分子性物質の可制御性を用いた領域横断型研究と境界領域の物性開拓

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25220709
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鹿野田 一司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20194946)
• 研究分担者: 賀川 史敬 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30598983) ; 伊藤 哲明 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 准教授 (50402748)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2018-03-31
• キーワード: 分子性物質 / 可制御性 / 誘電性 / 電荷ガラス / ディラック電子 / スピン液体 / モット転移

研究実績の概要

(1)強誘電性と電気伝導：擬１次元物質TTF-CAが中性相からイオン性相に転移する際に現れる高い電気伝導性と特異な磁性が、ポーラロン、中性-イオン性ドメイン壁、スピン/電荷ソリトン等のトポロジカルな励起によって統一的に理解できることを示した。一方、この特異な伝導性と磁性は、電荷移動が完全に近いイオン性状態にあるTTF-BAでは発現しないことも分かった。
(2)電荷ガラス：フラストレーションの強い三角格子物質theta-(BEDT-TTF)2I3において、電荷ガラス/結晶が量子融解している可能性を指摘した。また、theta-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4及びIrTe2において、試料サイズが小さいほど過冷却現象が進むことを明らかにし、非平衡過程を用いて物性を制御する際に、冷却速度の他に試料サイズが制御パラメータになり得ることを示した。
(3)強相関Dirac電子：磁場下の質量ゼロのディラック電子系に生じる励起ギャップが、印加磁場の角度によってバレーギャップ起源からゼーマンギャップ起源へと移り変わることが、磁気抵抗とNMRの測定から示唆された。
(4)スピン液体から超伝導へ：三角格子系EtMe3P[Pd(dmit)2]2に発現する超伝導が異方的な3次元超伝導であることを明らかにし、ナイトシフトが消失しないことを確実にした。また、乱れのある系におけるMott絶縁体-金属転移の境界において、絶縁体と金属の遅い揺らぎを伴う電子Griffiths相が実現することを示した。
さらに、本研究が目指した「境界領域における物性開拓」に照らして、５年間の成果を総括した。局所的な誘電性を伴うトポロジカルな励起による新たな伝導機構や磁性の発見、電子物性科学へのガラスの科学の導入、Dirac電子系における新規な電子相関効果の発見、スピン液体から生まれる異常金属相と特異な超伝導を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Sorbonne Universite(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Sorbonne Universite
• [雑誌論文] Spin-lattice decoupling in a triangular-lattice quantum spin liquid (2018)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Isono, Shiori Sugiura, Taichi Terashima, Kazuya Miyagawa, Kazushi Kanoda and Shinya Uji
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 ページ: 1509-1～7
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04005-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 有機物質のディラックコーンにおける強相関効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平田倫啓、鹿野田一司、松野元樹、小林晃人
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 73 ページ: 214～220
  • 査読あり
• [雑誌論文] 単体半導体テルルにおけるバルク電流誘起磁性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古川哲也、伊藤哲明
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size effects on supercooling phenomena in strongly correlated electron systems: IrTe2 and theta-BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4 (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Oike, M. Suda, M. Kamitani, A. Ueda, H. Mori, Y. Tokura, H. M. Yamamoto, and F. Kagawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 085102-1～7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.085102
  • 査読あり
• [雑誌論文] (BEDT-TTF)2Cu2(CN)3 Spin Liquid: Beyond the Average Structure (2018)
  • 著者名/発表者名: Pascale Foury-Leylekian, Vita Ilakovac-Casses, Victor Baledent, Pierre Fertey, Alla Arakcheeva, Ognjen Milat, Denis Petermann, Gilles Guillier, Kazuya Miyagawa, Kazushi Kanoda, Pere Alemany, Enric Canadell, Silvia Tomic and Jean-Paul Pouget
  • 雑誌名: Crystals 巻: 8 ページ: 158-1～17
  • DOI: 10.3390/cryst8040158
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quasi-continuous transition from a Fermi liquid to a spin liquid in κ-(ET)2Cu2(CN)3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Tetsuya、Kobashi Kazuhiko、Kurosaki Yosuke、Miyagawa Kazuya、Kanoda Kazushi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 ページ: 307-1～7
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02679-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Observation of current-induced bulk magnetization in elemental tellurium (2017)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Tetsuya、Shimokawa Yuri、Kobayashi Kaya、Itou Tetsuaki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 954-1～7
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01093-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantum Phenomena Emerging Near a Ferroelectric Critical Point in a Donor-Acceptor Organic Charge-Transfer Complex (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, S. Horiuchi, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Crystals 巻: 7 ページ: 106-1～12
  • DOI: 10.3390/cryst7040106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antiferromagnetic Mott insulating state in the single-component molecular material Pd(tmdt)2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Rina Takagi, Dita Puspita Sari, Saidah Sakinah Mohd-Tajudin, Retno Ashi, Isao Watanabe, Shoji Ishibashi, Kazuya Miyagawa, Satomi Ogura, Biao Zhou, Akiko Kobayashi, and Kazushi Kanoda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 ページ: 214432-1～6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.214432
