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2021 年度 実施状況報告書

強相関ディラック-ワイルフェルミオン系の強磁場NMR研究

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0060
研究機関東京大学

研究代表者

宮川 和也  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90302760)

研究分担者 須波 圭史  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 学術専門職員 (80886911)
浦井 瑞紀  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 学術専門職員 (20886915)
鹿野田 一司  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20194946)
研究期間 (年度) 2020-10-27 – 2023-03-31
キーワード核磁気共鳴 / ディラック電子系 / ワイル電子系
研究実績の概要

研究2年目にあたり、有機ディラック・ワイル電子系での磁場中物性をNMR測定を中心に行った。国内では計画に従い主に定常磁場下での実験を行った。
単一成分分子性導体M(dmdt)2塩はノーダルディラックラインの存在が理論的に指摘されている。前年度M=Ni塩の測定を開始したが、本年度はこれに加えて同様にノーダルディラックラインをもつM=Pt塩の測定を開始した。粉末試料を用いた13C NMRの結果は、両塩とも、スピン格子緩和率とスピンシフトの高温側での振る舞いはディラックコーンで期待されるものと概ね矛盾しない。一方、低温でスピン格子緩和率の温度依存性にピークが見られた。そこで、このピークの振る舞いの起源を探るため、磁場依存性をみるべくM=Niを中心に様々な定常磁場下での測定を行った。その結果、スピン格子緩和率の絶対値は磁場依存性は見られるものの、ピークを取る温度はそれほど磁場依存していないことが分かった。低温ではM=Ni塩の緩和率よりもPt塩の方が大きいが、特定の温度でPt塩でもピークを持つ。
新型コロナウィルスの流行が世界的に続き、加えて流行の時期が国内の県単位だけではなく、世界的にも異なっていた。パルス強磁場下NMR測定は海外(ドイツ)で計画していたが、このような事情により実験実施は困難な状況であった。そこで、国内の実験施設(東京大学 物性研)においてパルス磁場を用いた強磁場下での(NMR測定以外の)物性研究にも取組むことにより、強磁場での測定ポイントを掴むように努めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

新型コロナウィルスの感染拡大に伴い、国内、国外でそれぞれ入国制限などの措置が設けられた。加えて、ウクライナを中心とした戦闘状況もあり、海外での実験に関しては実施が難しい状況にあり、パルス強磁場下NMR測定に遅れが見られる。
一方で国内での研究に関しては定常磁場を用いて勧めており、単一成分分子性導体の核磁気共鳴実験で、低温での緩和率のピークなど予想外の結果もえられた。パルス強磁場に関してもNMR以外の物性測定をおこなうなど順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

単一成分分子性導体は低温でのスピン格子緩和時間の磁場依存性を国内では定常磁場の範囲をより低磁場領域に拡大して測定をすすめる。ディラック電子系関連物質、a-(BETS)2I3およびNi(hfdt)2に関しては、最近、低温で磁気秩序の可能性が指摘された。磁気秩序相の有無をNMR測定を中心に明らかにしていく。
パルス磁場を用いた実験はNMR以外では国内施設の利用を、NMRはドイツでの実験を行う。
ただし、新型コロナウィルスの流行は依然続いていること、ウクライナなどの戦争もあるため、最初から長期を行わず、短期間での派遣からはじめる。
加えて国際会議などにも参加し成果の発信をおこなう。

次年度使用額が生じた理由

試料や超伝導磁石を冷却するため実験に使用した寒剤の価格が変化したため残額が生じた。加えて、海外(ドイツ)での実験、および国際会議の参加など旅費を計上していた。実際には、新型コロナウィルスの流行により、渡航が難しいことや、会議が中止、オンライン開催などとなったため。
残額は、国内実験での寒剤代と国際会議や海外での実験の旅費に当てる。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件)

  • [国際共同研究] Inst. of Problems of Chem. Phys RAS(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      Inst. of Problems of Chem. Phys RAS
  • [国際共同研究] The Johns Hopkins University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      The Johns Hopkins University
  • [雑誌論文] Mott-Driven BEC-BCS Crossover in a Doped Spin Liquid Candidate κ-(BEDT-TTF)4Hg2.89Br82022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Y.、Wakamatsu K.、Ibuka J.、Oike H.、Fujii T.、Miyagawa K.、Taniguchi H.、Kanoda K.
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 12 ページ: 011016-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevX.12.011016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-Component Molecular Conductors -Multi-Orbital Correlated π-d Electron Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Akiko、Zhou Biao、Takagi Rina、Miyagawa Kazuya、Ishibashi Shoji、Kobayashi Akito、Kawamura Taiki、Nishibori Eiji、Kanoda Kazushi
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 ページ: 2540~2562

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210230

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Diagram for Light-Induced Superconductivity in κ-(ET)2X2021

    • 著者名/発表者名
      Buzzi M.、Nicoletti D.、Fava S.、Jotzu G.、Miyagawa K.、Kanoda K.、Henderson A.、Siegrist T.、Schlueter J.?A.、Nam M.-S.、Ardavan A.、Cavalleri A.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 127 ページ: 197002-1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.127.197002

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Emergence of unconventional spin glass-like state in κ-(ET)2Cu[N(CN)2]Cl by introducing weak randomness2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Riku、Furukawa Tetsuya、Miyagawa Kazuya、Sasaki Takahiko、Kanoda Kazushi、Itou Tetsuaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 ページ: 155107-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.155107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced lattice fluctuations prior to a nonmagnetic ferroelectric order in an ionic spin-chain system2021

    • 著者名/発表者名
      Sunami Keishi、Baba Tomohiro、Miyagawa Kazuya、Horiuchi Sachio、Kanoda Kazushi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 ページ: L081102-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.L081102

    • 査読あり
  • [学会発表] Dirac nodal line物質[Ni(dmdt)2]の13C NMR研究2022

    • 著者名/発表者名
      畠村匠, 関根孝彦, 須波圭史, 宮川和也, 周彪, 石橋章司, 小林昭子, 鹿野田一司
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会(2022年)
  • [学会発表] 13C NMRから見たDirac nodal line物質 [Pt(dmdt)2]の微視的電子状態2022

    • 著者名/発表者名
      関根孝彦, 畠村匠, 須波圭史, 宮川和也, 周彪, 石橋章司, 小林昭子, 鹿野田一司
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会(2022年)
  • [学会発表] κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3のNMRの磁場依存性2021

    • 著者名/発表者名
      宮川和也, 清水康司, 米山直樹, 佐々木孝彦, 鹿野田一司
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] ラマン分光法による有機導体θ-(ET)2X における電荷ガラスの電荷密度分布の解析2021

    • 著者名/発表者名
      村瀬秀明, 荒井俊人, 長谷川達生, 宮川和也, 鹿野田一司
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] 有機導体θ-(ET)2RbZn(SCN)4における電子結晶の成長速度の測定2021

    • 著者名/発表者名
      村瀬秀明, 荒井俊人, 長谷川達生, 宮川和也, 鹿野田一司
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] 電荷フラストレート系θ-(BEDT-TTF)2I3の一軸圧下13C-NMR2021

    • 著者名/発表者名
      福田大地, 須波圭史, 宮川和也, 村瀬秀明, 田村雅史, 鹿野田一司
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] 中性-イオン性転移物質TTF-CAにおける圧力下ゼーベック効果2021

    • 著者名/発表者名
      馬場智大, 須波圭史, 竹原陵介, 若松浩大, 宮川和也, 鈴木博貴, 宮本辰也, 岡本博, 鹿野田一司
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会

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公開日: 2022-12-28  

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