有機低次元導体における遷移金属d電子の役割

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452035
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鹿児島 誠一 東京大学, 教養学部, 教授 (30114432)
• 研究分担者: 小林 速男 東邦大学, 理学部, 教授 (60057635) ; 長田 俊人 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (00192526)
• キーワード: 有機導体 / 低次元導体 / 遷移金属元素 / 金属-絶縁体転移 / リエントランス / 磁気抵抗

研究概要

本研究の目的は、有機低次元導体の電気伝導と磁性に果たす、遷移金属d電子の役割を実験的に解明することである。本年度は(DMeDCNQI)2Cuに的を絞って、金属相と絶縁体相の境界のいわゆりリエントランス領域での電気的、熱的、構造的性質を調べ、銅原子のd電子の役割を考察した。DMeDCNQI分子の水素原子を重水素原子で置換したものの単結晶が得られ、これは常圧で金属-絶縁体転移とリエントランス転移をすることがわかった。これは本質的には、もとのDMeDCNQI分子の物質に実効的に圧力が加わったものと同等と考えられるので、特に磁気抵抗については加圧をすることなく常圧で詳細な実験をおこなうことができた。
50%の重水素置換をした物質は、常圧のもとで降温時には約50Kと約20Kの間で、昇温時には約35Kと約65Kの間で絶縁相に入ることがわかった。12Tまでの磁場のもとで電気抵抗を測定したことろ、この絶縁領域の境界付近の温度、たとえば降温時の47K、昇温時の33Kでは、8〜10Tの磁場で抵抗が急増し、磁場のないときの抵抗の2倍程度に達することがわかった。これは、磁場によって絶縁相を誘起したものであり、その原動力となるものはこの温度の絶縁相では常磁性状態にあるはずの2価の銅イオンのスピンと磁場とのゼーマン相互作用エネルギーであると考えられる。
X線回折によって、上記の絶縁相での格子定数を測定したところ、われわれのモデルから予測されるとおり、絶縁状態では銅イオンの結合ボンドの角度が増大していることがほぼ確実である。現在詳細な実験データを集積し、論文にまとめる準備をおこなっている。

研究成果

• [文献書誌] S.Kagoshima,et at: "Magnetotransport Studies of the Toplogy of Fermi Surface of the Quasi Two-Dimensional Organic Superconductor (BEDT-TTF)_2(NH_4)Hg-(SCN)_4,the Isostructural Metal (BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4,and the Quasi One-Dimensional Superconductor (TMTSF)_2CIO_4" JJAP Series 7,Mechanisms of Superconductivity. 381-389 (1992)
• [文献書誌] T.Nakamura,et al: "FERMI SURFACE TOPOLOGY AND ELECTRONIC STRUCTURES OF TWO-DIMENSIONAL ORGANIC CONDUCTORS BASED ON BEDT-TTF AND MDT-TTF" Phosphorus,Sulfur,and Silicon. 67. 377-382 (1992)
• [文献書誌] T.Osada,S.Kagoshima,and N.Miura: "Resonance effect in magnetotransport anisotropy of quasi--one-dimensional conductors" Physical Review B. 46. 1812-1815 (1992)
• [文献書誌] T.Osada,S.Kagoshima,and N.Miura: "FIELD-INDUCED SPIN-DENSITY-WAVE INSTABILITY OF THE ANISOTROPIC TWO-DIMENSIONAL ELECTRON SYSTEM UNDER LATERAL SUPERLATTICE POTENTIAL" Physical Review Letters. 69. 1117-1120 (1992)
• [文献書誌] T.Kouno,T.Osada,M.Hasumi,and S.Kagoshima: "A NOVEL ELECTRONIC STATE IN (BEDT-TTF)_2Hg(SCN)_4;X=K,NH_4" Synthetic Metals,to be published.
• [文献書誌] A.Miyamoto,et al.: "Metal-Instability of (DMeDCNQI)_2Cu Induced by Uniaxial Stress and Enhancement of Electron Mass" Chem.Lett. 1992. 115-118 (1992)
• [文献書誌] H.Kobayashi, et al.: "New Molecular Superconductor,[Me_2Et_2N][Pd(dmit)_2]_2" Chem.Lett.1992. 1909-1912 (1992)