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anomalous spin correlations and excitonic instability of interacting 2D Weyl fermions (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirata Michihiro、Ishikawa Kyohei、Matsuno Genki、Kobayashi Akito、Miyagawa Kazuya、Tamura Masafumi、Berthier Claude、Kanoda Kazushi
  • 雑誌名: Science 巻: 358 ページ: 1403～1406
  • DOI: 10.1126/science.aan5351
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Resonant inelastic x-ray scattering probes the electron-phonon coupling in the spin liquid κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3 (2017)
  • 著者名/発表者名: V. Ilakovac, S. Carniato, P. Foury-Leylekian, S. Tomic, J.-P. Pouget, P. Lazic, Y. Joly, K. Miyagawa, K. Kanoda, and A. Nicolaou
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 ページ: 184303-1～9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.184303
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Current-induced viscoelastic topological unwinding of metastable skyrmion strings (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, H. Oike, W. Koshibae, A. Kikkawa, Y. Okamura, Y. Taguchi, N. Nagaosa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 1332-1～8
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01353-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anomalous metallic behaviour in the doped spin liquid candidate κ-(ET)4Hg2.89Br8 (2017)
  • 著者名/発表者名: Oike Hiroshi、Suzuki Yuji、Taniguchi Hiromi、Seki Yasuhide、Miyagawa Kazuya、Kanoda Kazushi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 756-1～7
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00941-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electronic crystal growth (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato T.、Miyagawa K.、Kanoda K.
  • 雑誌名: Science 巻: 357 ページ: 1378～1381
  • DOI: 10.1126/science.aal2426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mott transition by an impulsive dielectric?breakdown (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamakawa H.、Miyamoto T.、Morimoto T.、Terashige T.、Yada H.、Kida N.、Suda M.、Yamamoto H.?M.、Kato R.、Miyagawa K.、Kanoda K.、Okamoto H.
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 16 ページ: 1100～1105
  • DOI: 10.1038/nmat4967
  • 査読あり
• [雑誌論文] Slow dynamics of electrons at a metal?Mott insulator boundary in an organic system with disorder (2017)
  • 著者名/発表者名: Itou Tetsuaki、Watanabe Eri、Maegawa Satoru、Tajima Akiko、Tajima Naoya、Kubo Kazuya、Kato Reizo、Kanoda Kazushi
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 3 ページ: e1601594-1～6
  • DOI: 10.1126/sciadv.1601594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-gapped Mott insulator with the dimeric arrangement of twisted molecules Zn(tmdt)2 (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Takagi, H. Gangi, K. Miyagawa, B. Zhou, A. Kobayashi, and K. Kanoda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 ページ: 224427-1～5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.95.224427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-component molecular material hosting antiferromagnetic and spin-gapped Mott subsystems (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Takagi, T. Hamai, H. Gangi, K. Miyagawa, B. Zhou, A. Kobayashi, and K. Kanoda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 ページ: 094420-1～6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.95.094420
  • 査読あり
• [学会発表] 単体Te における電流誘起バルク磁性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤哲明
  • 学会等名: J-Physics 平成29年度領域全体会議 招待講演
  • 招待講演
• [学会発表] カイラル結晶構造のテルルにおける電流誘起磁性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤哲明
  • 学会等名: J-Physics トピカルミーティング「どう創る？：キラル磁性体と拡張多極子」
  • 招待講演
• [学会発表] Athermal domain-wall creep near a ferroelectric quantum critical point (2018)
  • 著者名/発表者名: F.Kagawa
  • 学会等名: APS March meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Organic materials: all-in-one systems for Mott, Dirac and Wigner physics (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 学会等名: Max Planck Institute-University British Columbia-University of Tokyo Winter School
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Charge glass transition and charge crystallization in a geometrically frustrated lattice (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa
