放射光X線回折による分子軌道の電子密度分布の直接観測

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18310073
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 澤 博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (50215901)
• キーワード: 放射光X線 / 単結晶精密構造解析 / 電子密度解析 / 分子性導体 / 電荷秩序 / ウィグナー結晶 / 電荷密度波

研究概要

本課題研究では放射光X線回折を用いて、分子性伝導体における電子相関によって生じる電子の結晶化ともいえる現象を研究してきた。
一次元伝導体である分子性導体(DI-DCNQI)_2Agの低温相は、電子相関による電荷秩序状態であることが、理論、核磁気共鳴、ラマンスペクトルなどから予想されていた。一次元の伝導パス内での電荷秩序状態はほぼ確実であると考えられていた。我々は精密解析によって低温相の構造を明らかにすることにより、Wignerが1930年代に予言した希薄な電荷が体心正方格子を組んでいることを初めて明らかにした。この電荷秩序状態の解析には二つの大きな要素が関係している。ひとつは新しい幾何学的な関係にある螺旋フラストレーションであり、もう一つは一つの結晶構造内で電荷秩序一次元鎖と二量化一次元鎖が共存することである。両者ともまったく新しい概念である(Phys Rev.Lett.98(2007)066402/1-2)。
一方、バンド構造に特異な分散関係(ディラックーコーン型)を持つことによって物性が注目されている分子性導体α-(BEDT-TTF)2I3の低温構造では、やはり電子相関によって電荷秩序状態が予想されていた。我々の放射光による解析で,電荷秩序による電荷の不均一度は0.2電子程度であった。しかし、分子間の遷移積分のパターンによるとZigzag鎖内で2kFの電荷密度波が形成することによるバンドギャップの形成として物性が理解されることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Charge ordering in α-(BEDT-TTF)_2I_3 by synchrotron X-raydiffraction (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Kakiuchil, Y.Wakabayashi, H.Sawa, T.Takahashi, T.Nakamura
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 176(11) ページ: 113702/1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Domain formation in the structural phase transition of the organic superconductor κ_L-(DMEDO-TSeF)_2[Au(CN)_4](THF) (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Kawamoto, T.Mori, T.Kakiuchi, H.Sawa, T.Shirahata, M.Kibune, H.Yoshino, T.Imakubo
  • 雑誌名: Phys.Rev. B76 ページ: 134517/1-6
• [雑誌論文] Manganese(III,IV)and Manganese(I,II)Oxide Clusters Trapped by Copper(II)Complexes (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, T.Shiga, M.Kurashima, M.Nihei, H.Nojiri, H.Sawa, T.Kakiuchi, H.Oshio
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 46(10) ページ: 3810-3812
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation between superconductivity and superstructure in Ce_2RhIn_8 (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Koeda, T.Fujiwara, M.Hedo, Y.Uwatoko, H.Sagayama, Y.Wakabayashi, H.Sawa
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310(2) ページ: e31-e32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wigner Crystallization in(DI-DCNQI)_2Ag Detected by Synchrotron Radiation X-Ray Diffraction (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Kakiuchi, Y.Wakabayashi, H.Sawa, T.Itou, K.Kanoda
  • 雑誌名: Phys Rev.Lett. 98 ページ: 066402/1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity of doped Ar@C_<60> (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Yakigaya, A.Takeda, Y.Yokoyama, S.Ito, T.Miyazaki, T.Suetsuna, H.Shimotani, T.Kakiuchi, H.Sawa, H.Takagi, K.Kitaawa, N.Dragoe
  • 雑誌名: New Journal of Chemistry 31 ページ: 973-979
  • 査読あり