研究課題
・二次元三角格子を有する量子スピン液体候補物質β'-EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2と磁気相図上で隣接する反強磁性状態の13C-NMRを測定し、2 倍にもおよぶ大きさの違いを有する二種類の磁気秩序モーメントを観測した。これは、S = 1/2 スピンの秩序モーメントが分子内で分裂することを示しており、この系の電子相関の議論において多軌道性が重要であることを示す。・高圧下で質量ゼロのディラック電子系となるα-(BEDT-TTF)2I3系において、電子相関効果による分数量子ホール効果の実現に向けて誘電率を実験的に決定し、ディラック点近傍で誘電率が減少することを明らかにした。これは、ディラック点近傍で電子相関効果が強いことを示唆する結果である。さらに、電子相関効果を圧力で制御することにより、質量ゼロのディラック電子系から電荷秩序相への量子相転移現象を見出した。・単一成分分子性ディラック電子系[Pd(dddt)2]について、DACと放射光を用いてディラック点が出現する圧力下でのX線単結晶構造解析に成功し、得られた構造データを用いてディラック点の生成メカニズムを検証した。・歪み調整機構を有するフレキシブル基板を用いて電気二重層トランジスタを作製し、ゲート電圧と基板曲げ量を制御することによってモット絶縁体のバンドフィリングとバンド幅、および温度を3次元的にスキャンした相図を作成した。とりわけキャリアドーピングによる超伝導が消失する強相関領域において輸送測定を行った結果、高温ではいわゆる非フェルミ液体挙動が普遍的に見られたが、低温部では電子ドープ側とホールドープ側で電子状態が非対称になっており、電子ドープ側はフェルミ液体が、ホールドープ側は擬ギャップが出現することが明らかとなった。
2: おおむね順調に進展している
主要3テーマである量子スピン液体、多層ディラック電子系、電場誘起モット転移系の各々について、前年度得られた結果を論文発表すると共に、当初予定していた実験を行い、おおむね順調にデータを得た。これらは現在、論文にまとめている。
・量子スピン液体の低温電子状態に冷却速度依存性があることが、熱伝導率の測定から示唆されており、これを電気抵抗、結晶構造、NMR、振動スペクトル等の測定によって検証する。・α-(BEDT-TTF)2I3の高圧下で実現したディラック電子系における分数量子ホール効果実現に向けて、引続き、量子ホール状態における層間相互作用効果を調べる。さらに、電子相関効果を制御して、ディラック電子系から電荷秩序絶縁相への量子相転移に伴うカイラル量子異常(電磁応答)現象を調べる。・本研究の波及効果として、常圧でディラック電子系を形成する単一成分分子性結晶が発見された。これは、我々が提案した、単一成分分子性ディラック電子系の物質設計の正しさを示すものであり、今後引き続き、既存の物質も含めて、金属ジチオレン錯体を中心に、新たな分子性多層ディラック電子系を探索する。・量子スピン液体と、電場誘起モット転移近傍の非フェルミ液体との関係性を調べるために、母物質となる有機モット絶縁体がスピン液体状態であった場合のフィリング制御相転移について伝導挙動を計測し、これまでに得られている通常のモット転移における結果と比較する。
すべて 2020 2019 その他
すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (50件) (うち国際学会 18件、 招待講演 2件) 備考 (1件)
Journal of the Physical Society of Japan
巻: 89 ページ: 044713/1-5
https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.044713
巻: 89 ページ: 034701/1-5
https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.034701
Physical Review X
巻: 9 ページ: 041051/1-8
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.041051
Physical Review Letters
巻: 123 ページ: 247204/1-6
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.247204
Inorganic Chemistry
巻: 58 ページ: 15359-15370
10.1021/acs.inorgchem.9b02404
Science Advances
巻: 5 ページ: eaax8720/1-7
10.1126/sciadv.aax8720
巻: 88 ページ: 124704/1-8
https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.124704
Physical Review B
巻: 100 ページ: 115141/1-7
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.115141
巻: 5 ページ: eaav7282/1-9
10.1126/sciadv.aav7282
Molecules
巻: 24 ページ: 1843/1-12
https://doi.org/10.3390/molecules24101843
Crystals
巻: 9 ページ: 212/1-11
https://doi.org/10.3390/cryst9040212
physica status solidi (RRL) Rapid Research Letters
巻: 13 ページ: 1900162
https://doi.org/10.1002/pssr.201900162
巻: 9 ページ: 605/1-3
https://doi.org/10.3390/cryst9110605
http://www2.riken.jp/lab-www/molecule/index.html