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2020 年度 実施状況報告書

強相関電子ガラスにおけるナノクラスター電子状態の実空間観察

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0375
研究機関東京大学

研究代表者

橋本 顕一郎  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00634982)

研究期間 (年度) 2019 – 2021
キーワード電荷ガラス / 幾何学的フラストレーション / 有機導体
研究実績の概要

近年、物性物理学の分野において、有機固体結晶中の伝導電子が、強い電子相関と幾何学的フラストレーション効果により、ランダムな電荷分布・電荷配置のまま凍結した電荷ガラス状態が見出され、大きな注目を集めている。電荷ガラス状態では、巨大非線形伝導や負性抵抗領域における自発的電流振動現象などが観測されており、X線構造解析から示唆されるナノクラスター電子構造との関連性が議論されている。しかし、ナノメートルサイズの電荷クラスターを実空間で直接観察した例はない。そこで本研究では、電荷ガラス物質における「非自明な巨大非線形・非平衡応答」と「実空間でのナノクラスター電子構造」の関係を明らかにすることを目的として、国際共同研究のもと、走査型近接場光顕微鏡および走査型局所誘電ノイズ測定を行い、電荷ガラス状態における電子構造のナノスケール実空間観察から、強相関電子系における電子相関を起源とした本質的不均一構造がもたらす非自明かつ巨大な非線形・非平衡現象の物理的起源を解明することを目指している。
当該年度は、フランクフルト大学とドレスデン工科大学に滞在し、それぞれノイズ分光測定および走査型近接場光顕微鏡測定を行う予定であったが、コロナ禍のため、滞在を中止した。代替策として、オンラインを有効活用し、フランクフルト大学のグループと密接に連携を取ることで、三角格子のフラストレーションの強さが異なる一連の電荷ガラス物質のノイズ測定を行った。その結果、この系の電荷ガラスが構造ガラスと密接な関係を示唆する結果を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

当該年度は、電荷ガラス状態における電子構造のナノスケール実空間観察を行う予定であったが、実験を行うなことが出来なかったため、やや遅れていると判断した。

今後の研究の推進方策

今後は、ドレスデン工科大学に短期滞在し、電荷ガラス物質θ-(BEDT-TTF)2MZn(SCN)4 (M = Rb, Cs)の単結晶薄膜に対して、電圧印加を印加した状態で、査型近接場光顕微鏡(SNOM)測定を行う。そのうえで、電子状態の実空間マッピングを行い、電圧印加によりどのように電荷ガラス状態におけるナノスケールヘテロ構造が融解し、巨大なスイッチング現象が生じるのかを明らかにする。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Strongly correlated superconductivity in a copper-based metal-organic framework with a perfect kagome lattice2021

    • 著者名/発表者名
      Takenaka T.、Ishihara K.、Roppongi M.、Miao Y.、Mizukami Y.、Makita T.、Tsurumi J.、Watanabe S.、Takeya J.、Yamashita M.、Torizuka K.、Uwatoko Y.、Sasaki T.、Huang X.、Xu W.、Zhu D.、Su N.、Cheng J.-G.、Shibauchi T.、Hashimoto K.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: eabf3996

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf3996

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-pressure phase diagrams of FeSe1?xTex: correlation between suppressed nematicity and enhanced superconductivity2021

    • 著者名/発表者名
      Mukasa K.、Matsuura K.、Qiu M.、Saito M.、Sugimura Y.、Ishida K.、Otani M.、Onishi Y.、Mizukami Y.、Hashimoto K.、Gouchi J.、Kumai R.、Uwatoko Y.、Shibauchi T.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 381

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20621-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Exotic physical properties emerging from geometrically frustrated pi electrons: From quantum liquids to superconductivity2021

    • 著者名/発表者名
      Kenichiro Hashimoto
    • 学会等名
      International Symposium on Molecular Science Cosponsored by Japan Society for Molecular
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 固体中の電子のガラス化と結晶化2021

    • 著者名/発表者名
      橋本顕一郎
    • 学会等名
      KEK 素核宇・物性連携研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 強相関電子ガラスにおける幾何学的フラストレーションとランダムネス効果2021

    • 著者名/発表者名
      橋本顕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 招待講演
  • [学会発表] スピントリプレット超伝導体UTe2における磁場侵入長測定2021

    • 著者名/発表者名
      石原滉大,六本木雅生,小林雅之,水上雄太,橋本顕一郎,酒井宏典,芳賀芳範,芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] BiCh2系超伝導体における磁場侵入長測定2021

    • 著者名/発表者名
      六本木雅生,石原滉大,水上雄太,星和久,水口佳一,橋本顕一郎,芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] Kitaevスピン液体候補物質α-RuCl3におけるトポロジカル相転移の探索2021

    • 著者名/発表者名
      鵜飼柚希,笠原裕一,末次祥大,村山陽奈子,栗田伸之,田中秀数,橋本顕一郎,水上雄太,芝内孝禎,松田祐司
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] キタエフスピン液体候補物質α-RuCl3における磁場中比熱の異方性2021

    • 著者名/発表者名
      原澤龍平,田中桜平,水上雄太,栗田伸之,田中秀数,山田昌彦,藤本B,笠原裕一,松田祐司,Eun-Gook Moon,橋本顕一郎,芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] キタエフ物質α-RuCl3における電子線照射の影響2021

    • 著者名/発表者名
      今村薫平,田中桜平,水上雄太,原澤龍平,橋本顕一郎,栗田伸之,田中秀数,山田昌彦,藤本聡,松田祐司,E.-G. Moon,M. Konczykowski,芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] レーザー角度分解光電子分光によるFe(Se,S)の非ネマティック相における超伝導状態の研究2021

    • 著者名/発表者名
      長島椿,橋本嵩広,Sahand Najafzadeh,大内俊一郎,鈴木剛,福島昭子,笠原成,松田祐司,松浦康平,水上雄太,橋本顕一郎,芝内孝禎,辛埴,岡﨑浩三
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 幾何学的フラストレーションと電子相関が生み出す量子凝縮相2020

    • 著者名/発表者名
      橋本顕一郎
    • 学会等名
      ISSP ワークショップ:量子物質研究の最近の進展と今後の展望
    • 招待講演
  • [学会発表] FeSe1-xTexの単結晶試料合成と電子相図の研究2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤三樹彦,松浦康平,向笠清隆,杉村優一,大谷椋,邱明?,石田浩祐,大西由吾,水上雄太,橋本顕一郎,熊井玲児,郷地順,上床美也,芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 鉄系超伝導体FeSe1-xTexの圧力下電子相図2020

    • 著者名/発表者名
      向笠清隆,松浦康平,杉村優一,大谷椋,邱明?,斎藤三樹彦,石田浩祐,大西由吾,水上雄太,橋本顕一郎,郷地順,上床美也,芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 鉄系超伝導体Fe(Se,Te)におけるネマティック量子臨界点2020

    • 著者名/発表者名
      石田浩祐,大西由吾,辻井優哉,向笠清隆,邱明?,斎藤三樹彦,松浦康平,杉村優一,水上雄太,橋本顕一郎,芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] レーザー励起光電子顕微鏡を用いたSrVO3における強磁性ドメインの観察2020

    • 著者名/発表者名
      影山遥一,児玉壮平,水上雄太,谷内敏之,橋本顕一郎,Arnaud Fouchet,Andr?s F. Santander-Syro,辛埴,芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会

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公開日: 2021-12-27  

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