低次元分子性導体の電荷秩序と絶縁機構、光誘起非線型ダイナミクス

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640361
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 米満 賢治 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (60270823)
• 研究分担者: 岸根 順一郎 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (80290906)
• キーワード: 交互積層型電荷移動錯体 / ハロゲン架橋白金錯体 / 有機導体 / 中性イオン性相転移 / 光誘起相転移 / 電荷密度波電荷分極相転移 / 時間依存量子発展方程式 / 有限温度密度行列繰り込み群

研究概要

光誘起相転移を示す代表的な遍歴電子系として、交互積層型電荷移動錯体がある。近年、平衡熱力学的な相転移では現れない特徴として、光励起強度の閾値挙動や光励起後ある時間たってから変化がおきる孵化時間挙動などが注目を集めている。光誘起相転移におけるドミノ倒し効果など動力学的な研究はこれまで局在電子系に限られており、多電子系の協力効果が不明であった。一方、遍歴電子系におけるこれまでの光誘起相転移理論は断熱ポテンシャルに基づいており、近年明らかになった電荷格子複合ダイナミクスを記述することができなかった。そこで、伝導性や磁性など平衡状態の多電子系を記述するのと同じ遍歴電子モデルを使って、光励起直後のダイナミクスを断熱近似に頼らずに時間依存量子発展方程式を解いて調べた。光励起直後は準安定領域の複雑な競合が起きていて、閾値以下で安定相に戻ることや閾値以上で孵化時間に寄与することがわかり、単純なドミノ倒し描像とは違う結果が得られた。さらに中性イオン性相境界の巨視的かつ集団的な運動が再現された。
中性イオン性相転移は基本的にドナー準位とアクセプター準位の差と電子間斥力の競合により起こることが知られている。相境界近傍ではスピン揺らぎのためにイオン性相が安定化することや、スピンパイエルス不安定性のために格子が二量化することがわかっていた。多くの系では降温や加圧で準位差が実質的に小さくなりイオン性相が相対的に安定化する。これとは逆に中性相が安定化する可能性を調べた。降温や加圧ではドナーとアクセプターの軌道重なりが増え、電荷移動揺らぎが大きくなる。摂動論的に考えると中性相がより安定化する。そこで、量子臨界点近傍の1次元電子状態を正確に求められる、有限温度密度行列繰り込み群を準位交替拡張ハバードモデルに適用した。確かに軌道重なりの増大による電荷移動揺らぎが、中性相をより安定化することがわかった。

研究成果

• [文献書誌] J.Kishine, P.A.Lee, X.-G.Wen: "Staggered Local Density of States around the Vortex in Underdoped Cuprates"Physical Review Letters. 86. 5365-5368 (2001)
• [文献書誌] M.Kuwabara, K.Yonemitsu: "Ground State Phases and Optical Properties in Extended Peierls-Hubbard Models for Halogen-Bridged Binuclear Metal Complexes"Journal of Materials Chemistry. 11. 2163-2175 (2001)
• [文献書誌] X.Sun, R.L.Fu, K.Yonemitsu, K.Nasu: "Photoinduced Phenomenon in Polymers"Physical Review A. 64. 032504(7) (2001)
• [文献書誌] J.Kishine, N.Furukawa, K.Yonemitsu: "Two-Loop Renormalization of the Quasiparticle Weight in Two-Dimensional Electron Systems"15. 1381-1384 (2001)
• [文献書誌] K.Yonemitsu, J.Kishine: "Charge Gap and Dimensional Crossovers in Quasi-One-Dimensional Organic Conductors"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 62. 99-104 (2001)
• [文献書誌] J.Kishine: "One-Band and Two-Band Hubbard Model in d=1+ε Dimensions : Dimensionality Effects on the Charge Gap and Spin Gap Phases"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 62. 369-372 (2001)
• [文献書誌] M.Mori, K.Yonemitsu: "Anisotropic Collective Excitations around Various Charge Ordering States"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 62. 409-411 (2001)
• [文献書誌] M.Kuwabara, K.Yonemitsu: "Charge Ordering and Lattice Modulation in MMX Chains"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 62. 435-438 (2001)
• [文献書誌] K.Yonemitsu: "Intra-and Inter-Chain Dynamic Response Functions in Quasi-One-Dimensional Conductors"Synthetic Metals. 120. 845-846 (2001)
• [文献書誌] M.Mori, K.Yonemitsu: "Stability and Cation Dependence of Magnetic Orders in (Et_nMe_<4-n>Z)[Pd(dmit)_2]_2"Synthetic Metals. 120. 945-946 (2001)
• [文献書誌] M.Kuwabara, K.Yonemitsu: "Charge Excitations in an Alternate Charge Polarization Phase of a One-Dimensional Two-Band Extended Peierls-Hubbard Model for MMX Chains"Synthetic Metals. 120. 947-948 (2001)
• [文献書誌] M.Kuwabara, K.Yonemitsu: "Charge Ordering and Optical Conductivity of MMX Chains"Physics in Local Lattice Distortions (H. Oyanagi and A. Bianconi, Eds., American Institute of Physics, New York). 465-469 (2001)