から歌う有機物質まで- (2011)
  • 著者名/発表者名: 森 初果
  • 学会等名: 日本化学会春季年会有機結晶部会
  • 発表場所: 神奈川大学
  • 年月日: 20110326-29
• [学会発表] Donor-acceptor systems based on TTF and C60 for photovoltaic materials (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nishikawa
  • 学会等名: Internationl Symposium on Advanced Soft Materials (ISASM 2010)
  • 発表場所: Kumamoto (Japan)
  • 年月日: 20101125-26
• [学会発表] 有機超伝導の理論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒木和彦
  • 学会等名: 日本物理学会シンポジウム
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 20100923-26
• [学会発表] Development of Bistable Molecular Materials Based on a Spin Crossover Phenomenon (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20100704-09
• [学会発表] Structural and Physical Properties of Molecular Conductors Derived from Stereoisomers of DMDH-TTP (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Yamada
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 20100704-09
• [学会発表] TTF を配位子に有する金属錯体の自制と伝導性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川浩之
  • 学会等名: 分子研研究会「分子集合系におけるポテンシャル空間の制御」
  • 発表場所: 分子科学研究所
  • 年月日: 20100219-20
• [学会発表] Responses by External Stimuli and their Structures for Charge-ordered Molecular Crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Mori
  • 学会等名: IMSS 2010 (Institute of Materials Science Symposium)
  • 発表場所: Tsukuba (Japan)
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] 圧力誘起分子性超伝導体の絶縁相に関する構造学的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川浩之
  • 学会等名: フロンティア応用原子科学研究センター第1回材料研究会
  • 発表場所: フロンティア応用原子科学研究センター
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] 分子性導体の光電変換デバイスへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川浩之
  • 学会等名: 茨城大学理学部連携シンポジウム
  • 発表場所: 茨城大学
  • 年月日: 2010-01-26
• [学会発表] スピンクロスオーバー現象による分子導体の外場制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋一志
  • 学会等名: 第34回化合物新磁性材料研究会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] ジヒドロTTF ジチオラート金属錯体の導電性と中心金属の電荷 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西川浩之
  • 学会等名: 愛媛大学COE 研究会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2009-02-14
• [学会発表] 有機単結晶の作製方法と電気伝導度計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋一志
  • 学会等名: 大阪大学有機エレクトロニクス研究会Winter School
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20081218-20
• [図書] 超伝導ハンドブック, 2.1.3 分子性結晶ー電荷秩序系 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森 初果
  • 総ページ数: 39-44
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] Introduction to Organic Electronic and Optoelectronic Materials and Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Mori
  • 総ページ数: 263-287
  • 出版者: CRC Press, Taylor and Francis Group
• [備考]
  • URL: http://hmori.issp.u-tokyo.ac.jp/