  • 学会等名: The 8th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems (8IDMRCS)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Current-Induced Viscoelastic Topological Unwinding of Metastable Skyrmion Strings (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa
  • 学会等名: Skyrmionics: Materials, Phenomena and Applications
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electronic crystal growth (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 学会等名: International School and Workshop on Electronic Crystals (ECRYS 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermal quenching of charge and spin degrees of freedom in condensed matter (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa
  • 学会等名: International School and Workshop on Electronic Crystals (ECRYS 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Kinetic approach toward metastable states -charge glass, hidden magnetic state, and superconductivity (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa
  • 学会等名: 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NMR investigation of quantum-disordered magnetic state in x-ray-irradiated κ-(ET)2Cu[N(CN)2]Cl (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Yamamoto, T. Furukawa, T. Itou, K. Miyagawa, M. Ito, H. Taniguchi, M. Saito, S. Iguchi, T. Sasaki, and K. Kanoda
  • 学会等名: 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Possible triplet superconductivity in the triangular lattice system EtMe3P[Pd(dmit)2]2 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Furukawa, S. Komuro, T. Namaizawa, Y. Yanagita, R. Yamamoto, T. Itou, K. Kubo, R. Kato
  • 学会等名: 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Anomalous Mott transition in EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Itou, E. Watanabe, S. Maegawa, A. Tajima, N. Tajima, K. Kubo, R. Kato, K. Kanoda
  • 学会等名: 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 1H- and 13C-NMR investigation of randomness-induced spin liquid state in x-ray-irradiated κ-(ET)2Cu[N(CN)2]Cl (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Furukawa, R. Yamamoto, T. Itou, K. Miyagawa, M. Ito, H. Taniguchi, M. Saito, S. Iguchi, T. Sasaki, and K. Kanoda
  • 学会等名: New Frontier of Molecular Materials (NFMM)
  • 国際学会
• [学会発表] Properties of superconductivity in EtMe3P[Pd(dmit)2]2 (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Yamamoto, S. Komuro, T. Namaizawa, Y. Yanagita, T. Furukawa, T. Itou, K. Kubo, R. Kato
  • 学会等名: New Frontier of Molecular Materials (NFMM)
  • 国際学会
• [学会発表] Extraordinary Coulomb Correlations of Weyl fermions in an organic conductor (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 学会等名: Quantum Materials Symposium 2017 (QMS17)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Doping a spin liquid (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Topological & Correlated Matter: From Fundamentals to New Discoveries
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Interaction effects in Dirac-Weyl fermions (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 学会等名: International session in 3rd Conference on Condensed Matter Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Strongly correlated topological states in orgacs; quantum spin liquids and Weyl fermion phases (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kanoda
  • 学会等名: KITS conference on Topological states and phase transitions in strongly correlated systems
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 空間反転対称性が破れた単結晶Teにおける圧力下電気磁気物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安井貴敏, 渡邉悠太, 古川哲也, 上野哲平, 小林夏野, 伊藤哲明
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] X線照射されたκ-(ET)2Cu[N(CN)2]Clの13C-NMR (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本陸, 吉田証, 古川哲也, 伊藤哲明, 宮川和也, 佐々木孝彦, 鹿野田一司
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 三角格子系EtMe3P[Pd(dmit)2]2の圧力下超伝導状態における面内・面間のコヒーレンス長の決定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柳田裕毅, 鈴木完明, 生井沢智之, 古川哲也, 伊藤哲明, 久保和也, 加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 三角格子系EtMe3P[Pd(dmit)2]2におけるトリプレット超伝導の可能性II (2017)
  • 著者名/発表者名: 生井沢智之, 柳田裕毅, 鈴木完明, 古川哲也, 伊藤哲明, 久保和也, 加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 119Sn-NMRによる超伝導体AgSnSe2の微視的電子状態の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 羽田健吾, 古川哲也, 伊藤哲明, 上野哲平, 小林夏野, 秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [備考] 基盤研究(S) 分子性物質の可制御性を用いた領域横断型研究と境界領域の物性開拓
  • URL: http://park2014.itc.u-tokyo.ac.jp/kanoda_lab/kiban_S/index.html