磁気共鳴による高圧力下分子性物質新機能の探索

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15073204
• 研究種目: 特定領域研究
• 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: 鹿野田 一司 東京大学, 大学院・工学研究系, 教授 (20194946)
• 研究分担者: 宮川 和也 東京大学, 大学院・工学研究系, 助教 (90302760) ; 藤山 茂樹 東京大学, 大学院・工学研究系, 研究拠点形成特任教員 (00342634)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2007
• キーワード: 強相関電子系 / 核磁気共鳴 / 高圧 / モット絶縁体 / スピン液体 / ゼロギャップ伝導体 / 中性-イオン性転移

研究概要

本課題では高圧下での分子性物質の機能性を磁気共鳴法によって探索することを目的とした。
課題遂行のため圧力の増減を任意の温度で加減できるガス圧力方式に加え、A01班の村田グループと共同研究を行い圧力媒体にダフニー7474オイルを使用し4Gpaまでの高圧、それ以上はダイヤモンドアンビル方式による圧力発生方式を導入し核磁気共鳴実験を行った。
この結果以下のことを見出した。
モット絶縁体κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3において三角格子に起因するフラストレーションによってスピン液体状態が実現していること、加えて加圧下NMR測定からスピン液体相に超伝導相が隣接していることを見出した。
擬二次元モット絶縁体κ-(BEDTT-TTF)2Cu[N(CN)2]C1において圧力をパラメータとしたモット転移近傍の相図を完成させ、特異な臨界指数をもつことを見出した。
有機伝導体θ-(BEDT-TTF)2I3は高圧下でゼロギャップ伝導体の可能性が指摘されているが、高圧下で13C NMR測定を行いスピン-格子緩和率、スピンシフトの振る舞いがゼロギャップ状態と矛盾しない結果を得た。
中性-イオン性(N-I)転移を示すDMTTF-CAのNQR測定を行い、この物質のN-I転移が量子臨界性をもつ可能性について探索した。加えて同じくN-I転移を示すTTF-CAに関してNQR測定を高圧領域まで行うことにより、従来、見つかっていないイオン性常誘電相の存在の可能性を指摘した。

研究成果

• [雑誌論文] Neutral-ionic phase transition in DMTTF-QCl_4 investigated by ^<35>Cl NQR (2007)
  • 著者名/発表者名: F. Iwase, K. Miyagawa, s. Fujiyama, K. Kanoda, S. Horiuchi, Y. Tokura
  • 雑誌名: Journal Physical Society of Japan 76 ページ: 073701-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergence of inhomogeneous moments from spin liquid in the triangular-lattice Mott insulator κ-(ET)_2Cu_2(CN)_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, K. Miyagawa, K. Kanoda, M. Maesato, G. Saito
  • 雑誌名: Physical Review B 73 ページ: 140407-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mott-Insulator Transition in k-(ET)2X and DCNQI)2X : Two Contrasting Manifestation of Electron Correlation (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 雑誌名: Journal Physical Society of Japan 75 ページ: 051007-1-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mott transition from a spin liquid to a fermi liquid in the spin-frustrated organic conductor κ-(ET)_2Cu_2(CN)_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: Y. Kurosaki, Y. Shimizu, K. Miyagawa, K. Kanoda, G. Saito
  • 雑誌名: Physical Review Letters 95 ページ: 177001-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional critical behavior in a quasi-two-dimensional organic conductor (2005)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, K. Miyagawa, K. Kanoda
  • 雑誌名: Nature 436 ページ: 534-537
  • 査読あり
• [雑誌論文] The origin of the phase separation in partially deuterated κ-(ET)_2Cu[N(CN)_2]Br studied by infrared magneto-optical imaging spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Nishi, S. Kimura, T. Takahashi, T. Ito, HJ. Im, YS. Kwon, K. Miyagawa, H. Taniguchi, A. Kawamoto, K. Kanoda
  • 雑誌名: Solid State Communication 134 ページ: 189-193
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR studies on two-dimensional molecular conductors and superconductors: Mott transition in κ-(BEDT-TTF)_2X (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Miyagawa, A. Kawamoto, K. Kanoda
  • 雑誌名: Chemical Review 104 ページ: 5635-5653
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic-field-induced Mott transition in a quasi-two-dimensional organic conductor (2004)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, T. Itou, K. Miyagawa, K. Kanoda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 93 ページ: 127001-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport criticality of the first-order Mott transition in the quasi-two-dimensional organic conductor K-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)2]Cl (2004)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, T. Itou, K. Miyagawa, K. Kanoda
  • 雑誌名: Physical Review B 69 ページ: 064511-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin liquid state in an organic Mott insulator with a triangular lattice (2003)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, K. Miyagawa, K. Kanoda, M. Maesato, G. Saito
  • 雑誌名: Physical Eeview Letters 91 ページ: 107001-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] ^<13>C NMR studies on the organic zero-gap system, θ-(BEDT-TTF)2 I 3 under pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Miyagawa, M. Hirayama, M. Tamura, K. Kanoda
  • 学会等名: 2008 APS March Meeting
  • 発表場所: ニューオリンズ(アメリカ)
  • 年月日: 2008-03-11
• [学会発表] θ-(BEDT-TTF)_2I_3の高圧力下NMR: ゼロギャップ状態の可能性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮川 和也
  • 学会等名: 「ゼロギャップ 電気伝導体」 研究会
  • 発表場所: 東邦大学(千葉県)
  • 年月日: 2007-07-30
• [学会発表] Mott Physics on Triangular Lattice (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM2006, Kyoto)
  • 発表場所: 京都(日本)
  • 年月日: 2006-08-24
• [学会発表] ET compounds ; playground of spin and charge with frustration (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 学会等名: The International Conference on Science andTechnology of SyntheticMetals (ICSM2006)
  • 発表場所: ダブリン(アメリカ)
  • 年月日: 2006-07-06
• [学会発表] Mott criticality, spin liquid and superconductivity (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda, Y. Shimizu, F. Kagawa, Y. Kurosaki, H. Kasahara, K. Miyagawa, M. Maesato, G. Saito
  • 学会等名: The 24th International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: オーランド(アメリカ)
  • 年月日: 2005-08-13