| 研究課題/領域番号 |
15K13511
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
佐々木 孝彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20241565)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 分子性導体 / 強相関電子系 / ノイズ |
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| 研究実績の概要 |
平成２８年度は，本研究課題実施のために平成２７年度に構築したノイズ測定系の改良を行い，すでに導入していた低ノイズ電流アンプ（H27）に加えて，低ノイズ電圧プリアンプを導入し，電流検出による高抵抗から電圧検出による低抵抗までの幅広い電気抵抗範囲での抵抗ノイズ測定が可能となった．これにより，金属－絶縁体転移に伴う大きな電気抵抗変化に対してもほぼ連続的に広い温度範囲でのノイズ測定が可能となった．これらのノイズ測定系の構築と改良は，ドイツ・ゲーテ大学（フランクフルト）のイエンス・ミューラー教授との緊密な共同研究による成果である．
構築した抵抗ノイズ測定系を用いて，低温で電荷秩序絶縁体状態を示すθ-(BEDT-TTF)2TlZn(SCN)4の急冷下準安定状態として現れる電荷ガラス状態におけるノイズ測定を行った．その結果，電荷秩序転移よりも高温領域において1/fノイズに重畳したブロードバンドノイズが観測された．この重畳したブロードバンドノイズ成分は，電荷液体状態において，電荷間の相関を有した電荷ゆらぎによるものであり，その相関時間と不均一度は電荷秩序転移に向かって増大していく．この結果は，本電荷秩序系分子性導体における電荷自由度のスローイングダウンと動的不均一に特徴づけられる電子のガラス化ダイナミクスを観測したものと考えられる．このようなノイズ測定に加えて，電気抵抗の時間緩和現象，エックス線散漫散乱測定，比熱測定などを合わせて，本物質に現れる電荷ガラス状態が，強相関電子系における幾何学的電荷フラストレーションを内在する縮退状態が量子効果により融けた無数の準安定状態として現れていることを明らかにした．
このように，本研究課題において構築・改良したノイズ測定系が電荷ダイナミクスの詳細についての実験的に豊富で重要な情報を与えてくれることが明確になった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度に予定していたノイズ測定系の構築と改良および電荷秩序系分子性導体におけるノイズ測定による性能評価については，計画通りに順調に実施することができた．あわせて電荷秩序系での電荷ガラス状態におけるダイナミクス研究にノイズが有用であることが実証できた．また本課題で対象とするプロトン-電荷協奏系におけるプロトン搖動によるノイズ発生・検出に関連して，プロトンを含むエチレン基を有するBEDT-TTF分子の回転秩序化が電荷ダイナミクスと結合し抵抗ノイズとして観測可能であることがβ’-(BEDT-TTF)2IClでの測定で実証した．このことはプロトン搖動と電荷ダイナミクスの相関をノイズとして捉えることができることを示している．このような成果から本課題は順調に進捗していると判断できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本課題で対象とするプロトン-強相関パイ電子協奏系物質κ-H3(Cat-EDT-TTF)2は，低温で量子スピン液体状態が示唆されているが，プロトン搖動との関係は明らかでは無い．最近，研究代表者らによって，プロトンが局所構造的に量子トンネルすることによる量子常誘電性を見出している．この量子常誘電性は，電荷・スピンと結びついて非自明な量子スピン液体を実現している可能性がある．このような電荷-スピン-プロトントンネルを，特にプロトン搖動ダイナミクスに起因する電荷応答ノイズとして探索することが重要であり，H29年度にむけた研究方針である．このために計画通りにノイズ測定を本課題で遂行するとともに，誘電率，赤外分子分光などを試料提供者らと共同して実施していく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
物品費の一部に当初見積もり額よりも安価に購入できたもの，また学会参加が当初予定よりも1回分少なかったために少額の支出残額が発生した．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度の物品費，旅費に加算して，特に成果発表などに有効に使用する予定である．
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