| 研究課題/領域番号 |
23225005
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
齋藤 軍治 名城大学, 農学部, 教授 (40132724)
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| 研究分担者 |
吉田 幸大 名城大学, 農学部, 助教 (10378870)
伊東 裕 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10260374)
岸田 英夫 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40311633)
清水 康弘 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (00415184)
大塚 晃弘 京都大学, 学内共同利用施設等, 助教 (90233171)
前里 光彦 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60324604)
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| 研究期間 (年度) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| キーワード | スピン三角格子 / 量子スピン液体 / 超伝導 / テトラチアフルバレン / フラーレン / 電界効果トランジスタ / 一軸歪圧 / 非線形光学 |
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| 研究概要 |
課題1) 新規有機スピン三角格子系の開発：2種類の新規κ-(ET)2X塩の開発に成功した。今年度は、うち1種類の塩に焦点を絞って物性評価を行った。バンド計算から予想された通り、この塩はダイマー型モット絶縁体であり、低温でスピン液体状態が実現していることを1H NMR測定から突き止めた。また、有機スピン液体系に共通した磁気的性質を見出し、物理的な理解が飛躍的に前進した。
Trimethylpiperaziniumを陽イオン成分とする新規層状C60陰イオンラジカル塩を開発した。C60ラジカル陰イオンが六方最密充填を形成したモノマー型モット絶縁体である。既報のMDABCO塩と比べてC60間距離が長く金属伝導性は示さず、1.9 Kまで二量体化せず反強磁性的相互作用を保持することが分かった。
課題2) 圧力印加による電子状態制御：上記新規スピン液体について静水圧下での電気伝導度測定を行い、約1 GPaの圧力下でモット転移が起き、金属伝導性を示すことが分かった。さらに、低温において超伝導転移を示すことを発見した。また、既知β-(ET)2X塩における平行・垂直両方向の一軸性圧縮による超伝導転移温度の極大を見出し、二量体性を考慮した三角格子ハバードモデルにおけるスピン揺らぎ超伝導の計算と一致した。
課題3) 電界・光・磁場によるキャリア注入と状態制御：イオン液体ゲートトランジスタを用いた電界ドーピングについて、電荷秩序絶縁体α-(ET)2IBr2におけるn型電流増幅特性を明らかにし、電界によるフィリング制御に対して電荷秩序相が壊れにくいことを示した。また、複数のκ-(ET)2X塩の偏光反射スペクトル測定を行い、電荷移動遷移がトランスファーエネルギーの異方性を反映していることを明らかにした。このことは、スピンフラストレーションを支配する物理パラメータの評価が光学的に可能であることを示唆している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究代表者ならびに分担者間の密度の高い情報交換により緊密な共同研究を行っている。その結果、三角格子の異方性が大きく異なる2種の新規スピン液体の開発に成功し、物性評価においても多くの新しい知見が得られており、当初の計画以上の達成度が得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
課題1) 新規有機スピン三角格子系の開発：ETやC60を活用した新規スピン三角格子系モット絶縁体ならびにスピン液体の開発を行うとともに、スピン液体相に隣接する金属相や超伝導相の探索を行い、三角格子の異方性の積極的な制御方法を確立する。
課題2) 圧力印加による電子状態制御：一軸性圧縮などにより新規スピン液体の三角格子の異方性を物理的に制御し、スピン液体相の周辺電子相の解明や、超伝導転移機構とスピンフラストレーションの相関関係の抽出を行う。クランプ式圧力セルでは金属化が困難な強相関スピン液体については、キュービックアンビルを用いた超高圧実験を行い、モット転移や超伝導転移を探索する。また、高圧下のNMR測定を行い、モット転移および超伝導転移への臨界的性質を調べる。
課題3) 電界・光・磁場によるキャリア注入と状態制御：新規スピン液体を用いて、複雑な電子状態の基礎的な理解にとどまらず、電場あるいは光などの外部刺激による電子状態の変化を観測する。得られた知見をもとに、電子状態の積極的な制御を試みる。また、新規スピン液体に対するイオン液体ゲートトランジスタを試作し、電界によるフィリング制御を行い、金属-絶縁体転移や超伝導転移など新奇物性の探索を行う。
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